Устройство выделения спектра сигнала и его основной частоты Советский патент 1979 года по МПК G10L15/22 G10L19/02 

1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в акустике при последованиях различных сигналов.

Известно устройство выделения основной частоты из речевого сигнала, СО ГтЪящее из лараллельных каналов, каждый из KOTOJpbix содержит последовательно включенные полЬебвОй

.- - ,.-4ii,ts.j5:asrb

фильтр и детектор, выходы которйх йодклШ чены к сумматору, соединенному с Т6Щ€ЯЙ№ лем основной частоты 1 .

Наиболее близким но технйчеййЬй сущности к предложенному является устройство выделения спектра сигнала и его осЖвнойчастотыГ включающее блок выходной информащт соединенные поЬледовательно сПектроанализатор, сумматор и .вьщелительТЗЙ Ййм а 2.

Недостатками этих устройств низкая достоверность вьгделения сйгнйлШГ1ГШкже ограниченные функциональные возможн1№ ти устройства. Недостаточная йо1йГехеуст(йчивость и достоверность вызваны сильным влиянием помех на моменты nepexS&1i 4e{5 fTf T напряжения на выходе фильтров, а также зонами нечувствительности в фильтровой системе этих устройств и чувствительностью к выпаденкям отдельных гармонических составляющйх сигнала, Особенно низкочастотных. Известные устройства не могут достаточно эффективно анализировать почтипериодические сигналы и выделять их спектр.

Цепь изобретения - повышение достовер ностй Тыдёле1 М Ш1ШШ й расшй рёние функциональных возможностей устройства.

Это достигается за счет того, что устройство выделения спектра сигнала и его основной частоты снабжено блоком установки .масштаба времени, амгшитудньтм модулятором, датчиком

масштаба времени и блоком коммутации. Блок установки масдггаба времени, амплитудный модулятор и спектроанализатор включены последовательно, управляющие входы датчика масштаба времени и блока установки

масштаба времени подключены к управляющему выходу блока выходной информащ и, вход которого через блок коммутации соединен с вторым выходом датчика масгпТаба времени. Второй выход блока установки масштаба времени подключен к вторым входам амплитуднОго модулятора, спектроанализатора, блока выходной информации v выделителя максимума, выход которого подключен к втброму входу блока коммутации. Спектроанализатор выполнен в виде каналов, параллельно включенных по входу, каждый из которых состоит из включенных последовательно фильтра, выпрямителя н интегратора, выходы каналов сгруппированы и в каждой группе подключены к соответствующим входам групповых сумматоров и, одновреметшо, к входам ключей сброса, управляющие входы которых соеднень между собой, со вторым выходом блока установки масштаба времени с управляющим входом порогового элемента, подключенного к выходу группового сумматора.

На фиг. 1 изображена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - структурная схема группы каналов спектроанализатора; на фиг. 3 - вьщелитель максимума; на фиг. 4 - пример вьшолнения блок выходной информации (пример выполнения).

Устройство выделения спектра сигнала и его основной частоты состоит из блока 1 установки ма:сштаба времени, один выход которого через амплитудный модулятор 2, спектроанализатор 3 и сумматор 4 подключен к одному из входов выделителя 5 максимума, а второй выход блока 1 установки масштаба времени 1 подключен к вторым входам амплитудного модулятора 2, спектроанализатора 3, выделителя 5 максимума и блока 8 выходной информации. Блок 1 установки масштаба времени также соединен с датчиком 6 масштаба времени, выход которого через блок 7 ком мутации соединен с блоком 8 выходной инфомации, второй выход которого подключен к вторым входам датчика 6 масштаба времени и блока 1 установки масштаба времени, а выход выделителя 5 максимума соединен с вторым входом блока 7 коммутации. Спектроанализатор 3 состоит из ряда параллельно включеннь1Х по 1входу каналов. Каналы объединены в группы. Одна из групп каналов спектроaнaлизatopa изображена на фиг. 2. Каждый

канал спектроанализатора состоит из включенных последовательно фильтра 9(9, 9, ) выпрямителя 10(10, ) и интегратора 11 (1Г, 1Г, 1Г). Входы фильтра 9 соединены между собой и с входом спектроанализатора 3, а выходы интегратора 11 подключены к cooTBeTCTBjTonwM входам группового сумматора 12 и к входам ключей 13 сброса, управляющие входы которых соединены между собой с вторым выходом блока установки маештаба времени и с управляющим входом порогового элемента 14, подключённого к вЫхОду группового сумматора 12. Выделитель максимума 5 (фиг. 3) может быть выполнен в виде последовательно включенных диода 15 конденсатора 16 и регистра 17. Конденсатор 16 зашунтирован ключем 18 сброса. Блок 8 выходной информации может быть вь1полнен в виде зарядных конденсаторов 19 и 20, шунтирующих его вход и выход. Конденсаторы 19 и 20 соединены через последовательно включенные усилитель постоянного тока 21 и электронный ключ 22. Блок 1 установки масщтаба времени представляет собой сочетание Носителя информации с записывающим и воспроизводящим устройством. В аналоговом исполнении этот блок реализуется, например, в виде магнитофона с вращающимися магнитными головками, магнитного диска, потенциалоскопа и т.п., в аналого-дискретном исполнении - в виде сочетания регистра оперативной памяти, записывающего и воспроизводящего узлов, управляемых тактовыми импульсами от соответствующего импульсного генератора (частота импульсов определяет скорости записи Vj и воспроизведение Vg). Блок 1 производит установку масштаба временной оси анализируемого сигнала. Этот масштаб определяет;ся коэффициентом масштаба К,Датчик 6 масштаба времени является функциональным генератором, например генератором ступенчатого напряжения. Выходное напряжение датчика масштаба задает скорость записи УЗ или воспроизведения Vg, например, путем воздействия на регулятор относительной скорости носителя информации и записывающего или воспроизводящего узла (при аналоговом исполнении блока 1), или путем воздействия на частоту генератора импульсов, определяющего скорость УЗ или VB (при аналого-дискретном исполнении блока 1). Амплитудный модулятор 2 представляет собой управляемый аттенюатор с встроенными функциональным генератором (например в виде генератора пилообразного напряжения, соединенного на управляющий вход аттенюатора через нелинейную цепь на диодах). Запуск и останов генератора осуществляется управляющими импульсами от блока 1 установки масщтаба времени, генерируемыми в нем в моменты начала и конца общего цикла считывания.

Устройство работает следующим образом.

При аналого-дискретном исполнении блока 1 установки масштаба времени при УЗ Const и УС var сигнал, поступающий на вхрд блока 1. установки масштаба времени, записывается в нем в регистр оперативной памяти. Участок сигнала длительностью t, равной (или

кратной) значению периода Т - гипотетической основной частоты f;j сигнала, вЬспроизврдится со скоростью Vg Т,ТГ, ЗГ..номер (объединенного) Объединенный цикл воспрои 1Й И1 1Шг ra gvyyt l UtfO -ktlLit.) ИЗ нескольких элементарных (т.е. однократных) циклов воспроизведен ЙР тШ ЙЙЛла. Коэффициент масштаба Ш J-OM объединенном цикле z: H: s:rzzzziz:z:: -где и.)- значение ступен З Ъ чатого напряжения на j-ой ступени задагК Я : датчиком 6 масштаба времени: С - константа. При некотором значении j j выполняется условие -... а IT г где ДФf- полоса пропускания i-rp фильтра 9. -: iiiaKWy - j -: I На выходе блока 1 установки масштаба времени реализуется отрезов к6м йекСа Шйр идальных напряжений с частотгаШ ( i-lKOTOрьш. проходя через амш1ИтуШЙ мод) 2, приобретает колоколообразный вид и оступает на спектроанализатор. Сумма йьгходлл выходных напряжений спектроанализатора 3 при j J9 имеет на выходе cyMMfffipalT лшсси- мальное значение; ВыдёлителбйакСимума 5 своим выходным напряжением рткрШаёт ЗЯёКтронный блок 7 коммутации ШШкий раз, когда напряжение на выходе сумматора 4 повышается. Через блок 7 коммута1в Й рйГ11 Й1 йрЬ ; исходит перезаряд кРнденсатора 19 в блоке 8 выходной информации. После прохЬаденияГабсолютного максимjTvia блок 7 ком муташш разомкнут и напряжение на конденсаторе 19 более не изменяется до конца о(бъединей|ог6 йда:ла, когда концевым импульбйМ ё Шхбда блока 1 установки масштаба времени открьШавтся ключ 22 и напряжение нгГ1рГвДеИсгГт1агре 19 через усилитель 21 постоянногр тока заряжает Г 2 - -зЬ-г;Ь- 5 : ККЙЙЕ-,..-. - конденсатор 20. На выходе блока 8 вщоднои информации запоминается значение О j г опре-К у деляющее основную частоту сигнала 1 . ТТ чения амплитуд спектра выде1| йШ1г ГШШапа на выходах фильтров 9 (фиг. 2) 1 запоминаются в ячейках . 1 . на многоконтактныи разъем спектроанализа 3, При VB Const и УЗ РПработГ стт йства происходив аналогично ||И при зтом объем регистра orfeftWiSHoH йамятИ (или срответствуюшего участкЁ йШ Й1|ри ле1Нты), с которого производится восйр8Ш1ЭД5 ние в блоке 1 установки масипаба времени, может быть минимизирован даШ ЩййЙГШрГ- ---;;:;. -Л -;..:-:..... , одом Т. J- . Выходное напряжение U I ллин|датчика 6 масштаба времени может изменять-.--fr- :r M aiaaffisBasasg:a:Effi 70 2 . f ш;прёрь1внб711рй 1 т ом ширина полосы пропускания Ф фильтров 9 устанавливает iy.-af...,.if iy3ka:ySAr - . 5,..№й«а -а л -. ,- . - , .,, ся в зависимости от скорости изменения U й Кснове тм1рщГспекйэ5льнЪго анализа. Спек raHr ira;.s.-n г-- i - vpTysit,,,.ij.f,t.. -.. - -..1,™„,t,,- ,,,.„ троанализатор 3 работает следуюшям обраэом. Напряжения на выходах интеграторов 11 и 1Г .Vt ;JS-2 S 8 i нШТр Шинтегр1т 1 ТГТ ITO тозволяет учесть ин формацию об участках спектра, находящихся полосы пропускания традиционного гребенчатого фильтра в виде каналов с фильтром 9, выпрямителем 10 и интегратором 11. Если результируюшее напряжение на выходе группового сумматора 12 превышает некоторый порог, устанавливаемый напряжением на управляющем входе порогового элемента 14, то это результирующее напряжение поступает на сумматор 4. Ключи 13 сброса служат для установления нулевого напряжения на выходах интеграторов И , Г и 1Г после проведения очередного замера напряжений. .Предложе1шое устройство надволяет значн.ельно повысить помехоустойчивость устройства, достоверность выделения сигналов, расширить функциональные возможности устройства и может быть использовано в устройствах речевой связи человека с машиной, для идентификации человека по голосу, в подводной акустике, для выделения специфических сигналов природных явлений и в других целях. Формула изобретения 1. Устройство выделения спектра сигнала и его основной частоты, включающее блок выходной информации и соединенные последовательно спектроанализатор, сумматор и выделитель максимума, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности выделения сигналов и расширения функциональных возможностей устройства, оно снабжено блоком установки масштаба времени, амплитудным модулятором, датчиком масштаба времени и блоком коммутации, причем датчик масштаба времени, блок установки масштаба време1ш, амплитудный модулятор и спектроанализатор включены последовательно, управляющие входы датчика масштаба iIdtiii-,..-„.-..., .;.-,....;«rt-iju - j.,,.h.i .. времени и блока установки масштаба времени подключены к управляющему выходу блока выходной информации, вход которого через блок коммутации соедииен с вторым выходом датчика масштаба времени, второй выХОД 6лЬк а установки масштаба подключен к вторым входам амплитудного модулятора, спектроанализатора, блока выходной информации и выделителя максимума, выход которого подключен к второму входу блока коммутации.

-....-ь., ,г...Дд Г №-г- г -у,--«-...: . ,. ... .

« М М ЙИПЯЕ« Вв Ва1В61 К1 ;;- 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ её с я тел что спектроанализатор выполнен в виде каналов, параллельно включенных по входу, каждый из которых состоит из включенных последовательно фильтра, выпрямителя и интегратора, выходы каналов сгруппированы и в каждой группе подключены к соответствующим входам rpyimoBbix сумматоров и, одновременно, к входам ключей сброса, Т1равляйщие входы которых соединены между собой, с вторым выходом блока установ7055028

ки масштаба времени, и с управляющим входом порогового элемента, подключенного к выходу группового сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1969 (прототип).

.Z

СУлока