Анализатор спектра в базисе уолша Советский патент 1980 года по МПК G01R23/16 

1

Изобретение относится к техническойкибернетике и в. частности к средствам спектрального анализа случайных процессов для которых характерны сравнительно широкополосные спектры (турбулентность атмосферы и океана, пульсании гидрологических и метереорологических параметров и т.п.) .

Известны устройства для анализа спектров, содержащие аналого-цифровой преобразователь, цифровой накопитель, арифметический блок и блок управления 13 .

Однако оно представляет собой сложное цифровое устройство.

Известны также анализаторы, содержащие преобразователь аналог-цифра, фильтры частостей, блоки суммирования, ингрирования и генерирования функции Уояша 2 . Недостаток устройства сложность выполнения, требующая наличия специальных блоков умножения и блоков генерации базисных функций.

Цель изобретения - упрощение анализатора.

Цель достигается за счет того, что в анализаторе спектра в базисе Уолша, содержащем последовательно соединенные блок подготовки данных, блок фильтрации нижних частостей н аналого-цифровой преобразователь, формирователь частоты дискретизации, выходы которого подключены ко вторым входам блока фильтрации нижних частостей и аналого-чдифрового преобразователя, блок управления, S блоков поддиапазонного сложения, состоящих из пп вход1 ых сумматоров, одни входы KOTOpLjx подключены к первом входу блока поддиапазонного сложения, а другие - ко второму, квадраторов и выходных сумматоров, при этом выход каждого блода подднапазонного сложения подключен через усреднитель ко входам регистратора, а выходы блока управ.пения подключены соответственно ко входу формирователя частоты дискретизации, к вторым входам блоков поддиапасюнного сложения и к вторым входам усред1Ш-телей, блоки поддиапаооиного с.чомшння включены последовательно, при этом выход аналого-цифрового преобразователя; подключен к первому входу первого &ю ка поддиапазонного сложения, а первые входы других блоков подключены ко вт о рому выходу предыдуще1х блока поддиапазонного сложения, у которых этот выход соединен с объединенными выходами двух первьрс входных сумматоров, а выходы других сумматоров блоков поддиапазонного сложения подключены через Квафаторы ко входам выходных сумматоров, выходы которых тоже объединены и соединены с первым выходом блоков поддиапааонного сложения. На чертеже представлена структурная схема анализатора. Анализатор состоит из блока 1 подго- то&ки данных; блока 2 фильтрации нижнкд ч стостей, аналого-цифрового преобразователя 3, блоков 4 поддиапазонного сложения, состоящих из входных сумматоров 4-1 ; 4 - 1 , квадраторов 5 и выходных сумматоров 6, усреднителей 7, блока 8 реристрации, блока 9 управления и фор мирователя 10 частоты дискретизации. Анализатор работает следующим образом. Исходная информация о случай ых про-дессах после блока 1 подготовки данных поступает в блок 3 преобразования инфор мации в дискретную форму (отсчеты) через фильтр 2 последовательностей нижних частостей, определяющий частотный диапазон анализа. После блока 3 отсчеты ис пользуются в блоках 4 в комбинация: программного графа с проведением 1а,шдр рования и сложения составляющих спектра по октавам и по командам блока 9 уп равления. Результаты осрецняются по анализа в блоках 7 и регистрируются блоке 8. Блок 9 управляет масшта бами осреднения и положением частотног диапазона за счет изменени51 в блоке 10 частоты дискретизации, что определяет и частоту среза фильтра блока 3. Число блоков поддиапазонного сложения определяется как с h - 1 где п еоа Н Вг гп - число анализируемых ио графу октав в рабочей матрице; N - число О1х;четов на базе аналиВход первого поддиапазонного блока 4 связан непосредственно с вьгхопом АЦ в то В)омя как пп вхо/i исх-ледукмцогч) поддиаиазонного блока с Biiixona продыдущего подаЮ1х:я теку1цнс оценки, 1м.1числонные входными сум:ч1аторами О1х;чотов 4-1 н 4-0 по определепнокг/ алгоритм jti -0,1 m-i §- -, . „ -1 (j. ; - - - 2 --1 JM ,,j где U ; G. - текущие оценки; X; - текущие отсчеты; j текущий номер поддиапазона. Такая процедура использования информации дает возможность исключить из блок-схемы устройства (N -1) фильтров последовательностей для (S-l) поддиапазонных блоков, а следовательно и необходимость перестройки частоты дискретизации для каждого поддиапазонного блока. В блок-схеме также отсутствуют традиционные блоки генерирования базисных функций и ум1южеция. Таким образом устройство функционирует по схеме, отрагкающей возможные упрощения и преобразования матриц yojmia сокращенной размерности (диапазон охватьшается совокупностью матриц) с устранением взаимообратных операций. За счет исключения операций умно/кеиия Pi избыточности удается достичь высокой степени экономичности схемно-технологических рещений. Предлагаемое устройство ир 1водит к экономии оборудования и улучшению качества спектралтзпого анализа. Экономия в расходе машинных мощностей составляет по сравнению с быстрым п}ЬеобразоЕ 1лием Фурье 1,5 - 2 порядка до 100 раз и с преобразованием Уолша полной размерности 1 порядка до 10 раз На реализацию рассмотренного примера требуеа-сявсего 700 арифметических операций сло:Кения. Формула и а о б р е т е н и я Анализатор спектра в базисе Уолща, содержащий последоватс;лГ)Но соодинениью блок подтотовки даииых, блок фильтрации мюкких частостей и аналоге-цифровой преобразователь, формировагель частоты дискретизации, выходы которого подключены ко вторым входам блока фильтрации нижних частостей и ananoiO-цифрового преобразователя, блок управления, 5бло