Способ преобразования сигналов и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК G10L19/02 

1

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при изготовлении устройств анализа и синтеза речи.

Известен способ преобразования -сигналов, который основан на разделении частотного спектра входного сигнала на несколько каналов, определении наличия либо отсутствия сигналов по каждому из частотных каналов и перегруппировке полученных сигналов в двоичном коде с сужением интервалов между ними 1.

Устройство, реализующее этот способ, содержит полосовые-фильтры, детекторы, пороговые устройства, распределитель с логической системой, производящей перегруппировку сигналов с выходов-пороговых устройств каналов.

Однако этот спосоо и устройство не обеспечивают требуемой точности обработки сигнала, так как не обеспечивает восстановления сигналов с первоначальным соотнощением амплитуд составляющих спектра.

Известен также способ преобразования сигнала, основанный на непрерывном спектральном анализе входного сигнала, получении огибающей его спектра, синтезировании

выходного сигнала но огиоаюш,;: л-,:-, :ч; и корректировке формы огибаюшеГ: , т:... рованного сигнала 2. УстроПс-у м. г;--, i: зующее этот способ. содер. узк{Г;:о.1ч ные ячейки и коммутатор. пр11чел; :;и; , узкогюлосная ячейка солсржиг :лк.и.к-;. тельно соединенные узкопо.юоныг. фнль:р детектор и ключ, управ.чяемый вход К1-Г(-;-ого подключен к соответствующее;; - RI,IXJ-; коммутатора.

Однако эти способ и устройстве) т;:-..Ж|: 10 не обеспечивают требуе.мой TOMHOCTJI прОМ разования сигналов, во-первых, ::.- -;i:i : ri:ректировки огибающей спектра, ispoiKreo.;;;мой без учета погрещностей. Бь-:зына Х:1.1Х ячейками анализатора и синтезатора и. вовторых, из-за отсутствия синхронности в ра15боте анализатора и синтезатора.

Целью изобретения является повышение точности преобразования сигналов.

Поставленная цель достигается за счет того, что в известном способе огибающую 20 спектра входного сигнала получают в логарифмическом масщтабе частот, причем начало огибающей определяют, начиная с низких частот по превышению заданного уровня выходных напряжений анализатор::, а 3 корректировку формы огибающей спектра синтезированного сигнала производят путем изменения коэффициента передачи фильтров синтезатора в соответствии с изменением выходного напряжения анализатора. Для осуществления предлагаемого способа преобразования сигналов предлагаемое устройство снабжено генератором шума, дополнительными узкополосными ячейками, каждая из которых содержит последовательно соединенные регулируемый аттенюатор, узкополосный фильтр, детектор и ключ, дополнительным коммутатором, блоком сравнения, синхронизатором и сумматором, причем выходы ключей основных узкополосных ячеек подключены к первому входу синхронизатора и к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен со вторыми выходами ключей дополнительных узкополосных ячеек, выход блока сравнения связан с третьим входом регулируемых аттенюаторов, второй вход которых связан с соответствующими выходами допалнительного коммутатора и управляемыми входами ключей дополнительных узкополосных ячеек, первый вход управляемых аттенюаторов соединен с выходом генератора шума, управляемый вход и дополнительный выход основного и дополнительного коммутаторов связаны соответственно с первым, вторым выходами и вторым и третьим входами синхронизатора. На чертеже изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ преобразования сигналов. Устройство содержит основные узкополосные ячейки, каждая из которых содержит последовательно соединенные узкополосный фильтр 1, детектор 2 и ключ 3, управляемый вход которого подключен к соответствующему выходу коммутатора 4, генератор шума 5, дополнительные узкополосные ячейки, каждая из которых содержит последовательно соединенные регулируемый аттенюатор 6, узкополосный фильтр 7, детектор 8 и ключ 9. Кроме того, устройство содержит дополнительный коммутатор 10, блок сравнения 11, синхронизатор 12 и сумматор 13. Причем выходы ключей 3 основных узкополосных ячеек подключены к первому входу синхронизатора 12 и к первому входу блока сравнения 11, второй вход которого соединен со вторыми выходами ключей 9 дополнительных узкополосных ячеек. Выход блока сравнения 11 связан с третьим входом регулируемых аттенюаторов 6, второй вход которых связан с соответствующими выходами дополнительного коммутатора 10 и управляемыми входами ключей 9 дополнительных узкополосных ячеек. Первый вход управ ляемых аттенюаторов 6 соединен с выходом генератора щума 5, управляемый вход и дополнительный выход основного 4 и дополнительного 10 коммутаторов, связаны соответственно с первым, вторым выходами и вто рым и третьим входами синхронизатора 12. При работе устройства входной сигнал поступает на входы узкополосных фильтров 1 основных узкополосных ячеек параллельного частотного анализатора, а на выходе ключей 3 этих узкополосных ячеек появляется напряжение, пропорциональное амплитуде спектральных составляющих сигнала. Последовательность анализа определяется синхроимпульсами, поступающими от синхронизатора 12 через коммутатор 4 и на управляемые входы ключей 3 узкополосных ячеек. Сигнал с выхода ключей 3 поступает на первый вход синхронизатора 12, где он сравнивается с заданным напряжением и при превышении его запускает синтезатор, содержащий дополнительные узкополосные ячейки, аналогичные ячейкам анализатора. Причем первый импульс (первое превышение заданного уровня) совпадает по щкале частот анализатора с первой гармоникой анализируемого сигнала, поэтому начало огибающей спектра синтезированного сигнала совпадает с началом частотного диапазона синтезатора. Синхронность работы анализатора и синтезатора обеспечивается синхронизатором 12, с которого синхроимпульсы подаются одновременно на коммутаторы 4 и 10. При последовательном опросе дополнительных узкополосных ячеек выходному напряжению ключей 3 ставится в соответствие коэффициент передачи аттенюаторов 6 так, чтобы обеспечить на выходе синтезатора первоначальный вид огибающей спектра исходного сигнала. Синтез сигнала осуществляется путем узкополосного фильтрования белого щума и регулирования амплитудных соотношений полос в соответствии с сигналами на выходе анализатора. Для этого сигнал с выхода генератора щума 5 подается на первый вход аттенюаторов 6. Амплитуда напряжения шума на выходе управляемых аттенюаторов определяется управляющим напряжением, запоминаемым элементом запоминания аттенюаторов на период полного цикла опроса узкополосных ячеек. Из щума узкополосные фильтры 7 выделяют сигнал, соответствующий по частоте и амплитуде первоначальному сигналу. С выхода ключей 9 сигналы поступают на сумматор 13, где получают восстановленный сигнал, нормализованный по частоте. Для обеспечения точности восстановления сигнала выходное напряжение ключей 9 подается на второй вход блока сравнения 11, на первый вход блока сравнения поступает напряжение с выхода ключей 3. Разность напряжений, составляющих ощибку восстановления, подается на третий вход аттенюаторов 6, обеспечивая при этом регулировку его коэффициента передачи. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет с большой точностью производить анализ и синтез исследуемого сигнала.

Формула изобретения

1.Способ преобразования сигналов путем непрерывного спектрального анализа входного сигнала, получения огибающей его спектра, синтезирования выходного сигнала по огибающей спектра и корректировки формы огибающей синтезированного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности преобразования,огибающую спектра входного сигнала формируют в логарифмическом масщтабе частот, причем начало огибающей определяют, начиная с низких частот по превыщению заданного уровня выходных напряжений анализатора, а корректировку формы огибающей спектра синтезированного сигнала производят путем изменения коэффициента передачи фильтров синтезатора в соответствии с изменением выходного напряжения анализатора.

2.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее узкополосные ячейки и коммутатор, причем каждая узкополос- ая ячейка содержит последовательно соед.-ненные узкополосный фильтр, детектор и ключ, управляемый вход которого подключен к соответствующему выходу коммутатора, отличаюш,ееся тем, что оно снабжено генератором щума, дополнительными узкополосными ячейками, каждая из которых содержит последовательно соединенные регулируемый аттенюатор, узкополосный фильтр, детектор и ключ, дополнительным коммутатором, блоком сравнения, синхронизатором

и сумматором, причем выходы ключей основных узкополосных ячеек подключены к первому входу синхронизатора и к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен со вторыми выходами ключей дополнительных узкополосных ячеек, выход блока сравнения связан с третьим входом регулируемых аттенюаторов, второй вход которых связан с соответствующими выходами дополнительного коммутатора и управляемыми входами ключей дополнительных узкополосных ячеек, первый вход управляемых аттенюаторов соединен с выходом генератора щума, управляемый вход и дополнительный выход основного и дополнительного коммутаторов связаны соответственно с первым, вторым выходами и вторым и третьим входами синхронизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3678201, кл. G 10 L 1/00, опублик. 1976.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2378713/18-10, кл. G 10 L 1/00, 03.01.77 (прототип).