Стохастический анализатор спектра Советский патент 1980 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к измеритепь|вой технике и предназначено шя анализа стюктрапьного состава исследуемого напряжения путем определения амплитудных значений его частотных составляющих. Такие анализаторы могут быть использованы при проведении гармонического анализа полигармонических сигналов либо для получения спектрограмм, или сырого спектра случайных .сигналов. Известно устройство, содержащее блок Ьчетчиков, схему И «схему ИЛИ, устройс во утфавления, генератор косинусоидальней функции, схемы сравнения и пр. i. Недостатком устройства является невысокое быстродействие. Известен также анализатор спектра, содержащий преобразователи аналог-код, блоки вероятностного округления, генератор гармонических функций, блоки динамической памяти, приемные числовые регистры, схемы сравнения, реверсивнь счетчики импульсов, генераторы равномерно распределенных случайных чисел. элементы задержки, триггеры, вентили, схемы ИЛИ 2 . Недостатком устройства также является низкое быстродействие. Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в стохастический анализатор спектра, содержащий блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам преобразователя напряжение-код и генератор гармонических функпий, а также к установочным входам двух счетчиков, шесть элементов И, два элемента запрета, четыре элемента ИЛИ, два триггера, элемент задержки, введен счетчик с заданным коэффициентом пересчета, причем выход преобразователя напряжение-код подключен к первым входам первого элемента И, первого и второго элементов запрета, ко вторым и третьим входам которых подключены первый и второй вы .-ходы генератора гармонических функций, выход первого элемента И подключен к Bxonjr первого элемента 1-ШИ и первому входу второго элемента ИЛИ, вьтой которого подключен ко входу першгр счетй ка$ а второй вхой - к выходу третьего элемента ИЛИ и cyii MHpyio щему входу второго счетчика, которого подключекы ко вхонам второго элемента И, вькод которого подключен к первым вхоцам первого и второго триггеров, первый выход второго трш-гера ионключен к первому входу третьего зле мента HS второй вход которого подключен к первому входу HeTsepToro элемента И и выходу второго элемента запрета, а выход - К гюрвому Бхону третьего эле.мента -1ЛИ и второму входу первого триг гера, Бгорой выход которого подключен к Пб)вому входу пятгжо элемента И, второй вход кот-орого пошсп О«.ен к первому вхоПу шестого элемента И н Быхону первого элементе залрета, а выход к первок-fy вхоцу четвертого элемента МПЙ, в-юрой вкод которого подключен к выходу чет вертого элемента И, второй вход которог поокгаючен ко второму выходу эгорого триггера ьторой эхок которого лорклю чен к Бьгкойу шестого элемента И и в,торому входу третьего элемеюта ИЛИ, вь хЬд четвертого элемента ДЛИ гюрклюкгн через первый элемент I-HIH so входу счет чшса с заиакньК,} )идаеитом пересчета выход которого через элемект задерлоги погаслючеи к третьему вхоцу второго элемента ИЛИ, .-а установочный sK.oa - к соотЕетствующему вьтеоду блока у|ра8ле . На чертеже показаш структурная cjce Met. cToxiacTSiecKDro акапй-затора спектра СтсхасткчесЕнй айализатор спектра со держит 1феобразоватепь 1 нат|зяже же-ве роятшсть, БЗС.ОР. которого является входом устройства в целом а выход подключен к хтервым входам первого элемента 2 И, первого и второго эиемет-ггов 3 и 4 запре та, ко вторьт. и третьт входам которых попкгаочень; перНЫй к второй выхоцы сто Х(астйческого fe iepaiX5pa 5 гармошчеоких функций, выхоя первого элемента 2 И подключен к пфвому первого элемента 6 ИЛИ и первому вхону втфого элемента 7 Ш.И, выход - которого код ключей ко входу впервого счетчика 8, а второй вход - к выходу третьего элемента 9 ИЛИ и суммирующему ккоду второго счетчика 10, выходы которого попилючены ко входам второго зпемента 11 И, Bbjxoa которого подключен к йупевому вко ау первого триггера 12 и нулееому вхоЙУ второго триггера 13, кудевой выход котфого подключен к новому входу третьего элемента 14 И, второй вход которого подключен к первомувходу четвдртого элемеита 15 И и выходу второго элемента 4 запрета, а выход - к первому входу третьего элемента 9 ИЛИ и еяишчзюму входу первого триггера 12, еданичный выход подключен к первому входу пятого элемента 16 И, второй ЕЖОД которого пошслючен к первому входу щестого элемента 17 Ни выходу respsoro элемента запрета 3j а выход - к первому входу чет зертого элемеот 18 ИЛИ, второй вхои которого пордгаочен к выходу четвертого элемента 15 И, второй вход которого подключен к единичному выходу второго триггера 13, единичный . вход которого пошслючек к вькоду шеетого элемента 17 И-н второму входу элемента 9 WW, выход элемента 18 ВДИ южлючен ко входу счетчика 19 с задашзьм коэ44« щдантом пересчета, выход которого через элемент 20 задержки иодкгоочен к третьему входу второй схемы 7 ИЛИ, . Устройство 21 управления и пульт 22 управления обеспечивают в щ:)оцессе функйиощфовашш всеми необходимьпч и спужебг«:,ши и управляющими сигналами, а поэтому соответствующие вы54.оцы устройства 21 управлешта понкагочены к управляю ним.. входам г еобразователя 1 напряжекйЯу генератора 5 гармонических функтшй и; ycTaBOBOHHHi f (Щ входам счетчйков 19 J 8 и 10 Вход преобразователя 1 поцключеи к йн|50рмаштоикому входу устройства. 21, I Б неходком состоянии все счетчики к триггерЫд нахойЯ1х;я в нулевом положедаш,. Входной сщ-налж(1),1роходя через щзеоорааоватезть 1 напряження, прео6ра зуется Б вероятностный код Р()..Форма . копй|5рванк51 симметричная окнопинейная, т.е, число 41 реаставляется серией импульсов с верОЕтностыо, равной едатнипе в 5сажйс.м такте, число О - тфокзвольной с&ркей, соегойщей пэ нулей и единиц, следуюшюс с равной вероэтностью (,5), шсгю 1 пр йставлйется серией км пульcos с вероятностью , Вероятностный код Р (..) шступает на первые входы элеме гга 2 И и элемещчэв 3 .и 4 запрета, на вторь ® т третьи входы которых постуitaJOT вероятностные коныР{еАпи;.) и Р() звйчений футвсний синуса и косгинуса требуемой Ш ( часто..ты с гешгратора S 6 калщый К такт , сигнал возникает на выходе элемента 2 в этот момент поступают импуяьсьгр()(, иРсо5Ш()на Bbtxone элемента 3, если поступают импульсыР() HP{ointJL i)y aP()-,V отсутствует; на выходе элемейта 4, если поступают Р(х)к иР(еЬш} )а Р(сог.ац) отсутствует. Во всех остальных случаях сигналы ив формируются. Пусть до момента времени L (U;| тактов) происходит появление сигнала на выходе элемента 2 И, свидетельствующее о том, что в соответствии с вьфажениями (1) одновременно формируются частичные суммы O-j и Ь; . , Тогда для вычисления амплитуды, составляющей UJi частоты, в соЬтве;тствни с (2) фсрмируют частичную сумму вида AJL Е/& . Теперь предположим, что после момента времени L i некоторое колличество L тактов сигнал возникает на элементе 3, что соответствует формированию частичной суммы для tj из вы- ражения (1). В этом случае величина { увеличивается Hak, так как .происходит увеличение слагаемого 6;. из (2), Следовательно, к моменту 2 А- s(4V3)Ve. ) ц+и,г ьц+4 Бели в следующие L такты происходит увеличение второго слагаемого О.; (сигнал форм{фуется на выходе элемента 4), то др того момента, когаа выполняется в f условие Pi ULj) веяичдаш -, вогзрастает с каждым тактом на велишну а затем - на величину (1)&Д, т,е. Д-, iV4y3)Vfivz ()./ел ичЦгн L. L. . .(2) (V3) (Oe/e tf ц Следовательно, предлагаемый способ позволяет избегать необходимость формирования частичных сумм вида (1), а, используя гринцип следящего сравнения, ср зу же перейти к формированию суммы ви да (2). Причем, выбрав нормирующей коэффициент /J 1, можно путем жес кой 1ривяаси положения запятой устра.нить необходимость выполнения операшш деления, Таким образом, каждый HaL. сигнал, иоявившийся на выходе элемента 2 И поступает через элемент 7 на вход счет- BJKa 8 и через элемент б на вход счет71б пика 19 с заданным коаф яяпнентеад п есчета, при переполнегши;котороговозникает сигнал, через элемент 2О задерлзси и элёмепт 7 также постутшет ка вход счетчика 8. В этом случае моз«&но сказать, что каждый сигнал с выхода элемента 2 И увеличивает соЕержямое Счетшжа 8 на 1-1/3, что необходимо а соответствии с (2). При поступлении сигналов из L с выхода элееметга 3 (пусть сигналы на вы ходе элемента 4 с шчала фушсоиониро ния еще не появились) происходит увеличение содержимого реверсивного счетчазка 10 в каждый такт на едншгну(-1) по цепи открытый элемент 17 И - элемент 9 ИЛИ. Кроме того, каждый сигнал с выхода элемента 9 через элемент 7 увеличивает состояние счетчика 8 на единицу, а первый же сигвала с выхода элемента 17 И устанавливает триггер 13 в единичное состояние, Функшгонированке стохастического анализатора спектра происходят аналогично, если после сигналов выхода элемента 3) поступакэт сигналы изЬ , затем опять n3L и т.д. Если же после некоторого момента времени возникают сигналы с выхода эпемента 4 из cepmi L , то с каждым сигпалом происходит уменьшение состояния счетчика 1О (-1) по цепи открыггый элемент 15 И - элемент 18 ИЛИ, Причем (.л. Jкаждый сигнал с выхода элемента 18 суммируется на счетчике 8 с весом 1/3 ПО цепи элемент 6 - счетчик 19 - элемент 2О задержки - элемент 7 ИЛИ счетч1ж 8, Работа стохастического анализатора спектра по каждому из L „ сигналов происходит аналогично до вьшолне- ния соотношения 9, а-, , т,е, содержимое счетчика 10 больше нуля. Причем возникающие после серии L « когда все еше вьшолняется условие , я. , сигналы HsL и Ln обеспечивают фушошонирование стохастического анализатора спектра в соответствии с огшсанным. При дальнейшем поступлении сигналов из L наступает такой момент, когда , , т,е, содержимое счетчика становится равным нулю. На выходе элемента 11 И возникает 31гнал, который устанавливает триггеры 12 и 13 в нулевое (исход юе) состояние. Первый сигнал из L оступающий в следующий момент времени, и через открытые элементы 17 И или Д4 увеличивает состояние счетчика 10 (1) и суммируется на счетчике 8 с вебом единица. Дальнейшее функцио шрование стохастического анапизатора спектра происхошгг аналогично описаиному, до сжончания поступления сигналов с преобразователя 1, формула изобретения Стохастаческий анализатор спектра, содеражший блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам преобразователя нащ яжение-код и генератор гармонических функций, а также к установочным входам двух счетчиков, шесть элементов И, два элемента запрета, четыре элемента ИЛИ, два триггера, элемент задержки, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введен счетчик с заданным коэ4)фициентом пересчета, причем вьЛод преобразователя напряжение-код подключен к первым входам первого элемента И, первогь и второго элементов запрета, ко вто рым и третьим входам которых подключены первый и второй выходы генератора га монических функций, выход первого элеме И подключен к первому входу первого эле мента ИЛИ и первому ксоду второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу первого счетчика, а второй вход выходу третьего элемента ИЛИ и суммируюшему входу второго счетчика, выходы которого подключены ко входам второго элемента И, выход которого подключен к 739

М « ервым входам первого и второго триггеов, первый выход второго триггера подлючен к первому входу третьего элемена И, второй вход которого подключен к ервому входу четвертого элемента И и ыходу элемента запрета, а выод - k первому вхойу третьего элемента ИДИ и второму входу первого триггера, второй выход которого подключен к первому входу пятого элемента И, второй вход которого подключен к первому входу шестого элемента И и выходу первого элемента запрета, а вь$ход - к первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого пЬдклюЧ|(ан к вьпсоду четвертого элемента И, второй вход которого подключен ко второму выходу второго триггера, второй вход которого подключен к выходу шестого элемента И и второму входу третьего элемента ИЛИ, выход чет вертого элемента ИЛИ подключен через первый элемент ИЛИ ко входу счетчика с заданным коэффициентом пересчета, выход которого через элемент задё ряжи пой1слючен к третьему входу второго элемента ИЛИ, а установочный вход - 1C соответствующему вьтходу блока управления. Источники информации, принятые во .внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 342191, G 01R 23/16, 1973. 2.Гладкий В. С. Вероятностные вы.числительные модели. Наука, 1973, с. 145-146.