Многоканальный спектроанализа-TOP Советский патент 1981 года по МПК G06F17/18 G06F7/52 

(54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к автоматике, и вычислительной технике, может быть использовано для построения корреляцион но- у1ектральных анализаторов случайных стационарных эргодических сигналов с произвольными законами .распред шия. Известен многоканальный спектральный анализатор, содержащий блоки умножения, генераторы гармонических функций, блоки сравнения, генераторы импуль сов и аналого-цифровые преобразователи fl}. Недостаткам .устройства является его сложность. Наиболее близким к предлагаетлому по техннчесжой сушности является устройство, содержащее блок ..leHrpjapoaa НИН квантования, первый вход которого является входом устройства, второй и третий соединены соответственно с выхо дами первого и вторЬго-генераторов вспо могательных сигналов, вход кольцевого, коммутатора подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй вход которого соединен с первым входом блока выбора длины реализации, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами канальных дешифраторов, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами кольцевого коммутатора, выходы дешифратора каждого канала подклкнены к соответствующим входам канального элемента ИЛИ, подключенным ко входу накопительного счетчика 2}. Известное устройство вычисляет опенку спектральной-плотности в виде 2(и., Ч)-- |X:1nlV « fn-..+xl 2l Z vv 1 ic-fii где V- коэффициент пропорциональности; N - количество измерений; F-1 k параметры блока выбора длины d - номер канала. реализации; ( oL +l) - количество каналов, ()для нечетных j , ( Д - 1/8) - для четных j , Vi.-,,,,Ut . , , М.если K7q, .ecAUX Q, где91 и к(,) - знаковые значения суммы входного X ( Ь ) и вспомогательного tji t сигналов, задержав ные относительно значений ei9Vi(,i) на время К Д ; Д.-ijf , 31 - частота импульсов, снимаемая; с первого :выхода генератора тактовых импульсов. Известное устройство измеряет оценку спектральной плотности с недостаточной точностью,,, поскольку в 1 -ом цикле за время вычисляется только одно знаковое значение Целью изобретения является повышение точности измерения оценки спектраль ной плотности. Эта цель достигается тем, что в устройетво содержащее блок центрирования - квантования, первый вход которого является входом устройства, второй и третий соединены соответственно с выходами первого и,второго генераторов вспо могательных сигналов, вход кольцевого коммутатора подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, второ выход которого соединен с первым входом блока выбора длины реализации, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами дешифраторов каждого канала, управляющие входы которых Соединены с соответствующими выходами кольцевого коммутатора, выход дешифратора каждого канала подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ каждого канала, выход которого подключе ко входу накопительного счетчика, введен блок динамической памяти, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока центрирования - квантования, третий и четвертый входы блока динамической памяти соединены соответственно со вторыми и третьим выходами генератора тактовых импульсов, третий и четвертый выходы которого подключены соответстве но к управляющему входу блока центриро вания - квантования и ко второму входу блока выбора длины реализации, третий вход которого подключен к выходу блока динамической памяти. Другое отличие многоканального спек рального анализатора состоит в том, что 7 3 блок динамической памяти содержит три элемента И, регистр сдвига, инвертор и элемент равнозначности, выход которого является выходом блока динамической памяти, первый вход первого элемента И является первым входом блока динамической памяти, первый вход блока равнозначности, тактовый- вход регистра сдвига, вход инвертора и второй вход второго элемента И являются соответственно вторым, третьим и четвертым входами блока динамической памяти, входы третьего элемента И соединены соответственно с выходами первого и второгоэлементов И, а выход подключен ко второму входу элемента равнозначности и к информационному входу регистра сдвига, выход которого соединен со вторым входом втброго элемента И, второй вход первого элемента И соединен с выходом инвертора. На фиг. I изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема, блок динамической памяти. Предлагаемый спектроанализатор содержит блок 1 центрирования - квантования, генераторы 2 и 3 вспомогательных сигналов, генератор 4 тактовых импульсов, кольцевой коммутатор 5, блок 6 выбора длины реализации, блок 7 динамической памяти, канальные дешифраторы 8, канальные элементы ИЛИ 9, канальные счетчики 10, инвертор II, элементы И 12, регистр 1.3 сдвига, элемент 14 равнозначности. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал Я ( t. ), проходя через блок I центрирования - квантования, в виде знаковых значений 519П(Х-1 + 1,1)е и 5i%Vi (f ,1)6 тактом л 1 / f , где f, частота импульсов, снимаемая с третьего входа генератора 4, поступает соответственно на первый и второй информационные входы блока 7 динамической памяти, при этом л л)М, а М - количество разрядов регистра 13. На первый управляющий вход (вход инвертора 11) блока 7 поступают импульсы с часто- той и длительностью {fuf-tf Таким образом, второй элемент И 12 будет открыт на время Л в каждом цикле, в это время первый элемент И 12, очевидно будет закрыт, В этом случае знаковые значения ((,) будут поступатг с тактом Д через второй и третий элементы И 12 на вход регистра 13 сдвига и продвигаться в нем с тем же тактом, поскольку на второй управляющий вход блока 7 подаются импульсы : ; частоты fj . Эти же знаковые значве-. йия поступают на первый вход элемента 14 равнозначности, на второй вход которого поступают значения519)1( +gjii На первом шаге (в течение времени Д ) на вход регистра 13 пройдет М значенийЯ1 ч(,1) после чего закроется второй элемент И 12 и откроется первый. В. силу этого последовательность знаковых зна чений, записанная в регистре 13, на первом шаге будет поступать через первый и третий элементы И 12-на первый вход элемента 14 равнос начности и , вход этого же регистра 13. Поскольку знаковые значения Sign ( )6 на первый вход элемента 14 поступают непрерывно с тактом Л. , то, очевидно что на К - ом шаге знаковые значения, циркулирующие в регистре 13, будут отставать от указанных на время К/ , в результате чего на выходе элемента 14 равнозначности в течение К-ого шага будет иметь место последовательность М знаковых произведений вида51 И ( S-iqv( (,пкХб , которая ЦОС ту пает на третий вход блока 6. Таким образом, на каждом шаге в блок 6 поступит М знаковых произведеНИИ одного и того же сдвига, в то время как в известном устройстве - только одно произведение. После окончания цикла (через «А шагов) работа предлагае мого устройства производится аналогично вышеописанному, т.е. в регистр 13 записывается новая последовательность из М знаковых значений ( + (J- )б на первом шаге следующего цикла, а на последующих шагах до окончания этого циклГа указанная последовательность будет циркулировать ъ регистре 13, создавая необходимую задержку знаковых сигналов относительно друг друга, поступающих на информационные входы блока 7 динамической памяти. Таким образом, предлагаемое устройство вычисляет оценку спектральной плот ности в виде Л П СЭ )-.г у у fi:ijoi..v, V 1NNV Й1 iKt ) 4 - Fix. W S SI&EV, IKP- ( )еsic MUi ic+CTa.UttV , В результате чего j -ая ордината .спектральной плотности может быть получена в виде 5Срп(шлНоNM з где Н - показание j -го канального счетчика. Предлагаемое устройство вычисляет опенку спектральной плотности с большей статистической точностью, чем известное, поскольку при вычислении этрй оценки за один и тот же промежуток времени берется в М раз большее количество отсчетов (знаковых произведений), Дисперсия знаковой опенки спектральной плотности обратно щэопорцнональна количеству отсчетов, поэтому точность вычисления оценки предлагаемым устройством будет в М раз выше. Предлагаемое устройство состоит из типовых схем и может быть реализовано на базе элементов полной логической системы интегральных микросхем, изготовляемых отечественной промышленность ю. Формула изобретения I. Многоканальный спектроанализатор -содержащий блок центрирования - квантования, первый вход которого является входом устройства, второй и третий соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов вспомогательных сигналов, вход кольцевого коммутатора подключен к первому выходу генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен с первым входом блока выбора длины реализации, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами дешифратора каждого канала, управляюпще входы ко1Ърых соединены с соответствующими выходами кольцевого коммутатора, ВБГХОДЫ де1Ш1фратора каждого канала подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ кажого канала, выход-которого подключен ко входу накопительного счетчика, о т личающийся тем, что, с целью повышения точности, в устройство введен блок динамической памяти, первый и второй входы которого подключены соответственно к первому ; и второму выходам блока центрирования-квантования, третий и четвертый входы блока у динамической памяти соединены соответственно со BTppbn i и третьим выходами ген атора тактовых импульсов, третий и четвертый

выходы которого подключены соответственно к управляющему входу блока центрироваяия--квантч ваш1я и ко второму, входу блока выбора длины реализации, третий вход которого подключен к выходу блока . динамической памяти.

№ 547774. кл. G Об F 15/36, 1975. (прототип).

V

ф

Nil

Г

-

Фиг.1

Фигг