Устройство для выделения периодичес-КиХ СигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК H04L7/10 

(54) УСТРОЙСТВО ВЫДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

1

Изобретение относится к импульсной и измерительной технике и может использоваться для. выделения перио:дических сигналов с флуктуирующим периодом (квазипериодических) на фоне шумов.

Известно устройство вьвделения пе.риодических сигналов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, первый счетчик и первый блок оперативной памяти, выход и другой вход которого соединены соответственно с входом и выходом первого сумматора, другой вход которого роединен с амплитудно-цифЬового преобразователя , объедийенного по входу с синхронизатором, и индикатор 1.

Однако при вьщелении квазипериодическо.0 сигнала, содержащего только нечетные гармоники (например, меандр, последовательность униполярных треугольных импульсов, последовательность биполярных прямоугольных импульсов и т.д.), известное устройство пропускает шум на частотах, равных частотам четных номеров гармоник.

Цель изобретения - повьидение отношения сигнал/шум на выходе устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройство выделения периодических сигналов, содержсвдее последовательно соединенные синхронизатор, первый счетчик и первый блок оперативной памяти, выход и другой вход

0 которого соединены соответственно с входом и выходом первого сумматора, другой вход которого соединен с выходом амплитудно-цифрового преобра- . зователя, объединенного по входу с

5 синхронизатором, и индикатор, Ъве1цены последовательно соединенные триггер, блок совпадения, второй сумматор и вычитатель и последовательно соединенные второй с четчик

0 и второй блок оперативной памяти, выход и другой вход которого соединены соответственно с другим входом и выходом второго сумматора, причем другой вход вычитателя соединен с другим выходом первого сумматора,. другой вход которого соединен с другим входом блока совпгщения, а выход синхронизатора подключен к другому входу амплитудно-цифрового

0 преобразователя и входу второго счетчика, а выход вычитателя подключен к входу индикатора, причем другой вы ход первого счетчика подключен к вхо ду триггера. На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - графики, поясняющие его работу. Устройство вьзделения периодических сигналов содержит амплитудно-циф ровой преобразователь (АЦП) 1, синхронизатор 2, первый сумматор 3, пер вый блок 4 оперативной памяти, первый счетчик 5, индикатор 6, триггер 7, блок 8 совпадения, второй счетчик 9 , второй блок 10 оперативной памяти, второй сумматор 11 и внчитатель Устройство работает следующим об разом. Предположим, что на вход устройства поступает аддитивная смесь ква зипериодического сигнала x{t) (фиг. 2а) и шума n(t) с нулевым сред ним значением u(t) x(t) + n(t). Спектр периодического сигнала, соде жащего только нечетные составляющие можно представить в виде S(f)-ls. 11(МЛ,5,...), где f - частота первой гармоники си нала; S - амплитуда k-ой гармоники сигнала. С заданной точностью спектр такого сигнала можно -представить ограничен ной суммой гармоник S(5)-S5. Для выделения периодического сиз нала, содержащего п гармоник, метод синхронного накопления необходимо определить 2п усредненных значений сигнала за период Т, взятых с интер .валом выборки -ь Амплитудно-частотная характеристика Синхронного накопителя аналогична х рактеристике гребенчатого фильтра (йиг. 2д). Центры полос пропускания лежат на частотах, кратных частоте первой гармоники сигнала f (i - 4: где Т - период сигнала). Ширина поло пропусканий зависит от числа накапливаемых периодов N. Для подавления шума, проходящего на выход устройства на частотах 2f ., применяется синхронное накопление этого же сигнала, но с периодом Т/2. При этом четные гармо ники сигнала в соседних интервалах времени складываются , а нечетные вычитаются. Характеристика такого фильтра приведена на фиг. 2е. С выхода синхронизатора 2 2п импульсов запуска за каждый период сигнала (фиг. 26) поступают навход запуска АЦП 1 и на счетные входы первого счетчика 5 и второго счетчика 9, выходы которых подключены к адресным входам первого блока 4 оперативной памяти и второго блока 10 оперативной памяти. Первый счетчик 5 периодически считает до 2п. В первом сумматоре 3 складываются 2п выборочных значений, приходящие из АЦП 1 за каждый Период сигнала (фиг. 26) с 2п соответствующими значениями, усредненными за предыдущие периоды и хранящиеся в первом блоке 4 оперативной памяти. Второй счетчик 9 периодически считает до п, поэтому во втором сумматоре 11 складываются первые п значений сигнала за время Т/2 с п значениями сигнала, поступающими в следующую .половину периода (фиг.2в), Усредненные значения заносятся во второй блок 10 оперативной памяти. Часть устройства, состоящая из АЦП 1, первого сумматора 3, первого блока 4 оперативной памяти и первого счетчика 5, представляет собой синхронный фильтр с амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) (фиг. 2д). Часть устройства, состоящая из АЦП 1, второго сумматора 11, второго блока 10 оперативной памяти и второго счетчика 9, представляет собой синхронный фильтр с АЧХ (фиг. 2е). Для уравнивания пропускания первого и второго каналов устройства выделения периодических сигналов накапливают сигнал в обоих каналах одинаковое количество раз. С этой целью введены триггер 7 и блок 8 совпадения. С выхода последнего разряда первого счетчика 5 импульс поступает на счетный вход триггера 7, с выхода которого разрешающий потенциал длительностью в период поступает на второй вход блока 8 совпадения со скважностью 2 (фиг. 2г). После N усредненных периодов из значений, накопленных в первом кана- . ле, вычитаются значения, накопленные во втором канале, в котором на частотах четных номеров гармоник накапливается только шум. Так как на этих частотах АЧХ обоих каналов идентичны, то после вычитания шумы на этих частотах уничтожаются. Для белого шума, спектральная плотность мощности которого постоянна во всем диапазоне частот, выигрьш в отношении -°ir 2Формула изобретения Устройство выделения периодических сигналов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, первый счетчик и первый блок, оперативной памяти, выход и другой вход которого соединены соответственно с входом и выходом первого сумматора, другой вх.од которого соединен с выходом амплитудно-цифрового преобрарователя,. объединенного по входу с синхронизатором, и индикатор, о тличающееся тем, что, с целью повышения отношения сигнал/шум, в него введены последовательно соединенные триггер, блок совпадения, второй сумматор и вычитатель и последовательно соединенные второй счечик и второй блок оперативной памяти , выход и другой вход которого соединены соответственно с другим

г„

Mill- 1 41

Ч I

входом и Выходом второго сумматора, причем другой вход вычитателя соединен с другим выходом первого сумматора, другой вход которого соединен с другим входом блока совпадения, а выход синхронизатора подклю- чен к другому входу амплитудно-циф-рового преобразователя и входу второго счетчика, а выход вычитателя подключен к входу индикатора, приг чем другой выход первого счетчика подключен к входу триггера.

; Источники информации, принятые во внимание при экспер1Тизе

(pae.j