Дискретно-аналоговый фурье-преобра-зОВАТЕль Советский патент 1981 года по МПК G01R23/16 

(54) ДИСКРЕТНО-АНАЛОГОВЬЙ ФУРЬЕ-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для получения коэффициентов Фурье - эле трических сигналов произвольной фор мы конечной длительности на группе частот в реальном времени. Известен дискретно-аналоговый Фурье-преобразователь, содержащий устройство выборки мгновенных значений сигнала, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управл§ния, два суммирукмцих интегратора, управляющие входы которых со динены с вторыми выходами блока управления, устройство формирования знаков, выход которого соединен с входом исполнительного регистра знаков, последовательно соединенные регистр номера частоты, сумматор, регистр адреса весового коэффициента, постоянное запоминающее устройство, а также две резисторныё матрицы, два исполнительных регистра модулей синусов и косинусов текущих аргументов, четыре ключа, причем выход устройства выборки мгновенных значений сигнала соединен с входами резисторных матриц, выходы которых через ключи соединены с входами соответствунмцих суммирующих интеграторов, управляющие входы ключей соединегш с выходами исполнительного регистра знаков, управлякнцие входы резисторных матриц соединены с выходами исполнительных регистров модулей синусов и косинусов текущих аргументов, ухфавлякнцие входы которых соединены с выходами постоянного запоминанщего устройства, выходы которого соединены с входами сумматора и устройства формирования знаков, а управляющий вход регистра номера частоты и регистра адреса весового коэффициента соединен соответственно с четвертым и пятым входами блока управления l . Однако с помощью этого устройства невозможно Определить коэффициенты 3 Фурье на группе частот -для одной реализации сигнала конечной длительности в реальном времени. Известны анализаторы, содержащие устройство выборки мгновенных значений сигнала, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, сумирующий интегратор с весовыми резисторами на входе, управляющий вход которого соединен со вторым выходом блока управления 2 . Однако такое устройство позволяет определять только одну ортогональную составляющую спектра сигналов и им невозможно определить коэффициенты Фурье на группе частот для одной реализации сигнала в реаль ном масштабе времени. Цель изобретения - расширение ди пазона анализа. Указанная цель достигается тем, что в дискретно-аналоговый Фурьепреобразователь, содержащий блок вы борки мгновенных значений сигнала, управляющий вход которого соединен первым выходом блока управления, пе вый суммирующий интегратор с весовы резисторами На входе, управляющий вход которого соединен со вторым вы дом блока управления, введены вычитатель, N последовательно соединенных блоков затягивания импульсов, N первых и вторых ключей, а также второй суммирующий интегратор с весовыми резисторами на входе и блок распределения выборок мгновенных зн чений сигнала, выходы которого подключены ко входам N блоков затягивания импул-ьсов, вход блока распределения выборок мгновенных значений сигнала соединен с выходом блок выборки мгновенных значений сигнала, выходы N ключей в местах их посйад0вательного соединения объединены,, выходы суммирующих и}1теграто ров соединены со входами вычитателя, управляющие входы второго сумм рующего интегратора, блока распределения выборок мгновенных значени сигнала, блоков затягивания импуль сов и ключей соединены соответстве но с вторымиутретьими, четвертыми и пятыми выходами блока управления На чертеже представлена структу ная схема дискретно-аналогового Фу преобразователя , Дискретно-аналоговый Фурье-преобразователь содержит блок 1 выборки мгновенных значений сигнала, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока 2 управления, два суммирующих интегратора 3 и 4, управляющие входы которых соединены со вторыми выходами блока 2 управления, вычитатель 5, ключи б-Иб-Ы и 7-lr7-N, блоки 8-1-8-N затягивания импульсов и блок 9 распределения выборок мгновенных значений сигнала, а суммирующие интеграторы 3 и 4 выполнены с весовыми резисторами 10-1-г 10-М на входах, причем весовые резисторы с номерами 1- - подключены к входам суммирующего интегратора 3, а весовые резисторы с номерами подключены к входам суммирующего интегратора 4, каждый из весовых резисторов 10 суммирующих интеграторов через последовательно соединенные два ключа 6-1 и 7-1 и блок 8-1 затягивания импульсов соединен с одним из выходов блока 9 распределения выборок мгновенных значений сигнала , вход которого соединен с выходом блока I выборки мгновенных значений сигнала, выходы ключей 7-1-7-N в местах их последовательного соединения с входами ключей 6-1--6-N объединены, выходы сзшмирующих интеграторов 3 и 4 соединены с входами вычитателя 5, выход которого соединен с выходом Фурьепреобразователя, управляющие входы блока 9 распределения выборок мгновенных, значений сигнала, блоков 8-17-8-N затягивания импульсов и ключей 6-l-r6-N и 7-Ir7-N соединены соответственно с третьими, четвертыми и пятыми выходами блока 2 управления, I Фурье-преобразователь работает следующим образом. Выборки исследуемого сигнала длительностью Т, взятые блоком 1 выборки, равномерно во времени с интервалом дТ поступают на вход блока 9 распределения выборок, который распределяет выборки по мере их поступления на соответствующие входы блоков 8-1-8-N затягивания импульсов, т,е, первая выборка поступает на блок 8-1 затягивания, вторая - на 8-2 и т,д.После поступления последней N-ой выборки исследуемого сигнала на выходах блоков 8-1-8-N затягивания устанавливаются напряженияj равные значениям соответствующих выбррок иссл дуемого сигнала. Количество выборок равно N, причем Т(N-1 )д t. В момент времени t, соответствующий окончанию -сигнала (так как начинается формирование коэффициент Фурье на частотах (Jt 21U1/T. За время Тф в определенной последовательности входы суммирующих интеграторов 3 и 4 подключаются к выходам блоков затягивания импульсов на короткое время Atrt, причем Л1д;; Тф/ /(N-1). Порядок подключения определяется следующим образом. Записываем числовой ряд, состоящий из п отрезков натурального ряда чисел длиной N, на чиная с единицы, т.е. 1,2,3,4f..,N; 1,2,3,4,...М; 1,2,.. Каждое (К-1)п+1 число этого ряда есть номера резисторов, которые необходимо последовательно во времени подключать на время &t к выходам блоков 8-1t8-N затягивания импульсов в порядке возрастания номеров послед них при формировании синусных коэффициентов Фурье на частотах (Ю, Каж дое - +(К-1)п+1 число этого ряда есть номера резисторов, которые необходимо подключать последовательно во времени к выходам блоков затягивания импульсов, впорядке возрастания номеров последних при определении косинусных коэффициентов Фурье на частотах Wyi . При определеНИИ коэффициента Фурье на нулевой частоте (постоянной составляющей) каждый из вькодов блоков затягивания импульсов поочередно подключается к весовому резистору с номером- - -1 Весовые резисторы lO-lrO-M выбираются таким образом, что коэффициент передачи соответствукицих входов суммирую1цих интеграторов изме няется по закону jsin2(K-1)At/T | (,2,....,N). При этом на выходе суммирующего интегратора 3 будет формироваться напряжение, пропорциональное сумме,например, при формировании синусного коэффициента Фурье на частоте иЛ( 2Й7Т (Nv«)/2 . 2 1ак.-)л)б1и 1Ск-1)&Ъ/т1, . а на выходе суммирующего интегратора 4 N. S S((tC-4)-t)(K-l)A-b/T}; )/i (здесь S((K-l)&t} - значения выборок исследуемого сигнала). Эти два напряжения поступают на входы вычитателя 5, причем второе напряжение на инвертирующий вход вычитателя 5, в результате на его выходе формируется напряжение, пропорциональное сумме S S((K-l)&t)(K-l)&i/T, а это и есть синусный коэффициент Фурье на частоте tf . Аналогично формируются и другие коэффициенты Фурье. Таким образом, на выходе вычитателя формируется напряжение в виде коротких импульсов с периодом следования Тф и амплитудой импульса, пропорциональной соответствующему коэффициенту Фурье. Время формирования М коэффициентов Фурье составляет МТф. Время полного цикла работы Фурье-преобразователя равно Т+МТл. Выбрав быстродействующие схемы ключей 6-I-6-N и 7-I-7-N, это время можно существенно уменьшить по сравнению -с длительностью исследуемого , таким обсигнала, т.е. разом, осуществлять Фурье-преобразование в реальном времени в широком диапазоне частот. Таким образом, дискретно-аналоговый Фурье-преобразователь позволяет измерять коэффициенты Фурье на группе частот для одной реализации сигнала длительностью л/Т в реальном асштабе времени. Формула изобретения Дискретно-аналоговый Фурье-пребразователь, содержащий блок выборки гновенных значений сигнала, управяющий вход которого соединен с перым вькодом блока управления, первый уммирующий интегратор с весовыми езисторами на входе, управляющий ход которого соединен со вторым выодом блока управления, отличащийся тем, что, с целью расирения диапазона анализа, в него ведены вычитатель, N последовательо соединенньк блоков затягивания мпульсов, N первых и вторых ключей, также второй суммирующий интеграор с весовыми резисторами на входе блок распределения выборок мгновенных значений сигнала, выходы которого подключены ко входам N блоков затягивания импульсов, вход бло ка распределения выборок мгновенных значений сигнала соединен с выходом блока выборки мгновенных значений , сигнала, выходы N ключей в местах их последовательного соединения объ единены, выходы суммирунщих интеграторов соединены со входами вычитателя, управляющие входы второго суммирующего интегратора, блока

Sites

345828

распределения выборок мгновенных значений сигнала, блоков затягивания импульсов и ключей соединены соответственно с вторыми, третьими, четвертыми и пятыми выходами блока . управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l.iАвторское свидетельство СССР 10 № 617744, кл. G 01 R 23/00, 1977.

Suxe9