Многоканальный спектральный ана-лизАТОР Советский патент 1981 года по МПК G06F17/18 G06F17/17 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано дл построения спектроанализаторов случа ных стационарных эргодических сигналов с произвольными законами распределения . Известны спектроанализаторы, содержащие блок центрирования-квантова ния, генераторы вспомогательных сигналов, генератор импульсов, коммутатор , блок выбора длины реализации и счетчики. Недостатком известного устройства является неспособность вычислять вза имные вероятностные характеристики двух случайных сигналов. По основному авт.св. № 641360 известен многоканальный спектральный анализатор, содержащий два генератора вспомогательных сигналов, подключенный к их выходам блок центрирования-квантования, третий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и входом счетчика тактов, четвертый вход - с выходом счетчика тактов и входом блока выбора длины реализации, пятый вход является входом устройства, а первые два блока центрирования квантования соединены с первым и вторым входами дешифратора через канальные счетчики связанного с соответствующими выходами коммутатора, вход которого подключен к второму выходу генератора тактовых импульсов, первые входы блока формирования кода аргумента и знака косинуса связаны с выходами счетчика тактов и третьим входом дешифратора, второй вход соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов, выход - с четвертым входом дешифратора, пятый и шестой входе 1 которого соединены с третьим и четвертым выходами блока центрирования-квантования, седьмой вход - с третьим выходом генератора тактовых импульсов, и блок сравнения. 3 первый выход которого связан с восьмым входом дешифратора, первые входы - со вторыми выходами блока формирования кода аргумента и знала косинуса, а вторые входы - с .выходами блока выбора длины реализации -, Однако известньш спектральньй анализатор позволяет измерять только одну статистическую характеристикуспектральную плотность одного случай ного сигнала x(t), что ограничивает область его применения и приводит к достаточно низкому коэффициенту использования. Цапь изобретения - расширение фун

циональных возможностей анализатора за счет вычисления взаимной спектральной плотности.

Поставленная цель достигается за счет того, что в спектральный анализатор введены третья и четвертая группы канальных счетчиков, первые входы которых соединены соответственно с четвертым и пятым выходами дешифратора, вторые входы подключены к соответствующим выходам коммутатора а третьи входы счетчиков третьей и четвертой группы подключены к шестому выходу дешифратора, девятый и десятый входы которого подключены соответственно ко второму выходу блока сравнения и к третьему выходу блока формирования кода аргумента и знака косинуса и синуса шестой вход блока центрирования квантования является вторым входом многоканального анализатора.

На чертеже изображена структурная схема многоканального спектрального анализатора.

Устройство содержит блок 1 центрирования-квантования, генераторы 2 и 3 вспомогательных сигналов, генератор 4 тактовых импульсов, дешифратор 5, счетчик 6 тактов, блок 7 формирования кода аргумента и знака косинуса и синуса, блок 8 сравнения, б,рок 9 выбора длины реализации, первую 10, вторую 11, третью 12 и четвертую 13 группы канальных счетчиков и коммутатор 14.

В спектральном анализаторе производится вычисление ) ординат взаимной спектральной плотности. Выходные случайные стационарные эргодические сигналы x(t) и y(t) подаются соответственно на пятый и шестой входы блока 1. Первый вход блока 1 подключен к выходу генератора 2,

7, вторые выходы которого с номерами 1,2,...,т подключены соответственно к первым входам блока 8, вторые входь которого с номерами 1,2,..., (т-1) соединены соответственно с выходами блока 9. Третий, четвертый, восьмой, девятый и десятый входы дешифратора 5 подключены .соответственно к первому выходу счетчика 6, первому выходу блока 7, первому выходу блока 8, второму выходу блока 8 и третьему выходу блока 7. Второй, третий, четвертый и пятый выходы деиифрзтора 5 соединены с первыми входами . нальных счетчиков, соответсгвеьно, первой 10, HTOpoii 11, третьей 12 и четвертой 13 группы. Первый выход дешиф-ратора 5 подключен к третьим входам первой 10 и второй 11 группы канальных счетчиков, а шестой выход - к третьим входам третьей 12 и четвертой 13 группы канальных счетчиков. Взалмная спектральная плотность Sxv (-) сигналов x(t) и y(t) равна

S..(t) -JQ Г ({)

-21 if (Cj cos2lCf.CeC

Q., (f) 2 J R (T) (C) SiiTZTcfcdt:;

и синфазная и квадра.где С

XV

s,

турная составляющие

Т - взаимная корреляционная

KV

функция сигналов x(t) и y(t).

За оценки сумьы и разности взаимных корреляционных функций можно принять суммы

, (t)x (i;) V, ,i(,.

где к О,1,..,

fn высшая частота сигналов x(t) и y(t), 6 второй вход - к выходу генератора 3, третий вход - к первому выходу генератора 4 и входу счетчика 6, четвертый вход - к выходу с номером (т-1) счетчика 6 и входу блока 9, а первый, второй, третий и четвертьй выходы блока 1 соединены соответственно с первым, вторым, пятым и шестым входами депшфратора 5. Второй выход генератора 4 подключен ко второму входу блока 7 и входу коммутатора 14, а третий выход - к седьмому входу дешифратора 5. Выходы счетчика 6 с номерами 1,2,,.,(т-1) соединены соответствейно с первыми входами блока ТГ - коэффициент пропорциональн сти, .N - количество усреднений, для разности p.j--(-l)Bigr()(XitK,l для суммы ,. {-l) 5iOfM(X l-Pl:)6iaH{VVv Q:2 N дополнительные сигналы, © - знак суммирования по модулю 2, По аналогии с автоспектральной плотностью оценки взаимной спектр.чл ной плотности можно представить в Cx,Ci)T2 S , л-о к-о ( ()--3-2 S 01(-1) 1-OV.--0 QiKaw-i .-bed .,..Ci)--T21 S 5И) ixo K.-O Gin iw- Q.,()-,|;racH)(®® где fi- ttT частота дпя KOixtpvH числяетс..,,, ,. or - коэффициент пропорци нальности, F5- N|cos| 7i:| V CI., |5in|sii:l квадратные скобки обозн чают целую часть числа, ) о, 1фи , i-четном, 1 - в остальном случаях. H)®-sierHcoB (-1) sigfnsih -тг к четном, к нечетном. Устройство работает следующим об разом. Входные сигналы x(t) и y(t) центрируются в блоке 1 и в моменты прихода тактовых импульсов на трети и четвертый входы сравниваются с до полнительными сигналами g(t)H gg( поступающими в блок 1 с генератора 2 и 3. С выхода блока 1 на информационные входы дешифратора 5 поступают знаковые функции 5iV(i-e,.i ) ,.)-, .O, SlVn(.) 1Трич :м положительные значения знаковык функций соответствует логичес ° единице, (высокий потенциал), а отрица гельные - логическому нулю (низкий потенциал). Интервал дискретизации задается импульсами с первого выхода генератора 4, частота следо.5,1ния которых равна f,2fg, В счетчике 6 формируется двоичный код числа к - номера такта. Цикл вычисления состоит из (2 +1)-го такта вычисления с номерами 0,1...,2 . Когда в счетчике 6 сформируется код числа 2 очередной тактовый импульс с первого выхода генератора 4 очищает счетчик 6, начинается (1+1)-и цикл вычисления. В блоке 7, с частотой f (2 +2)+ формируется двоичный код числа р , такого что 05 j, p o,i,-.., блоке 9 формируется двоичный код числа ф CV Т Г cl;-v т МЗШ 2 Jtj l5lN5lh ТЙ-Й где i - количество импульсов, поступивших в блок 9 с последнего разрядного выхода счетчика 6. Двоичные коды чисел р и д, сравниваются в блоке 8. Если р q,, то i F|K и на восьмой вход дешифратора 5 подаётся высокий потенциал Слогическая единица ) , который разрешает прохождение значения а, сформированного в дешифраторе 5, на третьи входы первой 10 и второй I1 группы канальных счетчиков. Если р cj, то и на девятый вход дешифратора 5 поступает высокий потенциал, разрешающий прохождение а на третьи входы третьей 12 и четвертой 13 группы канальных отсчетов. На третий, четвертый и десятый ходы дешифратора 5 подаются соотетственно значения k, с и d. На первые входы первой 10, втоой 11, третьей 12 и четвертой 13 группы канальных счетчиков, с выходов дешифратора 5 поступают соответ ственно значения Ь®с, (b®c)@k , b®d, (bffid)@k. Канальный счетчик работает в режиме сложения, если на его первый вход поступает низкий потенциал (логический ноль), в противном случае канальный счетчик работает в режиме вычитания. За один такт вычисления коммутатор 14 производит поочередное разрешение счета канальным счетчиком с номерами О,1,..,2 первой 10 и третьей 12 группы и с номерами 2tyi « . vyi rtVw-l V 11 . 2. -I,.,./ второй 11 и четвер13 группы. Если на третьем входе канального счетчика опрашива мого коммутатора 14 подан высокий потенциал, то к его содержимому прибавляется плюс или минус единица в зависимости от потенциала, поданного на его первый вход, В противно случае содержимое канального счетчи ка не изменяется. За N циклов в j-ых канальных сч чиках первой 10, второй 11, третьей 12 и четвертой 13 группы формируют соответственно числа Н..-- & i: а(и) 1 ito к-о ,,.,-1ои, 2. Hoiks Т. ЙН) ЧЧо к-0 Оп.. . (ъ@а)®к , пП Zl QV-I) i j к-о о д Для получения оценок синфазной C-HV (j) , &XV () и квадратурной О.Х (j) и (), составляющих взаимной спектральной плотности, д таточно полученные соответствующие 8 значения умножить на коэффициент пропорциональности у . Введение несложных элементов (третьей и четвертой группы канальных счетчиков) и дополнительных соединений позволяет вычислять как взаимную так и автоспектральную плотность, что расширяет функциональные возможности, применение и увеличивает коэффициент использования предлагаемого многоканального спектрального анализатора по сравнению с известным устройством при относительной простоте аппаратурного решеФормула изобретения Многоканальный спектральный анализатор по авт.св. № 641360, о т л ичающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вычисления взаимной спектральной плотности, в спектральный анализатор введены третья и четвертая группа канальных счетчиков, первые входы которых соединены соответственно с четвертым и пятым выходами дешифратора, вторые входы подключены к соответствующим выходам коммутатора,третьи входы счетчиков третьей и четвертой группы подключены к шестому выходу дешифратора, девятый и десятый входы которого подключены соответственно ко второму выхоДУ блока сравнения и к третьему выходу блока формирования аргумента и знака косинуса и синуса, шестой вход блока центрирования-квантования является вторым входом спектрального анализатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 о Авторское свидетельство СССР № 641360, кл. 6 06 F 15/36, 1978о