Устройство для анализа многокомпонентных сигналов Советский патент 1982 года по МПК G06G7/52 

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, в частности в автоматизированных системах обработки аналитической информации.

Известно устройство для спектралк него анализа , содержащее блок преобразования входной информации,включающее квантователь по времени,блок управления с генератором импульсов и коммутатор, блок, содержащий ячейки памяти, матрицы, состоящие из аналоговых вычислительных ячеек fl.

Однако указанное устройство обладает невозможностью функционального преобразования спектра исходного сигнала и воспроизведения сигнала с преобразованным спектром..

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения коэффициентов Фурье, содержащее .блоки усреднения, вход каждого из которых соединен с перемножителем анализируемого

сигнала на одно из квадратурных гармонических сигналов, соответствующих измеряемой спектральной компоненте и генератор квадратурных гармонических напряжений 2.

Недостатком известных устройств является невозможность функционального преобразования спектра исходного сигнала и воспроизведения сигна Q ла с преобразованным спектром.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет функционального преобразования спектра анализируемого сиг15 Нола и воспроизведения сигнала с преобразованным спектром.

Поставленная цел.ь достигается тем, что устройство, содержащее генератор квадратурных гармонических напряже20 НИИ и N цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных перемножителя и блока усреднения, при этом первые входы перемножителей всех цепочек объединены и 33i являются входом устройства, а второй вход перемножителя каждой цепочки соединен с соответствующим выходом генератора квадратурных гармонических напряжений, введены сумматор, дополнительный генератор квадратурных/Г гармонических напряжений и в каждую из N цепочек последовательно соединенные блок памяти, ключ, функциональный преобразователь и дополнительный перемножитель, при этом вход блока памяти в каждой из N цепочек соединен с выходом блока усреднения своей цепочки, выходы дополнительных перемножителей подключены соответственно к входам сумматора, а другие входы дополнительных перемножителей всех цепочек, соединены соответственно с выходами дополнительного генератора квадратурных гармонических напряжений, выход сумматора является выходом устройства. На фиг.1 изображена функциональна схема устройства; на фиг.2 - изменение частотной характеристики функции при изменении параметра ширины коло,колообразного импульса; на фиг.З исходный сигнал y(t), на фигЛ - сигнал на выходе устройства (1-У импульсы). Устройство состоит из N 5ёремножителей 1. К первым входам перемножителей подключен генератор.2 квадра, турных гармонических напряжений. Вторые входы перемножителей 1 объединены и .являются входом устройства. Выходы перёмножителей 1 через соответствующие блоки 3 усреднения, блоки 4 памяти, ключи 5, функциональные преобразователи 6 подключены к одним из входов дополнительных перемножителей 7, к другим входам которых подключен дополнительный генератор 8 квадратурных гармонических напряжений. Выходы перемножителей 7 подключены к входам сумматора 9.выход которого подключён к выходу устройства. Принцип работы устройства основан на следующем. Пусть анализируемый сигнал y(t) представляет собой смесь колоколообразных импульсов () / fc-XJ N е где М- количество импульсов;. параметр интенсивности; - параметр положения импульса . параметр ширины импульса. Из теории преобразования Фурье,известно соотношение, связывающее функции во временной -if(t) и в частотной F(V) областях f(a) т.е. изменение масштаба функции на оси времени приводит к изменению частотной характеристики преобразованной функции. Применительно к функциям Гаусса, которыми описываются импульсы, уменьшение масштаба по временной оси () эквивалентно уменьшению параметра ширины импульса ft , что вызывает увеличение составляющих более высоких частот в преобразованном спектре функции (фиг.2). Следовательно, если исходную смесь и ) подвергают преобразованию Фурье, затем коэффициенты разложения подвергают функциональному преобразованию, усиливающему высшие частоты, далее применяют обратное преобразование Фурье, то получают новую смесь, у которой ширина каждого импульеа будет уменьшена по сравнению с исходным. В результате степень наложения смежных импульсов уменьшается, т.е. происходит их разделение (фиг.З, фиг.). Новую смесь, полученную в результате преобразований, записывают в виде (lbi-) P -rMtfT frгде - параметр разрешения. Исходная смесь (1) может быть представлена в виде ряда Фурье (i) Sa.,cos ( О) D-0 и соответственно смесь (2) Ъ(Х)- Sb.)C05 )cos ai, о b --|-JbU) Поскольку -е %1П4).; )i где F - преобразование Фурье, то -. «т(ж|е) а

Следовательно,

Ъ()()..

Qjjcos

Д)-О . (.)(в)

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ключи 5 разомкнуты. При измерении коэффициентов Фурье, одновременно с началом сигнала y(t) () включается генератор 2 квадратурных гармонических напряжений, вырабатывающий систему N напряжений cos . , где 1 0,1,2 ..., N-1. В перемножителях 1 каждое гармоническое напряжение перемножает|ся с анализируемым сигналом y(t).Pe. зультаты умножения интегрируются в блоках 3 усреднения, на выходе которых реализуются значения коэффициентов а согласно соотношению (5) значения которых запоминаются в блоках памяти.В режиме воспроизведения сигнала оператор замыкает ключи 5. Значения коэффициентов Фурье, запомненные в блоках k, преобразуются функциональными преобразователями 6 согласно соотношению (у) для некоторого значения пара, метра разрешения у , заданного оператором. Одновременно с началом воепроизведения сигнала Ь(х) включается генератор 8 квадратурных гармонических напряжений, вырабатывающий систему N напряжений cos -|- , где V 0,1,2,..., N-1.B перемножителях 7 каждое гармоническое напряжение пе-л. ремножается с соответствующим преобразованным значением коэффициента выхода преобразойателя 6. Результаты ук5ножения складываются сумматором 9, выходное значение которого дает разрешенный сигнал согласно соотноше , нию . 8 )./

Введению новых элементов в иэвестное устройство позволяет существен9 205

Формула изобретения

Устройство для анализа многокомпонентных сигналов, содержащее генератор квадратурных гармонических напряжений и N цепочек, каждая из которых состоит из последовательно соединенных перемножителя и блока усреднения, при этом первые входы перемножителей всех цепочек объединены и являются входом устройства, а второй вход перемножителя каждой цепочки соединён с соответствующим выходом генератора квадратурных гармонических напряжений, отличающ е ее я тем,, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет функционального преобразования спектра анализируемого сигнала и воспроизведения сигнала с преобразованным спектром, оно содержит сумматор, дополнительный генератор квадратурных гармонических напряжений и в каждой из N цепочек последовательно соединенные блок памяти, ключ функциональный преобразователь и дополнительный перемножитель, при этом вход блока памяти в каждой из N цепочек соединен с выходом блока усред-: нения своей цепочки, выходы дополнительных перемножителей подключены соответственно к входам сумматора, :а другие входы дополнительных перемножителей всех цепочек соединены соответственно с выходами дополнительного генератора квадратурных гармонических напряжений,, выход сумматора является выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № кл. 6 01 N 31/00, 1973.

2.Авторское свидетельство СССР № кл.С в6С7/19, 1973 (прототип). 6 но расширить его функциональные возможности. Использование предлагаемого устройства в автоматизированных системах обработки аналитической информации за счет расширения функциональных возможностей позволяет повысить достоверность определения чис ла неразделившихся импульсов (компонентов ) в аналитических сигналах.