Цифровой анализатор спектра по функциям Хаара Советский патент 1982 года по МПК G01R23/16 

(54) ЦИФРСЖОЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА ПО ФУНКЦИаМ ХЛАРА

1

Изофетенке относится к электроиэ мерительной технике и преднагиачено для вьшопнекия текущего дискретного преобразования Хаара электрических сигналов в реальном времени.

Известны анализаторы спектра по функциям Хаара, содержащие преобразсхватеяь напряжения в число импульсов, реверсивные счетчики, блок управления и регистрирующие блоки i .

Однако точность измерения их недо статочна.

Наиболее близким техническим решением является анализатор, содержшций преобразователь, масштабирующий делитель, умножитель, счетчики, блоки уп- . равле15ня и индикапви 2 .

Однако быстродействие и точность анализа известнохх) аназаазатара являются недостаточными вз-оа наличия преобразователя напряжения в число импульсов и конечной емкости счетчиков.

Цель изобретения - повышение быстродействия и точности анализа.

Эта цель достигается тем, что в циф. .ровой анализатор спектра по функциям Хаара, содержапшй последовательно. соединенные аналого-цифровой преобразова тель и нормализующий умножитель, а также блок индикации с регистраторами и блок управления, связанный с указанными блоками, дополнительно введены три 1О1ФРОВЫХ фильтра, соедашенных по,Q следовательно, два масштабируюпщх умножителя и три блока задержки, при этом выход нору1ализуюздего умнсзиггеля подключен к входу первого цифрового фильтра, второй выход которого через послеJ5 довательно соединенные масштабирующий умножитель, первый, второй и третий бдоки задержки подключен к блоку индинации, .второй выход второго цифрового фильтра подключен к блоку индикации

20 через пйследовательно соединенные второй масштабирукнций умножитель и четвертый блок задержки, оба выхода третьего )вого фильтра подключены непосредственно к входам блока индикации, выходы яостоянного запсумИкаклцего устрой(ггва гюддопочены к втсрым входам обсойх масштабирукзвцих умншсителей, выход блока управления связан с управ.ляющизчи входами всех введенных блоков,; а выходы всех блоков задержки И масштабирующих умножителей соединены с соотъетствукяцими входами блока индика;.На черггеЖе представлена структурная схема анализатора, Он содержит аналого-цифровой 1 преобразователь (АЦП) 1, бльк 2 управления, нормализующий умножитель И, цифровые фильтры 4, 5 и 6, масштабирующие умно шггетш 7, постоянное запоминающее устройство 8, блоки 9 задержки, блок 10 индикадии и регистраторы 11. Анализатор работает следутоищм обра3DM, Исследуемый сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 1. АЦП 1 синхронизируется импульсами с первого выхода блока 2 управления. После прихода каждого сшигронизирутрщегчэ импульса на выходе АЦП 1 формируется пифровой код для очередного отсчета исследуемого ситаала, который поступает на вход нормализующего умножителя 3. Нормализация, т.е. умноже1-ше на 1/R, требуется при вычислении прямого птэеобразования Хаара. Так как размер преобразовашш N - это всегда степень 2, то деление на N при двоичном представлени отсчетов исследуемого сигнала на выходе аналого-цифрового преобразователя 1 сво дится к сдвигу кода числа на П разрядов в сторону младших, что может быть вылсянено обычным регистром сдвига, которым и является умножитель 3. Для выполнетшя указшаюго сдвига на управляюихнй вход умножителя 3 подаются сШ:Сфого13 нрую1Щ1е лмпзтгьсы с первого выхода блока 2, Далее код с выхода умножителя 3 подается на вход первого фильтра 4, который представляет собой нерекурси ный цифровой фильтр, состоящий из линии задержки, сумматора (вых. 12) и вычи- татепя (вых. 13). С Быхода 12 фильтра 4 код подается 2Ш вход второго фильтра 5, кото1д 1Й имеет такую же структуру, как и фильтр 4. С вых. 14- ф тьтра 5 код поступает на вход трепъего фильтра 6, Фильтр 6 по структуре такой же, как фильтры 4 и 5. Между собой филгзтры 4, 5 и 6 отличаются только числом ячеек памяти в ци ровых линиях задорлош. На вых. 15 и 16 .тра 6 формируется код, соответствуюпшй спектральным коэффшшентам Хаара с номерами О я 1 соответствеяно. Этот код подается на вход соответствуюшзях регистраторов И блока lOi Отметим, что в общем случае любого И число нерекурсивных блоков равно « . К ных. 13 фильтра 4 и вых. 17 фильтра 5 подключаются умножители-: 7. Рассмотрим вначале работу цепи, подкпюченной к вых. 13 фильтра 4. На второй вход умножителя 7 в этой депк подается код масштабирующего коэффициента для грэтагаь из 4-х функций Хаара, равный 2, который записан в одной из $гчеек памяти постоянного запоминающего устройства. 8, Совместная синхронизацйя работы умножителя 7 и заломинак щего устройства 8 осуществляется подачей импульсов на управляюише входы этак блоков с п звого выхода блока 2. Код результата умножения на вЬтходе умножителя 7 соответствует спектраль- ному. коэффициенту Хаара с номером 7, он поступает на вход блока 10 иддикаЦИК и на вход первого из последовательно соединенных блоков 9 задержки. Блок 9 задержки, так же как и цифровые линии задержки в нерекурсивных блоках, образован последовательным соединением , ячеек памяти в виде регистров хранения и выдачи кода от одной до нескольких ячеек в зависимости от исполь зуемой двоичной базисной системы фуншшй Хаара. Блок 9 управляется импутльсами, постуланвдими с первого выхода блока 2 управления, при этом происходит перезапись кода из одной ячейки в другую внутри блока и из предыдущего блока 9 в последующий. Всехю при N 8 блоков 9 три, а в общем случае их количество для первого нерекурсивного блока равно - 1. Блоки 9 соединены последовательно. Код на выходе первого из этих блоков соответствует спектральному коэффадиенту Хаара с номером 6, на выходе второго блока 9 - с номером 5, на выходе третьего блока 9 - с номером 4. Код с, выхода каждого блока 9 поступает на вход соответствующего регистра 11 блока 10. Цепь, подключенная к вых. 17 фильтра 5 работает аналогично рассмотренной Цепи, подключенной к вых. 13 фгатьтра 4. На вход умножителя 7 от зaпo отнaющeго устройства 8 подается код числа лГ. Блок 9 имеет здесь отличное от других блоков 9 число ячеек памяти. Код с выхода умножителя 7 соответствует спектральному коэффшшеяту Хаара с номером