Устройство для анализа периодических сигналов Советский патент 1982 года по МПК G01R23/16 

тель частоты, подстраиваемый генератор, усилитель-ограничитель, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, двоичный делитель частоты и третий элемент совпадения, выход которого подключен ко второму входу импульсно-фаэового детектора, а также генератор импульсов, подключенный ко второму входу реверсивного счетчи ка, третий вход которого соединен со вторым выходом импульсно-фазового де тектора, причем выход делителя-часто ты с переменным коэффициентом делени подключен к первому выходу блока, вы ход усилителя-ограничителя соединен со вторым входом второго элемента совпадения, выход реверсивного счетчика подключен ко второму выходу бло ка, вторые входы первого и третьего элементов совпадения объединены и подключены ко второму входу блока, п:ервый вход которого соединен с первйм входом первого элемента совпадения. На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства. Устройство.содержит источник 1 си нала, полосовой фильтр 2, усилительограничитель 3, анализатор 4 спектра Фурье-Уолша, формирователь 5 интерва (Ла ортогональности функций Уолша, компаратор 6 кода, первый триггер 7, элемент 8 задержки, второй триггер 9 блок 10 импульсно-фазовой автоматической подстройки .частоты (БИФАПЧ) и элемент 11 совпадения. БНФАПЧ 10 содержит соединенные в кольцо третий элемент 12 совпадения, импульсно-фазовый детектор 13 (ИФД), второй элемент 14 совпадения, реверсивный счетчик 15, цифро-аналоговый преобразователь 16 (ПКН), управитель 17 .частоты, подстраиваемйй генератор 18,,усилитель-ограничитель 19 и делитель 20 частоты, состоящий из последовательно соединенных делителя 21 с переменным коэффициентом деления и двоичного делителя 22, а также первый элемент 23 совпадения и генератор 24 импульсов. Устройство работает следующим обра зам. Сигнал с выхода источника 1 сигнала поступает в полосовой фильтр 2 и далее ограничивается усилителем-ограничителем 3. Импульсы с выхода послед него через элемент 23 совпадения, открытый потенциальным сигналом с выхода триггера 9 при установке его в нулевое состояние, поступают на один вход ИФД 13 (триггер 9 устанавливается в нулевое состояние периодически в процессе работы устройства сигналом с выхода формирователя 5 интервала ортогональности Функций Уолша), На другой вход ИФД 13 через элемен 12 совпадения, открытый тем же сигналом триггер 9, поступает импульсный сигнал, представляющий собой ограниченный усилителем-ограничителем 19 сигнал с выхода подстраиваемого генератора 18, частота которого может вдостаточно широких пределах изме-няться при изменении управляющего па раметра управителя 17 частоты, управляемого напряжением с выхода ПКН 16. Величина частотного рассогласования входного и опорного сигналов преобразуется в ИФД 13 в импульсный сигнал, длительность которого пропорциональна величине,рассогласования частоты. Этот сигнал поступает на один вход элемента 14 совпадения. Направление рассогласования в виде кода знака поступает с другого выхода ИФД 13 в реверсивный счетчик 15. На второй вход элемента 14 совпадения поступают импульсы высокой частоты подстраиваемого генератора 18, ограниченные -усилителем-ограничителем 19.Их количество на выходе элемента 14 сопадения пропорционально частотному рассогласованию входного и опорного сигналов, усредненному за М циклов поступления входного сигнала, где М коэффициент деления частоты опорного сигнала делителя 20 частоты. Величина частотного рассогласования представлена, таким образом, числоимпульсным кодом, который поступает в реверсивный счетчик 15 и в зависимости от направления рассогласования частот по сигналу с выхода ИФД 13 изменяет число в реверсивном счетчике. Перед началом работы в реверсивный счетчик 15 записывается код, соответствующий половине диапазона его изменения. Это осуществляется установкой в единичное состояние триггера старшего разряда реверсивного счетчика 15, осуществляемого при включе- НИИ устройства генератором 24 импульсов. Этот же код, кроме кода младшего разряда, записывается в компаратор. 6 кода, представляющего собой цифровую схему сравнения предваритель но записанного в него кода с входным кодом, поступающим с выхода реверсив ного счетчика 15. Код с выхода реверсивного счетчика 15 преобразуется преобразователем 16 код - напряжение в управляющее напряжение управления 17 частоты. При этом частота подстраиваемого генератора 18 изменяется, уменьшая величину частотного рассогласования входных сигналов и, соответственно, код реверсивного счетчика 15 изменяется, приближаясь к числу, записанному в него в исходном состоянии. При величине рассогласования, близ.кой к нулю, компаратор 6 кода устанавливает в единичное состояние триггер 7,.выходной сигнал которого через время задержки, опр)еделяемое элементом 8 задержки, устанавливает в единичное состояние триггер 9 и разрешает поступление импульсов с выхода делителя 21 через элемент 11 совпадения на второй вход (вход тактовых импульсов) анализатора 4 спектра Фурье-Уол-. ша. Формирователем 5 интервала орто- 5 гональности функций Уолша, формируется интервал ортогональности, спад к6торого устанавливает в исходное нулевое состояние оба управляющих триггера 7 и 9 . Элементы 12 и 23 совпаде- 10 ния при этом закрываются, что обеспечивает неизменность частоты подстраиваемого генератора 18 в течение времени анализа входных сигналов, определяемого формирователем 5 интерва- 15 ла ортогональности функций Уолма,

Частота импульсов, поступающих в анализатор 4 спектра рье-Уолша, т.е. частота запуска генератора функций Уолша в анализаторе 4 спектра, JQ оказывается жестко связанной с частотой входного сигнала, усредненной за М его реализаций, и в 2 раз больше последней.

Таким образом, предлагаемое уст- „ ройство имеет большой коэффициент сжатия спектра сигналов, частота которых дискретно изменяется в широких пределах, и обеспечивает айализ сигналов с большой точностью, В устройстве обеспечивается точная синхронизация 3 входного сигнала с анализатором спектра Фурье-Уолша и строго выполняется условие кратности в степени два двух частот: частоты входного сигнала и частоты запуска в анализаторе 35 спектра, т.е. трактовой частоты устройства. Сохранение кратности этих частот стабильно во времени и при воздействии дестабилизирующих факто- . ров точность поддержания кратности 40 частот определяется временнйй разрешающей способностью устройства, среднее значение которой равно периоду высокочастотных колебаний подстраиваемого генератора 18, деленному на 45 коэффициент М деления делителя 20 частоты (последний равен произведению коэффициента деления делителей 21 и 22 частоты). Кроме того, при увели чений числа точек дискретизации фазы JQ сигнала, т.е. увеличении показателя степени п, повышается точность поддержания кратности частот за счет дополнительного усреднения сигигшов.

Высокая точность синхронизации . входных сигналов с анализатором спектра обеспечивает дополнительную--возожность повыс ения точности анализа сигналов по функции Уолма,. так как -Q тсутствие корреляции между спектральными составляю1чими {Фурье-Уотача (появяющейся при неточной синхронизации сигналов с анализатором) позволяет днозначно представлять сигнал совокупностью этих составляющих. 65

Формула изобретения

1.Устройство для анализа периодических сигналов, содержащее последовательно соединенные источник .сигнала, полосовой и усилитель-огр4 ичитeль, а также анализатор спектру Фурье-Уолша, один вход которого соединен с выходом источника сигнала,

отличающееся тем, что, с целью повышения точности анаипиза л

JB него дополнительно введены формиро ватель интервала ортогональности функций Уолша и последовательно соединеные компаратор кода, первый триггер, элемент задержки, второй триггер, блок нмпульсно-фазовой автоматической подстройки частоты и элемент совпадения, второй вход которого соеди.нен с выходом элемента задержки, а выход - с вторым входом анализатора спектра Фурье-Уолиа, выход которого через формирователь интервала ортогональности функций Уолша связан с вторыми входами первого и второго триггеров, при этом выход усилителя-ограничителя соединен с вторым входом блока импульсно-фазовой автоматической подстройки частоты, второй выход которого соединен с входом компараI тора кода.

2.Устройство по п. 1, о т л ичамщееся тем, что блок импульсно-фазовой автоматической подстройки частоть содержит последовательно соединенные элемент совпадения, импульсно-фазовый детектор, второй элемент совпадения, реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразователь, управитель частоты, подстраиваемый генератор, усилитель-ограничитель, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, двоичный делитель частоты и третий элемент совпадения, выход которого подключен к второму входу импульсно-фазового детектора, а также генератор импульсов, подключенный к второму входу реверсивного счетчика, третий вход которого соединен с BTOpiiW выходом импульсно-фазового детектора, при этом выход делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к первому выходу блока, выход усилителя-ограничителя соединен с вторым входом второго элемента совпадения, выход реверсивного счетчика подключен к второму выходу блока, вторые входы первого и третьего элементов совпадения объединены и подключены к второму входу блока, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента совпадения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 432547, кл. G 06 J 3/00, 1:73.

2.Авторское свидетельство СССР №470754, кл. G 01 R 23/00, 1975.