Устройство для определения амплитуды узкополосного случайного сигнала

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДЫ УЗКОПОЛОСНОГО СЛУЧАЙНОГО СИГНАЛА, содержащее первый компаратор , счетчик, аналого-цифровой преобразователь , выходы которого являются выходами амплитуды устройства, вход которого соединен с первым входом первого компаратораj отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет определения фазы сигнала, в него введены мультиплексор , второй и третий компараторы, первый и второй элемены аналоговой памяти, инвертор, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов, первый и второй элементы ИСКПЮЧАКНЦЕЕ ИЛИ, второй счетчик, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, умножитель частоты, регистр , выход которого является выходом кода фазы устройства, вход инвертора объединен с информационным входом первого элемента аналоговой памяти, первым входом второго компаратора и соединен с .входом устройства, выход инвертора подключен к первому входу третьего компаратора и к информационному входу второго элемента аналоговой памяти, выход которого соединен с вторым входом третьего компаратора и первым информационным входом мультиплексора, второй информационный вход мультиплексора соединен с вторьм входом второго компаратора и подключен к выходу первого элемента аналоговой памяти, вход сброса которого объединен с входом записи второго элемента аналоговой памяти и соединен с выходом третьего компаратора, вход сброса второго элемента аналоговой памяти объединен с входом записи (Л первого элемента аналоговой памяти-, с управляющим входом мультиплексора, входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и подключен к выходу второго компаратора, выход первого компаратора соединен с первым входом второго элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого объединен с входами первого и второго формироfC вателей импульсов, вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, э входом третьего формирователя ю импульсов и входом умножителя часX тоты и подключен к выходу четвертого формирователя импульсов, выход третьего формирователя импульсов соединен с входами сброса первого и второго счетчиков и с входом синхронизации регистра, п-1 информационный вход которого подключен к информационным выходам первого счетчика, выход переполнения второго счетчика соединен с п-м информационKiM входом регистра, первые входы

СОО3 СОВЕТСНИХ

NW

РЕОПУБЛИН

09) (11) эы G06F 1536

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОВРЕТЕНИЙ И OfÍÐÛÒÈÉ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3608057/24-24 (22) 17.06.83 (46) 15.11.84. Бюл. У 42 (72) М.Д. Генкин, А.П. Кириллов, О.Б. Скворцов, В.И. Тарарычкин и О.А. Шамова (7t) Институт машиноведения им. А.А. Благонравова (53) 681.333 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 488214, кл., G 06 F 15/36, 1975.

2 ° Авторское свидетельство СССР

Р 780010, кл. G 06 F 15/36, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

АМПЛИТУДЫ УЗКОПОЛОСНОГО СЛУЧАЙНОГО

СИГНАЛА, содержащее первый компаратор,счетчик, аналого-цифровой преобразователь, выходы которого являются выходами амплитуды устройства, вход которого соединен с первым входом первого компаратора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей sa счет определения фазы сигнала, в него введены мультиплексор, второй и третий компараторы, первый и второй элементы аналоговой памяти, инвертор, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов, первый и второй элементы

ИСКЛ10ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, втором счетчик, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, умножитель частоты, регистр, выход которого является выходом кода фазы устройства, вход инвертора объединен с информационным .входом первого элемента аналоговой памяти, первым входом второго компаратора и соединен с .входом устройства, выход инвертора подключен к первому входу третьего компаратора и к информационному входу второго элемента аналоговой памяти, выход которого соединен с вторым входом третьего компаратора и первым информационным входом мультиплексора, второй информационный вход мультиплексора соединен с вторым входом второго компаратора и подключен к выходу первого элемента аналоговой памяти, вход сброса которого объединен с входом записи второго элемента аналоговой памяти и соединен с выходом третьего компаратора, вход сброса второго элемента аналоговой памяти объединен с входом записи первого элемента аналоговой памяти; с управляющим входом мультиплексора, входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и подключен к выходу второго компаратора, выход первого компаратора соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого объединен с входами первого и второго формирователей импульсов, вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входом третьего формирователя импульсов и входом умножителя частоты и подключен к выходу четвертого формирователя импульсов, выход третьего формирователя импульсов соединен с входами сброса первого и второго счетчиков и с входом синхронизации регистра, и-1 информационный вход которого подключен к информационным выходам первого счетчика, выход переполнения второго счетчика соединен c n-и информационнкм входом регистра, первые входы

1 первого и второго элементов И объединены и подключены к выходу умножителя частоты, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с выходами первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого и второго элементов И подключены соответствен124328 но к счетно входам первого и второго счетчиков, выходы первого и второго формироватеЛей импульсов соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя,информационный вход которого соединен с выходом мультиплексора.

Изобретение относится к устройствам преобразования. данных и может использоваться в специализированных вычислительных устройствах и системах автоматического управления для предварительной обработки узкополосного случайного сигнала, обеспечивая получение оценок мгновенного значения амплитуды и фазы.

1О

Известно устройство для оценки амплитуды узкополосного случайного процесса, содержащее делитель, блок квантования по уровням, первый и второй измерители, преобразователи и регистр-счетчик, выход которого соединен с выходом устройства, вход блока квантования по уровням, первые входы измерителей и преобразователя соединены с входом устройства, первый выход блока квантования по уровням соединен с вторыми входами измерителей и преобразователя, л второй выход соединен с третьим входом второго измерйтеля, выход первого измерителя соединен с третьим входом преобразователя, выход которого соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом второго измерителя ° а выход делителя соединен с входом регистра-счетчика (1) .

Недостатком этого устройства является сравнительно низкое быстродействие, что ограничивает воэможности анализа быстро изменяющихся процессов. Кроме того, это устройство. имеет ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения амплитуды узкополосного случайного сигнала, содержащее первый компаратор,счетчик, аналого-цифровой преобразователь, выходы которого являются выходами амплитуды устройства, вход которого соединен с первым входом первого компаратора f2), Недостатком этого устройства является ограниченность его функциональных воэмОжностей, поскольку оно не обеспечивает определения фазы сигнала.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет определения фазы сигнала °

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения амплитуды узкополосного случайного сигнала, содержащее первый компаратор, счетчик, аналого-цифровой преобразователь, выходы которого являются выходами амплитуды устройства, вход которого соединен с первым входом первого компаратора, введены мультиплексор, второй и третий компараторы, первый и второй элементы аналоговой памяти, инвертор, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов, первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй счетчик, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, умножитель частоты, регистр, выход которого является выходом кода фазы устройства, вход инвертора объединен с информационным входом первого элемента аналоговой памяти, первым входом второго компаратора и соединен с входом устройства, выход инвертора подключен к первому входу третьего компаратора и к информационному входу второго элемента

1124

3 аналоговой памяти, выход которого соединен с вторым входом третьего компаратора и первым информационным входом мультиплексора, второй информационный вход мультиплексора соединен с вторым входом второго компаратора и подключен к выходу первого элемента аналоговой памяти вход сброса которого объединен с входом записи второго элемента анало- 1 О говой памяти и соединен с выходом третьего компаратора, вход сброса второго элемента аналоговой памяти объединен с входом записи первого элемента аналоговой памяти, с управляющим входом мультиплексора, входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и подключен к выходу второго компаратора, выход первого компаратора соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которОго объединен с входами первого и второго формирователей импульсов, вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входом третьего формирователя импульсов и входом умножите.ля частоты и подключен к выходу четвертого формирователя импульсов, выход третьего формирователя импульсов соединен с входами сброса первого и второго счетчиков и с входом синхронизации регистра, и-1 информационный вход которого .подключен к информационным выходам первого счетчика, выход переполнения второго счетчика соединен с и-ым информационным входом регистра, первые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к выходу умножителя частоты, вторые входы первого и второго 40 элементов И соединены соответственно с выходами первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к счетным входам первого и второго счетчиков, 45 выходы первого и второго формирователей импульсов соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу аналогоциФрового преобразователя, информационный вход которого соединен с выходом мультиплексора.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства для определения амплитуды узкополосного случайного процесса.

Устройство для определения амплитуды узкополосного случайного

328 4 сигнала содержит первый компаратор

1, первый счетчик 2, аналого-цифровой преобразователь 3, выходы которого являются выходами 4 амплитуды устройства, вход 5 которого соединен с первым входом первого компаратора

1, а также мультиплексор 6, второй 7 и третий 8 компараторы, первый 9 и второй 10 элементы аналоговой памяти, инвертор 11, первый 12, второй 13, третий 14 и четвертый 15 формирователи импульсов, первый l6 и второй

17 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй счетчик 18, первый 19 и второй 20 элементы И, элемент ИЛИ 21, умножитель 22 частоты, регистр 23, выход которого является выходом

24 кода фазы устройства, вход инвертора 11 объединен с информационньм входом первого элемента 9 аналоговой памяти, первым входом второго компаратора 7 и соединен с входом 5 устройства, выход инвертора 11 подключен к первому входу третьего компаратора 8 и к информационному входу второго элемента 10 аналоговой памяти, выход которого соединен с вторым входом третьего компаратора 8 и первым информационным входом мультиплексора 6,второй информационный вход мультиплексора 6 соединен с вторым входом второго компаратора 7 и подключен к выходу первого элемента 9 аналоговой памяти, вход сброса которого объединен с входом записи второго . элемента 10 аналоговой памяти и соединен с выходом третьего компаратора 8, вход сброса второго элемента 10 аналоговой памяти объединен

I с входом записи первого элемента 9 аналоговой памяти, с управляющим входом мультиплексора 6, входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 и подключен к выходу второго компаратора 7, выход первого компаратора 1 соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 17, второй вход которого объединен с входами первого 12 и второго 13 формирователей импульсов, вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 16, входом третьего формирователя 14 импульсов и входом умножителя частоты и подключен к выходу четвертого формирователя 15 импульсов. Выход третьего формирователя

14 импульсов соединен с входами

1124328 сброса первого 2 и второго 18 счетчиков и с входом синхронизации регистра 23, и-1 информационный вход которого подключен к информационным выходам первого счетчика 2, выход переполнения второго счетчика

18 соединен с и-м информационным входом регистра 2, первые входы первого 19 и второго 20.элементов И объединены и подключены к выходу умножителя 22 частоты, вторые входы первого 19 и второго 20 элементов И соединены соответственно с выходами первого 16 и второго 17 элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого 19 и второго 20 элементов И подключены соответственно к счетным входам первого 2 и второго 18 счетчиков, выходы первого 12 и второго 13 формирователей импульсов соединены с входами элемента ИЛИ 21, выход которого подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя 3, информационный вход которого соединен с выходом мультиплексора 6.

Устройство для определения амплитуды узкополосного случайного сигнала работает следующим образом.

Исследуемый сигнал подают на вход 5, откуда он поступает на вход компаратора 1, на выходе которого формируется знаковая функция входного сигнала, а также на вход компаратора 7 и элемента 9 аналоговой памяти. Если выходной сигнал элемента 9 ниже входного, компаратор 7 открывается и разрешает запись в элемент 9. Таким образом, сигнал на выходе элемента 9 достигает амплитудного значения, после чего компаратор 7 переключается и выбранное значение амплитуды сохраня" ется до момента выключения компаратора 8, управляемого инвертированным инвертором 11 выходным сигналом. Элемент 10 работает аналогичным образом, но для убывающего значения входного сигнала. Таким образом, на выходах элементов 9 и

10 на каждом периоде формируются оценки пиковых значений на положительной и отрицательной полуволнах входного сигнала, что позволяет с помощвю мультиплексора б считать оценку амплитуды, корректируемую два раза за период. После формирования одной оценки срезом импуль5

5S са на выходах компараторов 7 и 8 обеспечивается сброс соответствующего элемента выборки и хранения.

Сигнал на выходе компаратора 7 можно рассматривать как аппроксимацию знаковой функции сигнала, сопряженного с входным — sign x+(t).

Опорный сигнал прямоугольной формы формируется с помощью формирователя 15 и имеет частоту, совпадающую с центральной частотой узкополосного случайного сигнала.

Этот сигнал поступает на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 3, который запускается по переднему и заднему фронту этого сигнала и обеспечивает формирование двух оценок текущего значения амплитуды узкополосного случайного процесса в течение периода. Код, характеризующий амплитуду, формируется на выходах.4.

Сигналы sign x{t) sign x+(t) поступают на входы элементов

ИСКЛЮЧй0ЩЕЕ ИЛИ 16 и 17, которые обеспечивают сравнение их с опорным прямоугольным сигналом. Интервалы времени, соответствующие несовпадению знаков входного и опорного сигналов, заполняются квантующими импульсами от умножителя 22 частоты.

Благодаря этому, в счетчике 2. Формируется оценка модуля фазового сдвига исследуемого сигнала относительно опорного. Аналогично, в счетчике 18 формируется код модуля фазового сдвига сигнала, сопряженного с сигналом

x(t), относительно опорного, что позволяет оценить знак фазового сдвига сигнала x(t). Действительно, если модуль фазового сдвига сигнала

x+(t) относительно опорного. меньше и/2, знак фазового сдвига сигнала

x(t) .относительно опорного положительный. Контроль за превьппением величины п /2 осуществляется по наличию сигнала на выходе переноса счетчика

18. !

Предложенное устройство обеспечивает формирование оценок на каждом полупериоде исследуемого сигнала по амплитуде и фазе, если формирователь 13 формирует импульс сброса по переднему и заднему фронтам сигнала на выходе формирователя 14 ° Это позволяет проводить исследование быстроизменяющихся узкополосных

7 1124328 8 случайных сигналов, ширина полосы вается расширение функциональных которых достигает центральной часто- возможностей и более эффективная ты сигнала. Таким образом обеспечи- обработка сигнала.

Составитель Г. Пешков

Редактор Л. Алексеенко Техред А. Бабинец Корректор С. Черни

Заказ 8282/39 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,4