Цифровой анализатор спектра

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике, ri может быть использовано в области спектрального анализа электрических сигналов в радиотехнике, акустике и технике связи. Цель изобретения - повьшение точности анализа. Для достижения цели в схеме устройства налажены соответствующие новые связи. Устройство содержит блок 1 управления, генератор 2 тактовых ш пульсов,- цифрозтравляемые делители 3, 4 частоты, цифровой генератор 5 квадратурных гармонических колебаний, индикаторы 6, 7 блоков 8, 9 памяти, реверсивные счетчики 10, П, счетчик 12, аналоговый преобразователь 13, ратор 14, логические схемы И 15,16. Работа устройства основана на реализации преобразований Фурье анализируемого сигнала средствами аналого-цифровой техники. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COLlHAËÈÑÒÈ×ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5!)4 С 01 К 23/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3974592/24-21 (22) 11.11.85 (46) 23.03.87,Бюл. У 11 (7I) Куйбышевский электротехнический институт связи (72) А.В.Крыжановский и А.А.Рафалович (53) 621.317.757 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1164620, кл.С 01 К 23/16,1983. ,(54) ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике, и может быть использовано в области спектрального анализа электрических сигналов в радиотехнике, акустике и технике связи. ЦелЬ изобретения — повышение

„„80„„2 679 точности анализа. Для достижения цели в схеме устройства налажены соответствующие новые связи. Устройство содержит блок 1 управления, генератор 2 тактовых импульсов; цифроуправляемые делители 3, 4 частоты, цифровой генератор 5 квадратурных гармонических колебаний, индикаторы

6, 7 блоков 8, 9 памяти, реверсивные счетчики 10, 11, счетчик 12, цифроаналоговый преобразователь 13, к мпа" ратор 14, логические схемы И 15,16.

Работа устройства основана на реализации преобразований Фурье анализируе" мого сигнала средствами аналого-цифровой техники. 1 ил.!

298679

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может найти применение в области спектрального анализа электрических сигналов н радиотехнике, акустике и технике связи.

Цель изобретения — повьш ение точности анализа.

На чертеже приведена функциональная схема цифрового анализатора спектра.

Устройство .состоит из блока l управления, генератора 2 тактовых импульсов, цифроуправляемых делителей 3 и 4 частоты, цифрового генератора 5 квадратурных гармонических колебаний, индикаторов 6 и 7, блоков

8 и 9 памяти, реверсивных счетчиков

10 и 11, счетчика 12, цифроаналогового преобразователя 13, компаратора 14

14, логических схем И 15 и 16. Выходы генератора 5 соединены с установочными входами цифроуправляемых делителей 3 и 4 частоты, выходы которых через схемы И 15 и 16 соединяются с информационными входами реверсивных счетчиков 10 и 11 соответственно.

Объединенные частотные входы делителей 3 и 4 соединены с генератором

2 тактовых импульсов. Выходы счетчиков 1О и !! соединены с входами блоков 8 и 9 памяти, выходы которых подключаются к индикаторам 6 и 7 соответственно. Первый вход блока. 1 управления соединен с первым (информационным) входом анализатора в целом и с вторым входом компаратора

14, второй и третий. входы блока соединены со знаковыми выходами генератора 5, а четвертый вход блока 1 соединен с вторым (синхронизирующим) входом анализатора в целом.

- Первый выход блока 1 соединен с объединенными управляющими входами блоков 8 и 9 памяти и первым входом генератора 5, третий выход блока 1 соединен с обнуляющими входами реверсивных счетчиков 1О и 11, а четвертый и пятый выходы блока 1 соединены с входами управления направленнием счета реверсивных счетчиков 10, и 11 соответственно. Вход счетчика !

2 соединен с вторым выходом блока

1 управления, а выход этого счетчика соединен с вторым входом генератора

5 и с последовательно включенными цифроаналоговым преобразователем !3 и компаратором 14. Выход последнего соединен с объединенными вторыми входами схем И 15 и 16.

Блок 1 управления, применяемый в предлагаемом устройстве, по конст5 рукции и назначению полностью совпадает с блоком управления известного устройства.

Работа устройства основана на реализации преобразования Фурье анализируемого сигнала средствами ана— лого-цифровой техники.

Устройство работает следующим образом.

На установочные входы делителей

3 и 4 частоты поступают от генератора 5 коды отсчетов квадратурных гармонических колебаний в последовательные моменты времени t;, ы и

sin K u t, и cos Kz t; (К вЂ” номер измеряемой гармоники, u — частота основной гармоники анализируемого сигнала) . Коды указанных отсчетов формируются при поступлении кодов номе

25 ров отсчетов на адресные входы генератора 5 от счетчика .12. На другие входы делителей поступают импульсы высокой частоты от генератора 2 тактовых импульсов. На выходе каждого цифроуправляемого делителя образуются пакеты импульсов, число и пульсов в которых N,(t,) и Nz(t,) для каждого дискретного момента времени t; с точностью.до постоянного множителя равно произведению

35 числа входных импульсов 1. (г:;) и входного кода:

N, (t, ) - -„т. (t, ) sin K u t;; (! )

1 (t ° ) — -„L(t ) cos K t;, (2)

1 где n — число разрядов цифроуправляемого делителя частоты.

Если отсчеты гармонических колебаний следуют равномерно, т.е. с постоянным интервалом дискретизации, то можно L (t ) рассматривать как некоторый постоянный масштабный коэффициент, т,e. L (t;) = L. Таким образом, осуществляется преобразование цифровой формы представления отсчетов гармонических колебаний в число-импульсную. Синхронизация опорных колебаний с анализируемым сигналом обеспечивается блоком 1 управления, на вход которого подается синхросигнал с частотой следования, равной частоте первой гармоники анализируемого сигнала. У большинст1298

50 ва исследуемых объектов например, в виброметрии такой синхросигнал имеется. В противном случае его можно выделить из анализируемого сигнала известными методами, например, с помощью управляемых фильтров. Основным узлом блока l управления является умножитель частоты, который предназначен для компенсации понижения тактовой частоты, которое принци- 10 пиально имеет место в любых типах цифровых генераторов функций в силу наличия в них адресного счетчика.

В предлагаемом устройстве таким счетчиком является счетчик !2. 15 .Дальнейшая обработка сигнала заключается в преобразовании выборок анализируемого сигнала во временной интервал с последующим заполнением его импульсами, число которых 20 пропорционально отсчетам гармонических колебаний.

Выходной код счетчика 12 приводит в действие цифроаналоговый преобразователь 13, формирующий на выходе периодическое пилообразное напряжение.

Это напряжение сравнивается s компараторе 14 с анализируемым сигналом в момент равенства закрываются схемы

И, тем самым прекращая поступление 30 импульсов с выходов делителей 3 и 4.

Таким образом, числа импульсов на выходах схем И 15 и 16 для дискретных моментов времени t, с точностью до постоянного множителя равно произве- 35 дениям:

11, (t;) = -„"„- S(t„) sin Kca t,; (3) (t ) = -„S(t ) cos Ку С;, (4)

2"

40 где S (t ) — значение выборки анализируемого сигнала в момент времени

С

Реверсивные счетчики 10 и 11, направление счета которых определя- 45 ется блоком 1 управления в зависимости от знаков анализируемого сигнала и генерируемых опорных колебаний, осуществляют алгебраическое суммирование пакетов импульсов вида 3 и 4 с выходов схем И 15 и 16. Изменение знаков генерируемых колебаний отображается изменением логических сигналов иа знаковых выходах генератора 5, которые соеди- 55 иены с вторым и третьим входами блока 1 управления. Знак анализируемого сигнала учитывается в блоке 1 управ"

679 ф ления, для этого входной сигнал подается на первый вход блока l управления. Сигналы управления реверсивными счетчиками 10 и 11 снимаются соответственно с четвертого и пятого выходов блока 1 управления.

8 конце периода исследуемого сигнала S (t) на выходах счетчиков формируются коды, пропорциональные значениям спектральных коэффициентов анализируемого сигнала:

b„ >„Q 8() sin Ku (5)

6)

После этого коротким импульсом блока управления, снимаемым с выхода осуществляется запись содержимого счетчиков 10 и 11 в блоки 8 и 9 памяти. Этим же импульсом приводится в начальное состояние генератор 5, Затем задержанным импульсом, снимаемым с выхода 3 блока управления, счетчи-. ки 10 и 11 обнуляются. Задержка необходима для того, чтобы до обнуления счетчиков информация с их выходов была переписана в блоки памяти.

В то же время задержка не должна быть значительной, чтобы не внести погрешность в измерение спектра.

После обнуления счетчиков процесс измерения спектральных коэффициентов повторяется.

Формула изобретения

Цифровой анализатор спектра, содержащий блок управления, первый вход которого соединен с информационным входом анализатора, а четвертый — с вторым синхронизирующим входом анализатора, первый и второй цифроуправляемые делители частоты, первый и второй реверсивные счетчики, первый и второй блоки памяти, первый и второй индикаторы и цифровой генератор квадратурных гармонических колебаний, первый и второй выходы которого связаны с первыми входами первого и второго цифроуправляемых делителей частоты, а выходы первого и второго реверсивных счетчиков связаны с входами первого и второго индикаторов через первый и второй блоки памяти соответственно, вторые входы первого и второго блоков памяти связаны с первым входом генератора квадратурных гармоничес1298679

Составитель В.Величкин

Редактор Н.Бобкова Техред И.Попович Корректор С.Черни

Заказ 885/48 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул.Проектная, 4 ких колебаний и первым выходом блока управления, а третий и четвертый выходы цифрового генератора квадратурных гармонических колебаний соединены с вторым и третьим входами блока управления, третий, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго реверсивных счетчиков, а четвертый и пятый выходы блока управления — с третьими входа- 10 ми первого и второго реверсивных счетчиков соответственно, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьнпения точности, объединенные вторые входы первого и второго цифро- 15 управляемых делителей частоты соединены с генератором тактовых импульсов, а блок управления вторым выходом соединен со счетчиком, информационные выходы которого соединены с вторым входом цифрового генератора квадратурных гармонических колебаний, и входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход компаратора соединен с информационным входом анализатора, причем выход компаратора соединен с вторыми входами первой и второй логических схем И, у которых вторые входы соединены с выходами соответствующих цифроуправляемых . делителей чатсоты, а выходы соединены с первыми входами соответствующих реверсивных счет чиков .