Адаптивный анализатор спектра
Использование: в радиотехнических системах различного назначения, в частности радиолокационных радионавигационных системах радиосвязи, для спектрального анализа многокомпонентных случайных процессов. Сущность изобретения: содержит входной аналого-цифровой преобразователь 1, последовательно соединенные адаптивный решетчатый фильтр 2, измеритель дисперсии 3 и блок деления 4, блок 5 формирования микрокоманд, блок 6 вычисления коэффициентов линейного предсказания , блок 7 дискретного преобразователя Фурье, Особенностью изобретения является введение блока 6, а также выполнение фильтра 2. 5 илч
+ Щф
СОЮЗ СОГ ГТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)л G 01 R 23/16
ГОСУДАРСТВЕННЬ!Й KGMiJITET
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /"-
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ (21) 486б981/21 (22) 23,07.90 (45) 23,11,92, Бюл. N" 43 (71) Нижегородский политехничес..ий институт (72) А,Н, Костюнин и Д.Ю. Акатьев (55) Авторское свидетел ьство СССР й. 1688185, кл. G 01 К 23/1б, 1989. (54) АДАПТИВНЫЙ AНАЛИЗАТОP СПЕКТ-.
РА (57) Использование: в радиотехнических слсТеМВх различного назначения, в частности радиолокационных радионавигационных
Предлагаемый анализатор спектра относится к области измерительной техники и предназначен для использования в радиотехнических системах различного назначения, в частности радиолокационных, радионавигационных, системах радиосвязи, для спектрального анализа многокомпонентных случайных процессов.
Известен анализатор спектра с линейным предсказанием, основанный на дискретизации входного процесса (частотный диапазон О-F) с тактовой частотой F в соответствии с теоремой Котельникова F3> 2*F, его фильтрации в решетчатом фильтре M-ro порядка, измерении дисперсии входного процесса, определении по ошибкам прямого и обратного предсказания коэффициентов частной корреляции (КЧ К), далее по КЧ К вычисляют коэффициенты линейного предсказания, которые.преобразуют в соответствии с БПФ и получают оценку спектра.
Однако недостатком известного спектроанализатора является недостаточно высокое быстродействие связанное с необходимостью последовательного выполнения M операцил типа умножения в решет„„5U„, 1777997 А1 системах радиосвязи, для спектрального анализа многокомпонентных случайных процессов. Сущность изобретения; содержит входной аналого-цифровой преобразователь 1, последовательно соединенные ада iTNBHblA решетчатый фильтр 2, измеритель дисперсии 3 и блок деления 4, блок 5 формирования микрокоманд, блок б вычисления коэффициентов линейного предсказания, блок (дискретного преобразователя
Фурье, Особенностью изобретения является введение блока б, а также выполнение фильтра 2, 5 ил чатом фильтре на каждый отсчет входных данных; что приводит к снижению верхней частоты входного процесса или пропорциональному уменьшению точности оценивания.
Из известных адаптивных анализаторов спектра наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является адаптивный анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные блок формирования микрокоманд, решетчатый фильтр, измеритель дисперсии и блок деления, аналого-цифровой преобразователь, преобразователь Фурье, а также блок коммутации и регистр коэффициента.
Однако общим недостатком известных адаптивных спектроанализаторов является сравнительно не высокое быстродействие при обеспечении заданных требований к точности оценивания спектра. При заданном порядке фильтра M и времени т выполнения операций типа умножение частотный диапазон входного процесса определяется:
F = 1/2 t (3M+M +MlogzM)
При М>10 (в случае высокой разрешающей способности) т= 10 с диапазон анали1777097
20 (3 ("
30,3:;
Г;Г зируемых частот Г<10 Гц Lс;ледоваталь(30
3 возможен анализ в реальном масштаба времени только низкочастотных с(игнало(3, Пг-и этом уменьшение порядка фильтра не Всегда приемлемо, поскольку связа((0 с yt Адаптивный анализатор с(3ектрл, годержащий аналого-цифрово(й преобраэоваталь, вход t Выход которого соединен с входом си((хронизации аналого-цифрового преоб(разо((атеЛЯ, второй и третий Выходы когорого соединены cnoTBGrcTBGt(t(o с вторым и третылм входами синхронизации адаптив.ного решетчатого фильтра, четвертый Выход KoTopoI соединен со е)ходо(4 синх(30((3(эа.ции блока деления, причем адаптивный р8шетчатый фильтр Включает У. Иде(гги:(ных звеньев, соединенных (ерез первый и Второй выходь: последовательно. первый и г ГОрой входы первого звена об>,еди((е((ы и являются информационным Бходо(1,:д((((тивного решетчатог0 фильтра, первого и ВторОГО ква(цзаторОБ, IGpDûг Бх{)дь! КГ)т()рых соединены соответственн0 с первы»; и Вторым Выходами погледIIGIÎ звена. 33(,(х0ды которых c08+Ml!Ql(bf соответстве! IHo .: первым и вторым входами сумматора, БыX0Д КОТОр 3ГО ЯГ(ЛЯGTCЯ И! (фоp,.1ац(л(3!3! ILI :" ВЫХОДОМ аДс((3TL!BI(of PGI(lеТ lаТОГО кдого звена 1!:";BGTся Îдним !13 (((1, сООтветсте(у!0(ц((х } -;ыхоцов адаптиьч(ог0 решетча ог0 фил(,тра, к;<дое из (3((идентичных звеньев состoiil !13 и;pB0ro и вlopofo Блока заде()жк(1, пепво(0, "10рого и третьег0 су(лматора, первого масштабного усилителя, перво о, Второго, третьего и (ет(;ертого бло;oB умi;0,<:;ния, причем первый информационный в:<од звеl4Й СОВДИНВН С ПОРВЫМ(1 ВYO(!БМИ ПЕОBОГО И четвертого блоков ук(поженил, первого с,:мматора, второй (ль(формаци(3 (ный вход звена ЯВляетсЯ ВМОДОм net)(30(0 б;(ОКВ Зс>ДВР>ККИ, БЬ(ХОД П83>ВО! 0 СУММВТ 3") а 53 БЛЯ(-; Гся первым выходом звена и соеди((ен с первым Входом треть8(-п блока ум 0;.Ке!(ия, выхо пе(эБОГО масштабн<)го yc! I(III ГВЯЯ со::;— д(инеи с i!GpBb!м входом третьего сумматора, выход первого блока умножения соединен с первым входом второю сумматора, выход l БiopoL Блок задер>кки с Вторым Входом третьего су(лматора, выход Второго блока умножения соединен с вторым входом перВого сумматора, Входы синхронизации первого и второго, а также третьего и четв- pToi î блоков умножения соответстl38!lH0 об(ьединены, отличается тем, что, с цел ьк> Il(3!II:I(L(GI(L :B бь(стродействия при со;<((3((ен(л((тгг;I. |((Il г каж,()ое з(38((о адаптив((огo решетчагого фильтра Бвед н второй масштабный Äcnt(L;;Ted!ь, причем входы третьего и (егвертого yt.lffo>к((телей соеди3(83(-I coo)(!8(ттве!I(o с Входакли первого и второго масштабных усилителей, а выход l33op0f 0 масштабного усилителя соединен с третьи;.1 входом трэтьGãî сум IBTopB, выход КОТОРО! 0 5(ВЛЯОТС53 IH(j(OP((B 3 !II(Hbf(3 ВХОДОМ звена, вхоДь; ()Ift(xj)otli13BLLII(3 IGI)00io и ВТорого Блоков задег»кки обьединаны и явля(Отгя TpGTb(1!1 (3 (Одом звена, Входы r.L3Hxp0fIè(3Bö(;ë первого, второго, третьего и (е -Б(? j)lot.o (J!30(0!3 vt! HÎ>l
::инхро(илэации псрвого, вт )рого "1 третьего c ìt3а IОрОБ обьединеtibl и явля(отся пятым f.xo,10(эве((а, т!)Вть!3 Бходь(всех звеньев и БХОДы с,!:(! I)0! IHBB; LL(!1 паРБОГО и ВТОРОГО квадг)егоров сбьеди!,8((ы и являются перВ,!м Bx03!Oì с tf(xPO>f(A3;!Lj!1и аДВГlтиВнОГО решет. .",того фильтра. четнептые Входы BcGx ." .(3; !3 BOD 001. ед(и! OIIL! 31 Я БЛЯ ЮТСЯ BTOPblM Входом ctfныхрониэации адаптивноге решетчатого фильrp;„ IIBTûG входы Всех звеньев и Вход синхро! Нэации сумматора обьединены:. 5lвляю, ся третьим входом синхронизации адаптиг.ного решетчатого .фильтра, иведе(-! Блок Вь(числения коэффициентовли((ейного предсказания, M информационных зходгл(которог0 соединены соответственно с Г.1 ин 3033(иац",o íûìè выходами адаптивного решетчатого фильтра, а M выходов котоРОГГ) соеДинены, cooTBGTcTBGHHo, с М входами бг(с(ка Диск()етного преобразован(53 Фурье, первый Бьixoä блока формирова1(ия микрокоманд соединен с первыми ВХОДБМИ С(1((х()ониэациИ аДс(ПТИВНОГО pG" шетчатого фильтра, из:.(ери геля дисперсии, блока дискретного преобразования Фурье и блока Вь(числения коэффициентов линей3(()г(поедскаэания, B3 ОроА и третий Выходы блока формирования микрокоманд соеди38((ы, соответственно с вторым и третьим Входами синхронизации адаптивного ре1777097 20 50 55 шетчатого фильтра, блока вычисления коэффициентов линейного предсказания, четвертый выход блока формирования микрокоманд соединен с четвертым входом синхронизации блока дискретного преобразования Фурье, пятый и шестой выходы блока формирования микрокоманд соединены, соответственно с пятым и шестым входами синхронизации блока дискретного преобразования Фурье, причем блок вычисления коэффициентов линейного предсказания состоит из М вычислительных каскадов, которые имеют регулярную структуру и которые соединены последовательно, и число информационных входов и выходов, у которых равно порядковому номеру звена причем информационные входы каждого звена. соответствующие порядковому номеру звена являются информационными входами блока вычисления коэффициентов линейного предсказания, информационные выходы последнего вычислительного каскада являются M выходами блока вычисления коэффициентов линейного предсказания, первые, вторые и третьи входы синхронизации всех вычислительных каскадов обьедичаны и являются соответственно, первым, вторым и третьим входами синхронизации блока вычисления коэффициентов линейного предсказания, при этом каждый вычислительный каскад содержит ряд из М умножителей, ряд из M сумматоров и блок задержки, i-й информационный вход (=1,M) M-ro каскада соединен с первым входом i-го умножителя и первым входом i-ro сумматора, вторые входы умножителей обьединены и соединены с (М+1)-м входом каскада и подключены к первому входу блока задержки, выход 1-ro умножителя соединен со вторым входом (М-1+1)-ro сумматора, выход i-го сумматора является i-м информационным выходом каскада (М+1)-м выходом является выход блока задержки, при этом в каждом вычислительном каскаде первый вход синхронизации соединен с входом синхронизации блока задержки, второй вход синхронизации подключен к входу синхронизации каждого умножителя, а третий вход синхронизации соединен с входами синхронизации каждого сумматора. Положительный эффект в заявленном устройстве достигается благодаря возможности обработки каждого отсчета входных данных вне зависимости от предыдущего и реализации одновременной обработки (М+3) отсчетов как на уровне блоков спектроанализатора, так и на внутриблочном уровне, за счет чего удается сократить количество последовательно выполняемых операций при обработке одного поступившего входного отсчета до M операций. Благодаря этому возможно анализировать входной процесс с верхней частотой F = 1/2t *M, что для реальных значений (М >10, т= 10 с) -6 позволяет анализировать входной процесс с частотой дискретизации до 50 кГц, не уменьшая точности оценки спектра. Таким образом. предлагаемое изобретение обладает новизной, существенными отличиями и имеет положительный эффект по сравнению с известными устройствами, На фиг,1 представлена структурная схема адаптивного анализатора спектра. На фиг,2 представлена структурная схема адаптивного решетчатого фильтра. На фиг.3 представлена структурная схема блока вычисления коэффициентов линейного предсказания. На фиг.4 представлена структурная схема преобразователя Фурье,На фиг.5 представлена временная диаграмма распределения синхроимпульсов, В анализаторе реализован принцип поточно-конвейерной обработки информации на двух уровнях; уровне блоков анализатора и внутриблочном уровне. Адаптивный анализатор спектра содержит аналого-цифровой преобразователь 1, вход которого является входом адаптивного анализатора спектра, выход которого последовательно соединен с адаптивным решетчатым фильтром 2, измерителем дисперсии 3 и блоком деления 4. выход которого является выходом адаптивного анализатора спектра, блок дискретного преобразования Фурье 7, выход которого соединен.со вторым входом блока 4 деления, блок 5 формирования микрокоманд, первый выход которого соединен со входом синхронизации аналого-цифрового преобразователя 1, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами синхронизации адаптивного решетчатого фильтра 2, четвертый выход которого соединен со входом синхронизации блока деления 4, причем адаптивный решетчатый фильтр 2 включает М идентичных звеньев 8-1...8-М, соединенных через первый и второй выходы последовательно, первый и второй входы первого звена 8 — 1, обьединены и являются Информационным входом адаптивного решетчатого фильтра 2, квадраторов 9, 10, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами последнего звена 8-М, выходы которых соединены соответственно с первым и .вторым входами сумматора 11, выход которого является информационным 1777097 выходом адаптивного решетчатого фильтра 2, причем третий выхОд каждого звена является одним из М, соответствующих выходов адаптивного решетчатого фильтра 2, каждое иэ M идентичных звеньев 8-1„.8-M состоит иэ блоков 12, 13 задержки, блоков 14, 15, 16, 17 умножения, сумматоров 18, 19, масштабных усилителей 21, 22, причем первый информационный вход авена соединен с первыми входами блоков 14 и 17 умно>кения, сумматора 18, второй .информационный вход звена. является входо л блока 12 задержки, выход сумматора 18 является первым выходом звена и соединен с первым входом блока 16 умножения, выход масштабного усилителя 21 соединен с первым входом сумматора 20, выход блока 14 умножения соединен с первым входом сумматора 19, выход которого является вторым выходом звена и соединен с вторым входом блока 17 умножения, выход блока 12 задер>кки соединен с первым и вторым входами соответственно блоков 15, 16 умна>кения и вторым входом сумматора 19, вторые входы блоков 14, i5 умножения объединены и соединены через блок 13 задержки с вторым входом сумматора 20, выход блока 15 умно>кения соединен с вторым входом сумматора 18; входы синхронизации блоков 14, 15, 16, 17 умножения соответственно объединены, входы умно>кителей IG, 17 соединены соответственно с входами масштабных усилителей 21, 22, а выход масштабного усилителя 22 соединен с третьим входом сумматора 20, выход которого являетсл информационным выходом звена, входы синхрониэац. и блоков 12, 13 задержки объединены и явля отся третьим входом звена, входы синхронизации блоков 14, 15, 16, 17 умножения объединены и являются четвертым входом звена, входы синхронизации сумматоров 18, 19, 20 абъединепы и являются пятым входом звена, третьи входы всех звеньев и входы синхронизации квадратов 9, 10 объединены и являются первым входом синхронизации адаптивного решетчатого фильтра 2, четвертые входы всех звеньев объединены и являются вторым входом синхронизации адаптивного решетчатого фильтра 2, пятые входы ВсВх зверин ев и вход синхронизации сумматора 11 объединены и являются третьим входом синхронизации адаптивного решетчатого фильтра 2, блок б вычисления козффициентовлинейного предсказания, Минформационных,входов которого соединены соответственно с M информационными ьыкадами адаптивного решетчатого фильтра 2, а М выходов которого соединены, соответственно, с M входами блока 7 дискретного преобразования Фурье, первый выход блока 5 формирования микрокоманд соединен с первыми входами .синхронизации адаптивного решетчатого фильтра 2, измерителя дисперсии 3, блока.7 дискретного преобразования Фурье и блока 6 вычисления коэффициентов линейного предсказания, второй и третий выходы блока 5 формирования микрокоманд соединены, соответственно с вторым и третьим входами синхронизации адаптивного решетчатого фильтра 2, блока 6 вычисления коэффициентов линейного предсказания, четвертый выход блока 5 формирования микрокоманд соединен с четверты л входом синхронизации блока 7 дискретного преобразования Фурье, пятый и шестой выходы блока 5 формирования микрокоманд соединены соответственна с пятым и шестым входами синхронизации блока 7 дискретного преобразования Фурье, причем блок 6 вычисления коэффициентов линейного предсказания состоит из M вычислительных каскадов 23-1...23-М, которые име от регулярну а структуру и которые соединены последовательно и число информационных входов и выходов, у которых равно порядковому номеру звена, причем информационные входы каждого звена, соответствующие порядковому номеру звена, являются информационными входами блока 6 вычисления коэффициентов линейного предсказания, информационные выходя последнего вычислительного каскада, 23-M являются M выходами блока G вычисления коэффициентов линейного предсказания, первые, вторые и третьи входы синхронизации всех вычислительных каскадов 23-1...23-М объединены и являются соответственно первым, вторым и третьим входами синхронизации блока 6 вычисления коэффициентов линейного предсказания, при этом каждый вычислительный каскад 23,1 содержит ряд из M умножителей 24-1...24-М, ряд из M сумматоров 251„.25-M и блок 26 задержки, i-й ин фар ма циа ни ый вход (l=1,M) М-го каскада 23-M соединен с первым входом i-ro умножителя 24-i и первым входом I-го сумматора 25-(, вторые входы умножителей 24-1...24-М объединены и соединены с (M+1)-м входом каскада и подкл очены к первому входу блока 26 задержки, выход I-го умножителя 24-I соединен со вторым входом (M-1+1)-го сумматора 25-(M-i+1), выход i-го сумматора 24-! является i-м информационным выходом каскада 23-М, (М+1)-м выходом является выход блока 26 задержки, при этом в каждом вычислительном каскаде 23-1...23-М первый вход синхронизации соединен с входам синхронизации блока 26 задержки, второй 1777097 5 20 30 40 50 вход синхронизации подключен к входу синхронизации ка>кдого умно>кителя 24-1...24М, а третий вход синхронизации соединен с входами синхронизации каждого сумматора 25-1...25-М, блок дискретного преобразования Фурье, который состоит из M .последовательно соединенных вычислительныхх ячеек 27-1...27-М, ПЗУ коэффициентов 28, счетчика адреса 29, регистра сдвига 30 и блока коммутации 31, при этом М информационных входов регистра сдвига 30 подключены к М соответствующим информационным входам блока дискретного преобразования Фурье 7, выход регистра сдвига 30 соединен со вторым информационным входом первой вычислительной ячейки 27-1, первый информационный вход вычислительной ячейки 27-1, соединен с выходом ПЗУ коэффициентов 28, адресный вход которого подключен к счетчику адреса 29, информационный выход м-й вычислительной ячейки 27-м (м=1,М). подключен к м-му информационному входу блока коммутации 31, выход которого подключен к выходу блока дискретного преобразования Фурье 7, первые входы синхронизации всех вычислительных ячеек 27-1...27-М, входы синхронизации счетчика адреса 29, регистра сдвига 30 и блока коммутации 31 соединены и подключены к первому входу синхронизации блока дискретного преобразования Фурье 7, вторые входы синхронизации всех вычислительных ячеек 27-1„,27-М соединены и подключены ко второму входу синхронизации блока дискретного преобразоьания Фурье 7, третьи входы синхронизации всех вычислительных ячеек 27-1.;.27-М соединены и подключены к третьему входу синхронизации блока дискретного преобразования Фурье 7, при этом каждая из M вычислительных ячеек состоит из блоков 32, 33, 34 задержки, блока 35 умножения и блока 36 сумматора, первый информационный вход вычислительной ячейки 27-1 подключен к информационному входу блока 33 задержки, выход которого соединен с первым информационным входом умножителя 35 и является вторым выходом вычислительной ячейки 27-1, третий выход вычислительной ячейки 27-1 подключен к выходу умножителя 35 и первому информационному входу сумматора 36, выход сумматора 36 подключен к информационному входу блока 34 задержки, выход которого соединен с вторым входом сумматора 36 и является первым входом вычислительной ячейки 27-1, второй информационный вход вычислительной ячейки 27-1 подключен к информационному входу блока 32 задержки, выход которого соединен с вторым входом блока умножения 35, первый синхровход вычислительной ячейки 27-1 подключен к входам синхронизации всех блоков задержки 32, 33. 34, второй вход синхронизации к синхровходу умножителя 35, третий вход синхронизации вычислительной ячейки 27-1 к синхровходу сумматора 36.. Адаптивный анализатор спектра работает следующим образом. B исходном состоянии в блоке 4 формирования микрокоманд (фиг.1) установлены начальные условия. Предварительно также в измерителе 3 дисперсии, блоках 12, 13, 26 задержки, преобразователе 7 Фурье записаны нулевые значения. При измерении спектра на вход анализатора подается исследуемый сигнал x(t). а в блоке 5 формирования микрокоманд на первом выходе вырабатывается сигнал, который поступает на управляющий вход аналого-цифрового преобразователя 1. Полученный отсчет х с выхода преобразователя 1 поступает на информационный вход адаптивного решетчатого фильтра 2, в фильтре 2 отсчет х поступает в первое звено 8-1 на первый сумматор 18, первый умножитель 14, первый блок 12 задержки. В соответствии с синхроимпульсами "С2", "СЗ" поступающих соответственно с второго и третьего выхода блока 5 формирования . микрокоманд на первом и втором информационных выходах первого звена 8-1 формируются ошибки прямого и обратного предсказания ь1,L и rLL (для времени L) по соотношениям: Ь1L = bo,L — g1,L год.-1 rLL = ro ë - ц1L*bo,с Ошибки предсказания bm,L-m+1 m L m+1 m -= 2,М звеньев 8-2,...8-M в момент времени L формируются одновременно для отсчетов сигналов, пришедших в предыдущие моменты времени по соотношениям Ьт.L-m+1 = Ьп1-1Л -в+1 Цгп,L-m+1* m-1,L-m гт,L-m+1 = Im-1,L-m Цт,L-m+1*bm-1,(-я+1 При этом коэффициенты частной корреляции q .L вычисляются одинаково во всех звеньях 8-M (M--i,M) в третьем и четвертом блоке 16, 1-7, умножения, первом и втором масштабном усилителе 21, 22. третьем сумматоре 20, втором блоке 13 задержки, по соотношению: gm,L-m+1=pm.L-m+ P (Fm,L-m*bm 1, + + Ь гпл=п1*гп1-1л.-m- t) при последовательном поступлении со второго и третьего выходов блока 5 формирования микрокоманд на управляющие вхо1777097 12 . ды адаптивного решетчатого фильтра 2 импульсов "С2", "СЗ", Одновременно работают все звенья фильтра 2, На практике Д выбирается в пределах от 0,1 до 1. ОШИбКИ ПрЕдСКаэаНИя Ьп,L-m-l1, 1m,Ьп+1 5 с выходов последне о звена 8-М адаптивного решетчатого фильтра 2 возводятся в квадрат по стробу "С1" и суммируются по стробу "С2" в квадраторах 9, 10, и сумматоре 11. С первого выхода фильтра 2 ошибка е M,L-M+1 г г = Ь мл-M+1 + ггм,L-M+1 поступает на вход измерителя дисперсии 3 который реализует фУнкцию д L-M+1 = kD I.-M+1 + е м,L-M+1 и 2 2 2 заносит результат в память типа "очередь" длиной 3 слова, с выхода которой в блок 4 деления, поступает задержанное значение ДиСпЕРСии д 1-M+2. г Одновременно с обработкой в адаптивном.решетчатом фильтре 2 входного сигнала происходит формирование 20 коэффициентов линейного предсказания в блоке 6 вычисления коэффициентов линейного предсказания. По синхросигналу "С1" поступающему с выхода 1 блока 5 формирования микроко- 25 манд, M коэффициентов линейного предсказания q1...qM поступают íà M входов блока 6 вычисления коэффициентов линейного предсказания, в блоке вычисления 6 козффициейт отражения qm поступает на (М+1) вход М-го каскада 23-{м+1) (м=О,M-1), на первые информационные входы м умножителей 24-1...24-м и вход блока задержки 26, одновременно по синхросигналу "С1" на первый м входов м-го каскада 23-(м+1), 35 поступают м коэффициентов линейного предсказания с соответствующих выходов (м-1)-го каскада 23-м, где по синхроимпульсу "С2" умножаются на коэффициент отражения qm, далее по синхросигналу "СЗ" по- 40 ступающему с третьего выхода блока формирования микрокоманд на выходах мго каскада формируются коэффициенты ЛИНЕЙНОГО ПрЕдСКаааНИя A1,L-m-1...Am-1,Ип-1, а по синхросигналу "С1" — Am,L-m1 по соот- 45 ношениям: An,L-m = AnЯ:m-1 + Цщ*Ащ-n.L-m-1, где и номер отсчета импульсной характеристики (п=-1...м), В остальных каскадах вычисление коэф- 50 фициентов отражения. происходит аналогично. В итоге на выходе последнего вычислительного каскада 23-М будут сформированы значения коэффициентов линейного пред- 56 сказания {импульсной характеристики), задержанные на М+1 такт дискретизации (синхросигнал "С1") относительно момента прихода соответствующего отсчета х, Одновременно с адаптивным решетчатым фильтром 2 и блоком 6 вычисления коэффициентов линейного предсказания, работает преобразователь Фурье 7, реализующий дискретное преобразование Фурье по соотношению . М-1 Kn =,), Am ехр (— j * 2 *л» и» m/М), m =O используя известную конвейерную схему обработки (31. По стробу "С1" поступающему с первого выхода блока 6 формирования микрокоманд M коэффициентов линейного предсказания подаются на М информационных входов преобразователя Фурье 7, в котором записываются в сдвиговый регистр 30. По синхросигналу "С4" поступающему с четвертого выхода блока 6 формирования микрокоманд, с выхода регистра сдвига 30 последовательно выдаются значен.ия A1,L-M-1, Агл.-м-1„..дм.L-м-1 поступающие на информационный вход первой вычислительной ячейки 27-1, где записывается в блоке задержки 33. По синхросигналам "С5", "С6" поступающих с пятого и шестого выходов блока 6 формирования микрокоманд в первом умножителе 35, первом сумматоре 36, блоке задержки 34, вычисляют первый коэффициент квадрата амплитудно-частотной характеристики по соотношению: К 1,n = К 1,п-.1 + An-1*ехр(-j*2* л+и/М) г г где n — номертактэ вычислений. Следующие КОЭффИЦИЕНтЫ К-г,, К 3,n...К v,n ВЫЧИСЛЯЮТг г г ся аналогично в вычислительной ячейке 272;27-3...27-M по соотношению: . К m,n = К m,n-1+ An-m*exP(-)*2*и»П»т/M) 2 2 При этом в соответствии с адресом формируемым счетчиком 29 по стробу "С4" с выхода ПЗУ 28 значения комплексных экспонент поступают на информационный вход блока задержки 32 первой ячейки и с выхода последнего нэ первый вход второй ячейки 27-2 и так далее до ячейки 27-M. Таким образом, через M тактов в первой вычислительной ячейки 27-1 формируется значение К 1. -м-2, поступающее на комму2 татор 31, который выдает по стробу "С4" это значение на выход преобразователя Фурье 7, одновременно на вход преобразователя Фурье 7 поступают Отсчеты A1,L-M A2,L-M„,. AM.L-м импульсной характеристики отклика адаптивного решетчатого фильтра на следующий отсчет входных данных х1 и работа . преобразователя Фурье 7 начинается снова, Блок 31 коммутации может быть выполнен по известной схеме состоящей из последовательно соединенных циклического счетчика и мультиплексора на М входов. 1777097 С выхода преобразователя Фурье 7, отсчеты квадратов АЧХ К m,L поступают на г первый вход блока 4 деленйя, на второй вход которого подают значения дисперсии а21-м-2. с выхода измерителя дисперсии 3. По импульсам "С4", поступающим с четвертого выхода блока 5 формирования микрокоманд на управляющий вход блока деления 4, происходит вычисление оценки спектра по соотношению GL-M-2() = 0 L-M-2/К L-М-2(f). Оценка спектра для следующего отсчета данных к +1 будет сформирована на следующий такт 1=М-1 аналогично предыдущей оценке спектра. Сумматоры, блоки умножения, блоки задержки, постоянное запоминающее устройство, счетчики, регистры могут быть выполнены на стандартных элементах по известным схемам. Таким образом, нэ выход анализатора поступает оценка спектра исследуемого случайного процесса полоса анализа которого шире в 12-14 раз. чем для известных адаптивных анализаторов. что позволяет производить анализ спектра в реальном масштабе времени для систем радиосвязи, радионавигации и других. Формула изобретения Адаптивный анализатор спектра. содержащий аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входом адаптивного анализатора спектра, выход которого последовательно соединен с адаптивным решетчатым фильтром, измерителем дисперсии и блоком деления, выход которого является выходом адаптивного анализатора спектра, блок дискретного преобразования Фурье, выход которого соединен с вторым входом блока деления, блок формирования микрокоманд, первый выход которого соединен с входом синхронизации аналого-цифрового преобразователя, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторым.и третьим входами синхронизации адаптивного решетчатого фильтра, четвертый выход которого соединен с входом синхронизации блока деления, причем адаптивный решетчатый фильтр включает М идентичных звеньев, соединенных через первый и второй выходы последовательно, первый и второй входы первого звена объединены и являются информационным входом адаптивного решетчатого фильтра, первого и второго квадраторов, первые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами последнего звена, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход которого я вляется информационным выходом адаптивного решетчатого фильтра, причем третий выход каждого звена является одним из M соответствующих выходов адаптивного решетчатого 5 фильтра, каждое из M идентичных звеньев состоит иэ первого и второго блоков задержки, первого, второго и третьего-сумматоров, первого масштабного усилителя. первого — четвертого волоков умножения, 10 причем первый информационный вход звена соединен с первыми входами первого и четвертого блоков умножения. первого сумматора, второй информационный вход звена является входом первого блока 15 задержки, выход первого сумматора — первым выходом звена и соединен с первым входом третьего блока умножения, выход масштабного усилителя соединен с первым входом третьего сумматора, выход первого блока умножения — с первым входом второго сумматора, выход которого является вторым выходом звена и соединен с вторым входом четвертого блока умножения, выход первого блока задержки соединен с первым 25 и вторым входами соответственно второго и третьего блоков умножения и вторым входом второго сумматора, вторые входы первого и второго блоков умножения объединены и соединены через второй блок 30 задержки с вторым входом третьего сумматора, выход второго блока умножения сое. динен с вторым входом первогосумматорэ, входы синхронизации первого и второго, а также третьего и четвертого бло35 ков умножения соответственно обьединены, о т л и ч э ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия при сохранении точности. в каждое звено адаптивного решетчатого фильтра введен второй масш40 табный усилитель, причем входы третьего и четвертого умножителей соединены соответственно с входами первого и второго масштабных усилителей, а выход второго масштабного усилителя — с третьим входом 45 третьего сумматора. выход которого является информативным входом звена, входы синхронизации первого и второго блоков задержки объединены и являются третьим входом звена, входы синхронизации перво50 ro — четвертого блоков умножения объединены и являются четвертым входом звена, входы синхронизации первого — третьего сумматоров объединены и являются пятым входом звена, третьи входы всех звеньев и 55 входы синхронизации первого и второго квадраторов объединены и являются первым входом синхронизации адаптивного решетчатого фильтра, четвертые входы всех звеньев объединены и являются вторым входом синхронизации адаптивного решет15 1777097 чатого фильтра, пятые входы всех звеньев и . вход синхронизации адаптивного решетчатого фильтра, введены блок вычисления коэффициентов линейного предсказ íèÿ,,M информационных входов которого соедине- 5 ны соответственно с M информационными выходами адаптивного решетчатого фильтра, à M выходов которого соединены соответственно с М входами блока дискретного преобразования Фурье, первый выход бло- 10 ка формирования микрокоманд соединен с первыми входами синхронизации адаптивного решетчатого фильтра, измерителя дисперсии, блока дискретного преобразования Фурье и блока вычисления коэффициентов 15 линейного предсказания, второй и третий выходы блока формирования микрокоманд соединены соответственно с вторым и третьим входами синхронизации адаптивного решетчатого фильтра, блока. вычисле- 20 ния коэффициентов линейного предсказания, четвертый выход блока формирования микрокоманд соединен с четвертым входам синхронизации блока дискретного преобразования Фурье, пятый 25 и шестой выходы блока формирования микрокоманд — соответственно с пятым и шестым входами синхронизации блока дискретного преобразования Фурье, причем блок вычисления коэффициентов линей- 30 ного предсказания состоит из M вычислительных каскадов. которые имеют регулярную структуру, соединены последовательно и число информационных входов и выходов, у них равно порядковому номеру звена, причем информационные входы каждого звена, соответствующие порядковому номеру звена, являются информационными входами блока вычисления коэффициентов линейного предсказания, информационные выходы последнего вычислительного каскада являются M выходами блока вычисления коэффициентов линейного предсказания, первые — третьи входы синхронизации всех вычислительных каскадов объединены и являются соответственно первым — третьим входами синхронизации блока вычисления коэффициентов линейного предсказания, при этом каждый вычислительный каскад содержит ряд из Мумножителей,,ряд из М сумматоров и блок задержки, 1-й информационный вход(И,M) M-го каскада соединен с первыми входами i-x умножителя и сумматора, вторые входы умножителей объединены, соединены с (M+1)-м входом каскада и подключены к первому входу блока задержки. выход l-lo умножителя соединен с вторым входом (M-i+1)-ro сумматора, выход 1-го сумматора является I-м информационным выходом каскада, (М+1)-м выходом является выход блока задержки, при этом в каждом вычислительном каскаде первый вход синхронизации соединен с входом синхронизации блока задержки, второй вход синхронизации подключен к входу синхронизации каждого умножителя, а третий вход синхронизации соединен с входами синхронизации каждого сумматора. 1777097 f777097 Б е в е е ее е в 4 R8m е е 1777097 1777097 Редактор Заказ 4120 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101! (!!! (! Составитель M. Иванов Техред M.Moðråíòýë Корректор. О. Кравцова
