Спектральный анализатор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

СОю9 СОВФтсннй

С©цналнстимасннх

Республик

1,б

Гааудаввтвеннв6 квмвтет

СССР вв делам взебрвтенвй н вткрмтв

t (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 17. 12.76 (23} 2430970/18-24 с присоединением заявки №

2 (5l) М. Кл.

G 01 Я 23/00 (23) Приоритет(53) УДК 681.333 (088. 8), Опубликовано 15.03.79.Бюллетень PA 10

Дата опубликования описания 17.03.79 (72) Авторы изобретения

А. И. Карякин и Г. Ф. Филаретов

Московский ордена Ленина энергетический институт (71) Заявитель

/ (54) СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗАТОР

Изобретение относится K области ав= томатики и вычислительной техники и может быть использовано для построения цифровых спектроанализаторов случайных стационарных ергодических сигналов с произвольными законами распределения. S

Известен спектральный анализатор, содержаший блок согласования, генератор гармонических колебаний, аналого вые схемы умножения, интеграторы, квадраторы, суммируюшую схему -и усред- . 1Î няюшее устройство (1).

Наличие сложных и нестабильных аналоговых схем умножения, интегрирования, квадрирования делает подобные уст ройства не только сложными в аппаратур-, ном отношении, но и приводит к большой йриборной погрешности при измерении оценки спектральной плотности, Иэ известных спектроанализаторов je наиболее близким по. технической сушности является устройство, которое содержит четыре знаковых преобразователя, 2 генератор вспомогательных сигналов и генератор счетных импульсов, подключенный к первому входу ключа, второй вход которого соединен с выходом еле мента равнозначности, выход ключа соединен с первым входом реверсивного счетчика, второй вход которого подключен к выходу элемента И, блок согласования, вход которого является BxolloM анализатора, а выход подключен к первым входам первого и второго знаковых преобразователей, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора гармонических сигналов, выходы первого и второго знаковых преобразователей подключены ко входам соответствуюших блоков усреднения (2 j.

Недостатком укаэанного известного устройства является наличие умножителей и сравниваюших ус гройств " работаюших с многоразрядными числами, вследствие чего известное устройство является дос таточно сложным.

S8 4

Анализатор работает следующим обра« зом. Можно рассмотреть для простоты только один канал, поскольку второй канал работает аналогично.

После масштабирования и центрирования во входном блоке 1 случайный сигнал

ХИ) поступает на один из входов знакового преобразователя 4, на второй вход которого поступает шсинусоидапьный сигнал с генератора 3. В преобраэовате ле 4 ети сигналы смешиваются с соотвечствуюшйми вспомогательными сигналами G, (Ь) и 6 (Ц (ети сигналы незави-. симы друг от друга н от исследуемого сигнала, имеют равномерные плотности распределения, границы которы, oxiaтывают основной диапазон изменения ис следуемого сигнала) их сумма Kaag ется на два уровня и полученные двупо;лярные сигналы в виде дЯ)=sjgtt fõЖ)+ц,(МЕсоьа1+С Ж)1 поступают на вход блока 5 усреднения.

Таким образом, на выходе знакового преобразователя имеем непрерывный кусочно-постоянный сигнал и (4) . При усповйй, что время корреляции вспомога"йбпьного сигнала много меньше времени

"коррейяции входного сигнала, а постоянная времени блока 6 усреднения меньше йитервапа корреляции входного еигнапа и больше, чем вспомогательное напряжение иа выходе этого усреднителя по истечении времени To >) c и аК t. кЩсоьюСЖ, а

"де K - коэффициент йропорционапьност „"

Это напряжение постуцает на оба входа выходнот о знакового преобразователя 6, который действует аналогично преобразователю 4. Поэтому на выходе преобразователя 6 будет вновь кусочноросчоянный сигнал вида

Использование упомянутых соедине35 ний знаковых преобразователей исходного и вспомогатепьного сигналов в предлагаемом устройстве позволяет значительно упрбстить его приборную реали зацию, выражающуюся в замене сложных

Фз умножающих и сравнивающих устройств, " работающих с многоразрядными числами, нростыми логическими элементами, рабо тающими с одноразрядными числами.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 показана схема преобразова юля знаков.

Описываемый спектральный анализатор содержит блок 1 согпабования, генератор 2 вспомогатепьнцх сигналов,, геС

59 нератор, гармонических сигналов, входные знаковые преобразователи 4, блокиб усреднения, выходные знаковые преобразователи 6, элемент 7 разнозиачности, элемент И 8, генератор 8 счетных импульсов; ключ 10, реверсивный счетчик

И

1 1,, В знаковом преобразователе испопь зованы компараторы 12 и 13 и блок 14 умножения знаков.

Белью настояшего изобретения является создание более простого устройства для нопучения оценки спектральной плот ности стационарных вргодических случайных сигналов. %

Эта цель достигается тем, что в спектрельном анализаторе выходы 6noioa усреднения соединены с первым и вторым входами соответственно третьего и чет вертого знаковых преобразователей, третьи10 входы знаковык преобразователей соеди иены с первым выходом генератора всшжогательных сигналов, второй выход которо го подключен к четвертым входам зна-, ковых преобразователей, выходы треть- М его и четвертого знаковых преобразо йтепей соединены соответственно с пер вым и вторым входами епеМента равнозначности и элемента И. другое отличие анализатора состоит /й в том, что знаковый преобразователь содержит два компаратора и блок умно-. жения знаков, первые входы компараторов являются соответственно первым и вторым входами знакового преобраэоватепя, третьим "и четвертым входом которог..o явп потся соответственно вторые входы компараторов, выходы которйх=со единены с соответствуюшими входами блока умножения знаков, выход которого является выходом знакового преобразователя. ь (q) = вфп (ц,„+G„(4) 3 signCU,„+ЯЮ

На выходе преобразователя 6 - (ф,) выражение отличается индексами при

Л Х

U ) т т„

Uoop y. 1 х(Юsih®tai

Й Q

Сигналы (Й) и (К)поступают одновременно на элемент 7 равнозначности и элемент И 8, При условии совпадения полярностей ф Й)и ф Я)элемент 7 равнозначности открывает ключ 10 и разрешает проход импульсов с генерааор@9

5 65249 на счетный вход реверсивного счетчика 11, при етом элемент И управляет знаком счета. За время Т,„», о(ири прохождении Ц. Счетных импульсов) В счетчике накопится неко юрое число Иср, причем % отношение Й /й будет пропорционально оценке спеГ альной плотности на частоте генератора 2 гармонических сигналов, действительно

16

+(и.,ни(1,ВРИ(4)) . л 2

=.<(Kjx(t\eoswtd

+ — (К J Х(О&(пчА =< (А . д

g o

3.где М - знак математического ожидания, . Нредложенное . устройство существенно проще прототипа, поскольку не содержит сложных умножителей, нелинейного пре- 20 образователя и сравнивающих устройств и все арифметические операции с мйогоразряднъйи числами, выполняемые в известном устройстве, в предложенном ус ройстве заменены логическими операция(ми с числами О и

Ilp&KTH÷eo1éÿ реализация такого уст ройства Не Вызывает сомнения, Йоскольку оно состоит из известных типовых схем и может быть реализовано на осно::ве любой полной логической системы ин- тегральиък микросхем, изготовляемых отечественной промътшлеиностыо.

Формула изобретения

1. Спектральный анализатор, содержащий четыре знаковых преобразователя, генератор вспомогательных сигналов и генератор счетных импульсов, подключенный к первому входу ключа, второй вход zomporo соединен с выходом элемента равнозначности, выход ключа соединен с первым входом реверсивного счетчика, второй вход которого подклю-

8 6 чен к выходу елемента И, блок согласования, вход которого является входом анализатора, а выход подключен к первому входу первого и второго знаковых преобразователей, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым вйходами генератора гармонических сигналов, выходы первого и второго знаковых преобразователей подключены ко входам соответствующих блоков усреднения, отличаюшийс я тем, чж, с целью упрошения, в нем вью= ходы блоков усреднения соединены с первым H вторым входами соответственно третьего и четвертого знаковых преобра« зователей, третьи входы знаковых преобразователей соединеиы с первым входоя генератора вспомогательных сигналов, второй выход которых подключен к четвертым входам знаковых преобразователей, выходы третьего и четвертого знаковых преобразователей соединены соответственно с первым и вторым входами елем нта равнозначности и елемента H.

2. Устройство по п..1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что знаковый преобразователь содержит два компаратора и блок умножения знаков, первь)е входы компараторов являются соответственно первым и вторым входами знакового преобразователя, третьим и четвертым входами ко- торого являются соответственно вторые входы компараторов, выходы которых соединены с соответствующими входами блока умножения знаков, въжод которого является въжодом знакового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при експертизе

1. Грибанов Ю, И. и др. пектральный анализ случайных процессов . М., энергия," 1974, с. 208.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 323786, кл. Cj 06 5 7/52, 1970.

652498

8р. сизи

Составйтель В. Жовинский

Редактор В,ЧйрЫ Техреду Бабурка Корректор„А. Власенко

Заказ 1053/42 тираж 1089 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открыжй

113036, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/6

Филйал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4