Спектральный анализатор

 

О П И -С,,А„.,",Н И E

ИЗОБРЕТЕЙИЯ

Союз Советски к

Сеаиалистимвскии

Республик (1о656074

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное и ass. свин-sy{22) Заявлено 033)277 (2l) 2449987/18-24 с присоединением заявки РЙ

{23) Приоритет (ав) кы Р с06 р 15/36

Государственный коиитет

СССР яо дмам изобретений и открытий

Опубликовано 0%0479.Бтоллетень РЙ13 (®) УЛК 681,332 (088.8) Лата опубликования описания 050479 (72) Автори изобретения

A.A.Есюткин, A.È.Êàðÿêèí и Г.Ф.Филаретов

Московский ордена Ленина энергетический институт (73) Заявитель (54 ) СПЕКТРАЛЬНЫЙ AHA ËÈÇÀÒÎÐ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для построения цифровых спектроаналиэаторов случайных стационарных аргодических сигналов с произвольными законами распределения.

Известен спектральный анализатор, содержащий блок согласования, генератор гармонических колебаний, зна- ® ковые блоки, интеграторы, квадраторы, сумматор и усреднители (1) .

Наличие нестабильных аналоговых интеграторов и квадраторов делает подобные устройства не только слож- 1 ными в аппаратурном отношении но и приводит к большой приборной погрешности при измерении оценки спектральной плотности.

Из известных спектральных анализаторов наиболее близким по технической сущности является устройство, (21.

Известное устройство содержит блок согласования, вход которого является входом анализатора, генератор гармонических сигналов, генератор вспомогательных сигналов, два усред,нителя и суммирующий усреднитель.

Кроме того, прототип содержит генератор счетных импульсов, нелинейный преобразователь, блоки умножения, соединенные с аналоговыми усредннтелями, сравнивающие устройства, триггеры и счетчики. Известное устройство служит для получения оценки спектральной плотности °

Недостатком указанного известного устройства является наличие умножителей и сравнивающих устройств, работающих с многоразрядными числами, вследствие чего известное устройство является достаточно сложным.

Целью настоящего изобретения является упрощение устройства для получения оценки спектральной плотности стационарных эргодических случайных сигналов.

Эта цель достигается тем, что в анализатор введены четыре управляемых преобразователя полярностей, первые входы первого и второго управляемых преобразователей полярностей подключены к выходу блока согласования, вторые входы управляемых преобразователей полярности соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора гармоничес,,ких сигналов, третьи входы «одключены

656074 к первому выходу генератора вспомогательных сигналов, второй выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого управляемых преобразователей полярности, вторые и третьи входы которых объединены и соединены соответственно с выходом первого и второго усреднителей, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго управляемых преобразователей полярностей; входы суммирующего усреднителя подключены соответственно к выходам третьего и четвертого управляемых преобразователей полярности.

Другое отличие устройства состоит в том, что управляемый преобразова- l5 тель полярностей содержит инвертор, первый и второй ключи и коммутатор, выходы которого соединены соответственно с первыми входами ключей, выходы которых объединены и являются выходом управляемого преобразователя полярностей, второй вход первого ключа соединен с выходом инвертора, второй вход второго ключа и вход инвертора объединены и являются первым входом управляемого преобразователя полярностей, вторым и третьим входами которого являются соответственно первый и второй входы компаратора.

Использование упомянутых соединений управляемых преобразователей полярностей в предлагаемом устройстве позволяет существенно упростить его аппаратурную реализацию, выражающуюся в замене сложных умножающих и квадрирующих устройств в прототипе, работающих с многоразрядными числами, простыми однотипными управляемыми преобразователями полярностей, которые представляют со- 40 бой типовые аналоговые ключи.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — схема управляемого преобразователя полярностей. 45

Предлагаемый спектральный анализатор содержит блок согласования 1, генератор гармонических сигналов 2, первый и второй управляемые преобразователи полярностей 3, первый и второй усреднители 4, генератор вспомогательных сигналов 5, третий и четвертый управляемые преобразователи полярностей 6, суммирующий усреднитель 7 ° Каждый управляемый преобразователь полярностей содержит инвертор 8, первый и второй ключи 9 и компаратор 10.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

После масштабирования и центрирования в блоке согласования 1 случайный сигнал х(а) разветвляется на два канала — синусный и косинусный, Рассмотрим работу одного канала, поскольку другой капал работает аналогично.

Поступая на первый вход входного управляемого преобразователя 3 синусного канала, сигнал x(t} через инвертор 8 попадает на вход одного ключа 9 и непосредственно на вход другого ключа 9. На вторые(управляющие) входы ключей подаются кусочнопостоянные сигналы с прямого и инверсного выходов компаратора 10 таким образом, что когда открыт один ключ, то другой закрыт. Компаратор

10 входного управляемого преобразователя полярностей 3 сравнивает два сигнала - с синусного выхода генератора гармонических сигналов 2 и с первого выхода генератора вспомогательных сигналов 5. Дополнительный сигнал должен быть независимым от синусоидального сигнала и от входного сигнала, иметь равномерную плотность распределения в пределах изменения сравниваемого с ним сигнала.

Таким образом, на прямом выходе компаратора 10 будет сигнал вида

4 (), равный знаку сумея синусоиды и первого вспомогательного сигнала.

Причем, если полярность g (t) и x(t) одинаковая, то открыт ключ 9 прямой ветви, а если — разная, то открыт ключ 9 ветви с инвертором 8. В результате на выходе управляемого преобразователя полярностей появляется напряжение, представляющее собой в сумме двуполярный сигнал, пропорциональный произведению х(t) ° g(t) поступающий на вход аналогового усреднителя 4. При условии, что время корреляции длительного сигнала Г и время корреляции входного сигнала Г находятся в соотношении Г «, а постоянная времени усреднителя . выбрана из условия Г„«С <свнапряжения на выходе этого усреднителя по истечении времени

Tî ) буд

То

r (-)ср4 = < ) х (с)51п 4ut d<, о где К вЂ” коэффициент пропорциональности

Далее это напряжение поступает на вход выходного управляемого преобразователя полярностей 6. Поскольку первый и второй входы этого преобразователя объединены, то на выходе его компаратора будет сигнал вида (4.1, равный знаку суммы дополнительного сигнала Ц и g(t) со второго выхода генератора 5 с упомянутыми свойствами. В результате на один вход выходного усреднителя с синусного канала .поступает напряжение вида

656074 ср» сР K" (ср п ) То ° 121

Г X(+)cosuutdgJ j= j(ц<ц„) Формула изобретения

PU2. 2

Составитель В.Жовинский

Редактор Э.Губницкая Техред Н.Вабурка Корректо Д.Мельниченко

Заказ 1528/40 Тираж 779 Подписное

ЦНИИПИ 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

При аналогичной работе косинусного канала на выходе выходного усреднителя 7 будет суммарный сигнал где S6e) — оценка спектральной плотности входного сигнала x(t) на частоте Ш, M — знак операции математического ожидания.

Предлагаемое устройство существенно проще прототипа, поскольку не содержит сложных умножителей, сравнивающих устройств, нелинейного преобразователя, вместо которых в предлагаемом устройстве применены простые преобразователи полярностей, представляющие собой типовые управляемые аналоговые ключи.

Практическая реализация описанного устройства не вызывает сомнения, поскольку оно целиком состоит иэ типовых элементов, выпускаемых в настоящее время отечественной промышленностью серийно в интегральном исполнении.

1. Спектральный анализатор, содержащий блок согласования, вход которого является входом анализатора, генератор гармонических сигналов, генератор вспомогательных сигналов, два усреднителя и суммирующий усреднитель,, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения в спектральный анализатор дополнительно введены четыре управляемых преобразователя полярностей, первые входы первого и второго управля@мых преобразователей полярностей подключены к выходу блока согласования, вторые входы управляемых преобразователей полярностей соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора гармонических сигналов, третьи входы подклю чены к первому выходу генератора вспомогательных сигналов, второй выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого управ10 ляемых преобразователей полярностей, вторые и третьи входы которых объединены и соединены соответственно с выходами первого и второго усреднителей,входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго управляемых преобразователей полярностей, входы суммирующего усреднителя подключены соответственно к выходам третьего и четвертого управляемых преобразователей полярностей.

2. Спектральный анализатор по п.1, отличающийся тем, что, управляемый преобразователь полярностей содержит инвертор, первый и

25 второй ключи и компаратор, выходы которого соединены соответственно с первыми входами ключей, выходы которых объединены и являются выходом управляемого преобразователя

З0 полярностей, второй вход первого ключа соединен с выходом инвертора, второй вход второго ключа и вход инвертора объединены и являютсяпервым входом управляемого преобразователя полярностей, вторым и третьим входами которого являются соответственно первый и второй входы компаратора.

Источники инФормации, принятые

40 во внимание при экспертизе

1. Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов, N °, Энергия „1972, с.276.

2. Авторское свидетельство СССР

45 Р 323786, кл. G06 G 7/52, 1970.

Спектральный анализатор Спектральный анализатор Спектральный анализатор 

 

Похожие патенты:
Наверх