Стохастический анализатор спектра

 

Союз Советскки

Соцмалкстическкк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сввп-ву— (22)Заявлено 01,11.77 (21) 2537774/18-21 (51)M. Кл.

6 01R 23/16 с присоединением заявки N

Гвсударстввииый комитат

СССР (23) Прноритет— (53) УДК 621. ,317.757 (088.Е) по делан иэобретеиий и открытий

Опубликовано 05,06.80. бюллетень М 21

Дата опубликования онисання 05.06.80 (72) Авторы изобретения, А, H. Морозевич и А. Е, Леусенко

Минский радиотехнический институт (71) Заявитель (54) СТОХАСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено дпя анализа спектрального состава исследуемого напряжения путем определения амплитудных значений его частотных составляющих.

Такие анализаторы могут быть использованы при проведении гармонического анализа полигармонических сигналов либо для получения "спектрограмм", или "сырого спектра случайных, сигналов, 1О

Известно устройство, содержащее блок

Ьчетчиков, схему Я, схему ИЛИ, устройство управления, генератор косинусоидальной функции, схемы сравнения и пр, glj, Недостатком устройства является не15 высокое быстродействие.

Известен также анализатор спектра, содержащий преобразователи аналог-код, блоки вероятностного округления, генератор гармонических функций, блоки динамической памяти, приемные числовые регистры, схемы сравнения, реверсивны счетчики импульсов, генераторы равномерно распределенных случайных чисел, 2 элементы задержки, триггеры, вентили, схемы ИЛИ f2) .

Недостатком устройства также явля ется низкое быстродействие.

Бель изобретения — повыщение бысч родействия, Поставленная цель достигается тем, что в стохастический анализатор спектра, содержащий блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам преобразователя напряжение-ron u генератор гармонических функций, а также к установочным входам двух счетчиков, шесть элементов И, два элемента запрета, четыре элемента ИЛИ, два триггера, элемент задержки, введен счетчик с за-данным коэффициентом пересчета, причем выход преобразователя напряжение-код подключен к первым входам первого элемента И, первого и второго элементов запрета, ко вторым и третьим входам которых цодктпочены первый и второй вы,ходы генератора гармонических функций, выход первого элемента И подключен к т

« п рвому Входу первОГО элемента ИЛИ и первому входу ргорого элемента ИЛИ„

ВЬ7ход KGTopol.o подключен ко входу IK.pВОГО С 7ЕТ»777КЯ а ВТОРОЙ ВХОД = K ВЬ7ХОД)7 треть Я" О э ламе нтЯ ЯД И и Щммнр уф

7дему входу Второ7о счетчика, выходы которого подключены KG BxonGM Второго элемеита И» Выход ксторОГО пОдк)псчен к первым Входам первого и Второго триггеров, первый выход второго триггера 7О

)ждключен K перВОмg Входу третьеГО эле мента И, Второй вход которого подключен к первому входу четвертогс элемента И

H Вььходу ВТОРОГО элемента запрета, е выход — к первому Входу третьего эле. ментЯ И)) И и Второму Входу первого тригГЕРЯ» ВТСООЙ ВЫХОД КОТОРОГО ПОДКЛ)ОЧЕН K пе») всм у входу пятсгс элемента И Bт7)рой вхОд кстсрОГО ПОдключен к первому Вхо- д)«ИГЕСТОГО ЭЛВМЕНТЯ И H ВЫХОду ПЕРВОГО

« элемента запретя а Выход — K ппеРВОму

ВхОду четвер тсгo элемента И Я второй

Вход кОторОГО подключен K Вь7ходу четвертого элемента И, второй вход KOYopого подк)псчен Ко Втором выхОду ВТОРОГО

25 триггера» второй вход которого подключен к BbrxonJ< Б)естсГО элемен«B. И и Вто

РОМ у ВхО qv третьеГО элемента 7)П И Выхт)д четвертсгс элемента ИД И 7юд7«:»70»7Э77

QQ через первый элемент ИЛИ ко Входу счетЧИКа С Зада)7НЫМ Кт)ЭФФИ)ГДЕНТСМ ПЕРЕСЧЕТа» к т- рс7 - 7ерс - эл-мент -Ядер)) - - 7

ПСДКЛ)ОЧЕН К ТРЕТЬЕМУ Вт»ОДУ ВТОРОГО ЛЕ мента ИЛА), .а установочный exon — K

55 ссстветс Гвующему выход»«блок«Я управ)7е ни я, Ца черте)ке показана структурная схема. СтсхастеческсГО янализятс»)я спек 7ра, Стсхастч)ЧЕСКИЙ BIIBËÈÇHYop СПЕК Ц)а СО

Дер)кит Ц)еобразсватель 1 напряйкение-Ве4О

РОЯТНОСТЬ, ВХОД КОТОРОГО ЯВЛЯЕТСЯ ВХОДОМ

УСТРОЙСттта В ЦЕЛОМ, а ВЬ»ХОД ПОДКЛЮЧЕтт

ПЕРВЫМ ВХОДЯМ 7тЕРВОГО ЭЛЕМЕНТЯ 2 8 7 первого m второго элементов 3 и 4 запре dl5 та, ко вторым и третьим входам которых подключены первый и второй выхсдь7 стохастическсгс е нера торя 5 7-армонических функций, выхОД первогО элемеитЯ 2 И псдк7псчен K первОму ВхОду первсгО элемента 6 ИЛИ H первому входу второго

5»т элемента 7 ИЛ,И, выход — KoTopol.о подкл)счен ко входу впервого счетчика 8, а

Второй вход — к Выходу третьего элеменТа 9 ИЛИ и суммируюп)ему входу Второго

55 счетчика 1О, выходы которого IIGHK)770чены ко BxonQM Второго элемента 11 И, ВЬ7ХОД КОТОРОГО ПОДКЛЮЧЕН K 7Г)тлЕВОМj BXO

Ду первого триггера 12 и нулевому Вхо31 4, ду второго триггера 13, нулевой выход котсрогс подключен к первому входу третьего элемента 14 И„второй вход которого подключен к первому входу четвертого элемента 15 И и выходу второго элемента

4 запрета., а ВыхОд — K перВОм у ВХОду третьего элеме))та 9 ИЛИ и единичному входу первого триггере 12, единичный выход которого подключен к первому вхо»ду пятого элемента 16 И, второй Вход которого подключен к первому входу п7ес-

roIo элемента 17 И и выходу первого элем е нтЯ ЗЯ77ре та 3» Я Выход — K 77ep всмту входу четвертого элемента 18 ЦД И» второй вход которого подкл)счен к выхо»

Ду т)ЕТВЕРТО Г ) ЭЛЕМЕНТЯ 15 И Второй

Вход которого подключен к единичному выходу второго Yp Htlep e 1 3 единичны и вхОД кОтсрОГО пОдклк)чеп к Вьжод5«п)естого элемента 17 И и второму входу элемента 8 ИЛИ, выход элемента 18 ИЛИ подключен ко входу счетчика 19 с зада)п)ь)м коэИипиентсм пересчета. Вь7хсд которого через элемент 2О задержки подк)п()че H K Tpe тьел ту Входу Второй мы 7 )ЩИ.

Устройство 21 упраьления .и пульт 22 управления обеспечивают в процессе функ77ис)п7рсвайия Всеми несбхОдимыми слу

)кебнььмн и управля)Оп)ими сщ")т)илами, а поэтому состветству счп)7е выходы устpoAcY7kI 2 1 уЩ)авлеБия ПОДкапсчены к уп» равлякчцим Входам преобразователя 1 напри)ке "HII I"e epevope 5 Гармонических функпий и, устяновоч7)ым (Р) ВхОдям счет»

ННК0В 19, 8 и 1».), Вход преооразсвателя

1 Пот)ЧЛ)ОЧЕ)7 К ИИОС З)«тя707ОННОМ 5 ВХСду . cYp0Йства 21.

В исходном состоянии, все счет п7ки и

ТР77ГГЕРЬ»» НЯХОДЯТСЯ В НУЛЕВОМ ПОЛСЖЕНЛЯ,, Вход)70Й сигнал g,Ig 3,IK)oxonß че7)ез преОб")ЯЭОватель 1 напри)кения„пресбраS) TC9 В ВЕРСЯТНостхтЫЙ Yon A(7 ) фсРМЯ

КОЛИРОВЯ)П7Я СИММЕттт)ИЧНЯЯ ОДНСЛИНЕЙНЯЯ ) т,е„число +3. 7я)едставляется серией импульсов с версятнссть70, равной enHííûå и КЯЖДОМ ТЯКТЕ» т7ИСЛО О - ПРОИЗВОЛЬНОЙ

CeрИЕЙ Сссгсятцэй ИЗ НУЛЕЙ И ЕДИНИП» СЛЕдую«7лих с равной ВВРОят)юстью (Р=-0,5), "-7исло 1 прэдстаг яется се )ией им пуль» сов с вероятнсстьк) )-)=-7). Вероятностный ко7) Р()».) поступает ня первые входы weме777Я 2 И и элементов 3 .и 4 запрета, ня ВтОрь7е и третьи Входы которых пссту1 пяют вероятнсстиь е кОды )) ж т)) и т)т;»т т»)т) МГНОВЕННЫХ Знатьаний фУНКПИЙ синуса и KGOHPycB требуемой 1а; частоТЫ С ГЕ77ЕРЯТОРЯ «)» В КЯЖДЫЙ )» -Ый ТЯКТ, 739431 . 6 сигнал возникает на выходе элемента

2 И если в этот момент постуйают им7 пульсы Р(К,Р(а о+ иРсовил„;на выходе элемента 3, если поступают импульсы Р()„ и Р{е!Псс ; ) a P(ms оД отсутствует на выходе элемейта 4, если поступают

Р(х)к и Р(Мп oui j а Р(со сс ), от сутствует, Во всех остальных случаях сигналы не формируются. Пусть до момента времени L< (L тактов) происходит появление сигнала на выходе элемента 2 И, свидетельствующее о том, что в соответствии с выражениями (1) одновременно формируются частичные суммы C% и Ь; ., Тогда для вычислештя амплитуды, составляющей ю частоты, в соответствии с (2) формируют частичную сумму вида 6;„=

3q i4

x q / Г /R . Теперь предположим, что е- после момента времени1 некоторое кол- ®О личество L т тактов сигнал возникает на элементе 3, что соответствует формированию частичной суммы для 1; из выражения (1). B этом случае величина Я; увеличивается íà <, так как,происходит

25 увеличение слагаемого о;. из (2), Следовательно, к моменту L„4 L («,) "": (ц

L +L 1=4

ЗО

Если в следуюшие1 такты нроисходит увеличение второго слагаемого а; (сигнал формируется на выходе элемента 4), то до того момента, когда выполняется условие ; > O i-z) величина А; возрастает с каждым тактом на величину("/ ) /е а затем — на величину (1)9/В, т.е.

= (6) /с ()e/e>

gegeQ p 1=1 +1

1! Lq х I

+ = + .ъ 7 Ъ

Следовательно, предлагаемый способ позволяет избежать необходимость формирования частичных сумм вида (1), а, используя принпин следящего сравнения, сразу же перейти к формированию суммы ви56 да (2). Причем, выбрав нормируюпий коэффидиент 3 jT = 1, можно путем жесткой "привяжи положения запятой устранить необходимость выполнения операпии деления.

Таким образом, каждый из 1 „сигнал, появившийся на выходе элемента 2 И поступает через элемент 7 на вход счет à 8 и через элемент 6 на вход счез чика 19 с заданным коэффипиентом пересчета, при переполнении которого возникает сигнал, который через элемент 20 задержки и элемент 7 также поступает на вход счетчика 8, В этом случае мож но сказать, что каждый сигнал с выхода элемента 2 И увеличивает содержимое счет шка 8 на 1-1/3, что необходимо s соответствии с (2).

При поступлении сигналов из с выхода элеемента 3 (пусть сигналы на выходе элемента 4 с начала функпионирования еше не появились) происходит увеличение содержимого реверсивного счетчика

10 в каждый такт на единицу (-1) по пепи открытый элемент 17 И вЂ” элемент

9 ИЛИ. Кроме того, каждый сигнал с выхода элемента 9 через элемент 7 увеличивает состояние счетчика 8 на единипу, а первый же сигнала с выхода элемента

17 И устанавливает триггер 13 и единичное состояние.

Фушспионщзование стохастического &HQmaampa спектра происходит аналогично, если после сигналов из1 (с выхода элемента 3) поступают сигналы из L затем опять изб „и т,д.

Если же после некоторого момента времени возникают сигналы с выхода элемента 4 из серии 1, то с каждым сигналом происходит уменьшение состояния счетчика 10 (-1) по пепи открытый элемент 15 И вЂ” элемент 18 ИЛИ. Причем каждый сигнал с выхода элемента 18 суммируется на счетчике 8 с весом 1/3 по пепи элемент 6 — счетчик 19 — элемент 20 задержки — элемент 7 ИЛИ— счетчик 8. Работа стохастического анализатора спектра по каждому из L сигналов происходит аналогично до выполнения соотношения 0; Ъ О; т,е. содержимое счетчика 10 больше нуля, Причем возникающие после серии, когда все еше выполняется условием; > се-с, сигналы из) и 1 обеспечивают функпионирование стохастического анализатора спектра в соответствии с описанным. При дальнейшем поступлении сигналов из 1 > наступает такой момент, когда с;= c3 > т.е, содержимое счетчика становится равным нулю. На выходе элемента 11 И возникает сигнал, который устанавливает триггеры 12 и 13 в нулевое (исходное) состояние. Первый сигнал из(< и L> поступающий в следующий момент времени, и через открытые элементы 17 И или ,14 увеличивает состояние счетчика 10

»

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

7 7. 394 (+3) и суммируется на счетчике 8 с весом единица, Дальнейшее функционирование стохастического анализатора спектра происходит аналогично описанному до окончания поступления сигналов с преобразователя 1, Форм ула изобретения

Стохастический анализатор спектра, 0 содеражший блок управления, выходы которого подключены к управляющим входам преобразователя напряжение-код и генератор гармонических функций, а также к установочным входам двух счетчиков, 15 шесть элементов И, два элемента эацрета, четыре элемента ИЛИ, два триггера, элемент эааержки, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия, введен счетчик с заданным коэффи- 20 циентом пересчета, причем вьлод преобразователя напряжение-код подключен к первым входам первого элемента И, первогь и второго элементов запрета, ко вторым и третьим входам которых подключе- 5 .ны первый и второй выходы генератора гармонических функций, выход первого элемента

И подключен к первому входу первого элемента ИЛИ и первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен ко 0 входу первого счетчика, а второй вход — к выходу третьего элемента ИЛИ и суммирующему входу второго счетчика, выходы которого подключены ко входам второго элемента И, выход которого подключен к 35

ЦНИИПИ Заказ 304317

31 8 первым входам первого и второго триггеров, первый выход второго триггера подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход которого подключен к первому входу четвертого элемента И и выходу s oro элемента запрета, а выход - к первому входу третьего элемента

ИЛИ и второму вхоау первого триггера, второй выход которого подключен к первому вхоау пятого элемента И, втсрой вход которого подключен к первому вхоау шестого элемента И и выхоау первого элемента запрета, а выхоа - к первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, второй вход которого подключен ко второму выходу второго триггера, второй вход которого подключен к выходу шестого элемента И и второму входу третьего элемента ИЛИ, выход четвертого элемента ИЛИ подклк чен через первый элемент ИЛИ ко входу счетчика с заданным коэффициентом пересчета, выход которого через элемент задержи»й поаключеи к третьему входу второго элемента ИЛИ, а установочный вход — к соответствующему вь..ходу блока управления.

Источники и нформации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

N .342191, 5 01 A 23/16, 1973.

2. Гладкий В. С, Вероятностные вы.числительные модели, "Наука", 1973, с. 145-146, Тираж 1019 Подписное