Адаптивный анализатор спектра

 

АДАПТИВНЫЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТ .РА, содержащий входной блок анализа, подключенный к последовательно соединенным матричнсмлу влоку взаимного перехода, и сумматору, a также блок управления, выход которого соединен с BTOpbJM входом ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены блок определения сумкаы квадратов коэффициентов и блок вычислеНИН количества ненулевых коэффициентов , a также блок памяти, блок определения максимума и минимума, коммутатор и синтезатор, включенные последовательно , при этом выход коммутатора подключен к входу блока управления , второй вход коммутатора соединен с выходе блока анализа и одновременно с входами блока определения суммы квадратов коэффициентов и блрка вычисления количества ненулевых коэффициентов , вторые входы которых объединены и подключены к выходу сумиатора и к третьему входу коммута-Г тора, a выходы - к входам блбка памяти .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОЗЛВВВЪ

РЕСПУБЛИК (50 601R 23/16.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН н автоРсйам саидатвъствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21). 3392900/18-21 (221 30.12.81 (46} 07.06.83. Бюл. В 21 (72) Н.В. Бебих и А.И. Ценисов (71) Северо-Кавказский горно-металлургический институт (53) 621.317.757(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 480993, кл. 601((23/16, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

В 703768, кл. &01% 23/16, 1979 ° (54) (57 > АДАНТИВНЫЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТ» .РА, содержащий входной блок анализа, подключенный к последовательно соединенным матричному блоку взаимного перехода, ключу и сумматору, а также блок управления, выход которого соединен с вторым входом ключа, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью

„.Я0.„1022065 А повыаения точности измерений, в него введены блок определения суммы квадратов коэффициентов и блок вычисления количества ненулевых коэффициентов, а также блок памяти, блок определения максимума и минимума, коммутатор и синтезатор, включенные последовательно, при этом выход коммутатора подключен к входу блока управления, второй вход коммутатора соединен с выходом блока анализа и одновременно с входами блока определения суммы квадратов коэффициентов и блока вычисления количества ненулевых коэффициентов, вторые входы которых объединены и подключены к выходу сумматора и к третьему входу коммута-3 тора, а выходы — к входам бл6ка памяти.

1022065

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для спектрального анализа сигналов в различных ортогональных базисах.

Известны анализаторы, содержащие инвертирующие блоки, ключи и блоки масштабирования, выполненные в виде цифровых управляемых сопротивлений.

Смена базисных функций в них осуществляется изменением величин весовых коэффициентов с помощью набора регулируемых сопротивлений P1).

Однако это не обеспечивает требуемой точности измерений.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является анали- 15 затор, .содержащий входной блок анализа, подключенный к последовательно соединенным матричному блоку взаимного перехода, ключу и сумматору, а также блок управления, выход которо- 2д» го соединен с вторым входом ключа f2).

Недостатком его является недостаточная точность измерений из-за невозможности определения оптимальной базисной функции при изменении исследуемого сигнала.

Цель изобретения — повышение точ,ности измерений.

Цель достигается тем, что в адаптивный анализатор спектра, содержащий входной блок анализа, подключенный к последовательно соединенным матричному блоку взаимного перехода, ключу и сумматору, а также блок управления, выход которого соединен с вторым входом ключа, введены блок определения суммы квадратов коэффициентов и блок вычисления количества ненулевых коэффициентов, а также блок памяти, блок определения максимума и миниму. — ° ма, коммутатор и синтезатор, вклю- ® ченные последовательно, при этом выход коммутатора подключен к входу блока управления, второй вход коммутатора соединен с выходом блока анализа и одновременно с входами блока 45 определения суммы квадратов коэффициентов и блока вычисления количества ненулевых коэффициентов, вторые входы которых объединены и подключены к выходу сумматора и к третьему у входу коммутатора, а выходы. — к входам блока памяти.

На чертеже представлена структурная схема анализатора.

Он содержит входной блок 1 анализа, матричный блок 2 взаимного перехода, ключ 3, сумматор 4, блок 5 определения суммы квадратов коэффициентов, блок 6 вычисления количества ненулевых коэффициентов, блок 7 памя-60 ти, блок 8 определения максимума и минимума, коммутатор 9 и синтезатор

10, блок 11 управления.

Устройство работает следующим образом. 65

Исследуемый сигнал поступает на входной блок 1 анализа в исходном базисе, на выходе которого формируются спектральные коэффициенты разложения сигнала в ряд по исходной системе функций (например, по системе .функций Уолша).

Полученные спектральные коэффициенты поступают параллельно на вход матричного блока 2 взаимного перехода, где осуществляется перемножение коэффициентов Уолша на элементы соответствующих матриц взаимного перехода Уолша — Хаара, Уолша — фурье, Уолша — Лаггера и т.д. По сигналу блока 11 управления соответствующие произведения поступают через ключ 3 на сумматор 4, на выходе которого формируются спектральные коэффициенты в новом заданном базисе функций.

Спектральные коэффициенты, полученные в различных базисах функциЯ, поступают на входы блока 5 определения суммы квадратов коэффициентов и вход блока 6 вычисления количества ненулевых коэффициентов. Качество аппроксимации исследуемого сигнала в той или иной системе базисных функций оценивается по среднеквадратичной погрешности.

Так как исследуемый сигнал один и тот же при анализе в различных системах базисных функций, то точность аппроксимации полностью определяется суммой квадратов спектральных коэффициентов. Этот параметр определяется в блоке 5 для различных систем базисных функций и запоминается в блоке 7, а в блоке 8 определяется система базисных функций, для которой сумма квадратов максимальна.

Эта система базисных функций, для данного исследуемого сигнала по минимуму среднеквадратичной погрешности аппроксимации. B блоке 6 подсчитывается количество ненулевых.спектральных коэффициентов для различных систем базисных функций, результаты хранятся в блоке 7, а в блоке 8 определяется система .базисных функций, для которой количество ненулевых коэффициентов будет минимальным. Эта система базисных функций будет оптимальной по количеству коэффициентов (по минимуму энтропии, это означает, что информация сосредоточена в минимальном количестве базисных функций ). С выхода блока 8 сигнал поступает на вход коммутатора 9, который подключает к первому выходу спектральные коэффициенты той базисной системы, которая является оптимальной либо по минимальной среднеквадратичной погрешности, либо по количеству коэффициентов в зависимости от сигнала, поступающего от блока 11 управления. Одновременно

3 1022065

Составитель A Орлов

Редактор Н. Гунько Техред К.Мыцьо Корректор Л. Бокшан

Эаказ 4034/37 Тираж 710 Подписное

ВЙИИПИ 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 спектральные коэффициенты оптималь ной системы базисных функций поступают на вход синтезатора 10 на втором выходе которого формируется сигнал, синтезированный в оптимальном базисе.

Таким образом, адаптивный анализатор спектра позволяет не только вычислять спектральные коэффициенты в различных базисах функций, но и определять систему базисных функций, оптимальную для исследуемого сигнала по минимуму среднеквадратичной погрешности аппроксимации и количеству значащих коэффициентов (энтропии), что расширяет функциональные возможности анализатора, повйаает точность анализа и синтеза в 3-5. раз за счет выбора системы базисных функций, обеспечивающей для данного типа сигнала-минимальную погрешность аппроксимации, увеличивает быстродействие синтеза в 2-4 раза за счет использования системы базисных функций с минимальным количеством значащих коэффициентов и обеспечивает возможность оперативного автоматического изменения системы базисных Функций при изменении вида исследуемых сигналов.