Многоканальный релейный спектроанализатор

 

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ РЕЛЕЙНЫЙ СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР, содержащий накапливающий сумматор-вычитатель, первый и второй информационные входы которого являются соответственно первым и вторым информационными входами спектроанализатора, генератор тактовых импульсов, первый выход которого подключен к первому тактовому входу накапливающего сумматора-вычитателя и первому входу дешифратора кода аргумента, а второй выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика тактов, выход k-ro (,m) разряда которого подключен к (k+l)-My входу дешифратора кода аргумента, выходы первого и второго разрядов счетчика тактов соединены соответственно с первым и вторым входами дешифратора , а выход т-го разряда счетчика тактов подключен к второму тактовому входу накапливающего сумматора-вычитателя и входу функционального преобразователя вида ent Arcsin Z, выход которого соединен с первым . входом первого блока сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам дешифратора, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами дешифратора кода аргумента, а выход дешифратора подключен к управляющему входу накапливающего сумматора-вычитателя , отличающийся тем, что, с целью увеличения тошости, в него вве.дены генератор рав 1омерно распределенных чисел , вто|Х)й и третий блоки сравнения и блок памяти, адресный вход которого соединен с (Л третьим выходом дешифратора кода аргумента , информационный вход блока памяти соедлнен с информационным выходом счетчика тактов, а информационный выход блока памяти соединен с вторым входом первого блока сравнения, выход k-ro разряда счетчика тактов подключен к k-му входу генератора равномерно распределенных чисел, выходы первого и второго числа которюго соединены с первыми входами соответственно второго и третьего блоков сравнения, вторые входы которых соединены соответственно с первым ND и вторым входами накапливающего сумматораСО вычитателя, входы разрешения записи первого и второго слагаемого которого подключены к выходам соответственно второго н третьего блоков сравнения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4(51) 6 06 F 15/332

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3649833/24-24 (22) 06.10.83 (46) 15.02.85. Бюл; Р 6 (72) В. П. Абрамович, А. И. Карякин, П. В. Ильичев, В, П. Малышев, Н. E. Оплачко и И. И. Якимович (71) Акустический институт им. акад.

Н. H. Андреева и Приборостроительный завод им. 50-летия Киргизской ССР (53) 681.32 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 840926, кл. G OR F 15/36, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР N 1049918, кл. G 05 F 15/332, 1982 (прототип). (54) (57) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ РЕЛЕЙНЫЙ

СПЕКТРОАНАЛИЗАТОР, содержащий накапливающий сумматор-вычитатель, первый и второй информационные входы которого являются соответственно первым и вторым информационными входами спектроанализатора, генератор тактовых импульсов, первый выход которого подключен к первому тактовому входу накапливающего сумматора-вычитателя и первому входу дешифратора кода аргумента, а второй выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика тактов, выход k-ro (к=1,m) разряда которого подключен к (k+1)-му входу дешифратора кода аргумента, выходы первого и второго разрядов счетчика тактов соедйнены соответственно с первым и вторым входами дешифратора, а выход m-го разряда счетчика тактов подключен к второму тактовому входу накапливающего сумматора-вычитателя и входу функционального преобразователя вида ent

Arcsin Z, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам дешифратора, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами дешифратора кода аргумента, а выход дешифратора подключен к управляющему входу накапливающего сумматора-вычитателя,отличающийcÿ тем, что, с целью увеличения точности, в него вве:» дены генератор равномерно распределенных чисел, второй и третий блоки сравнения и блок памяти, адресный вход которого соединен с третьим выходом дешифратора кода аргумента, информационный вход блока памяти соединен с информационным выходом счетчика тактов, а информационный выход блока памяти соединен с вторым входом первого блока сравнения, выход k-го разряда счетчика тактов подключен к k-му входу генератора равномерно распределенных чисел, выходы первого и второго числа которого соединены с первыми входами соответственно второго и третьего блоков сравнения, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами накапливающего сумматоравычитателя, входы разрешения записи первого и второго слагаемого которого подключены к выходам соответственно второго н третьего блоков сравнения. 3», 1 1140

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для построения многоканальных релейных спектроанализаторов случайных стационарных эргодических сигналов с произвольными законамн распределения.

Известен многоканальный спектральный анализатор, содержащий генератор импульсов, счетчик тактов, компараторы, генераторы 10 вспомогательных сигналов, блок выбора длины реализации, дешифратор, блок накопления и дешифратор кода .аргумента (1).

Недостатком данного спектроанализатора является относительно низкая точность измерени я.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является многоканальный релейный спектроаналиэатор, содержащий два компарато- 20 ра, выходы которых подключены к входам блока накопления, содержащего сумматоры, блок памяти и коммутатор, а входы компараторов соответственно связаны с выходами двух генераторов равномерно распределенного шума, первым выходом генератора тактовых импульсов и входом счетчика тактов, входами устройства и через усилители с входами двух аналого-цифровых преобразователей, выходы которых соединены с входами блока накопления, а входы синхронизации подключены к выходу старшего разряда счетчика тактов и через функциональный преобразователь вида ent Arcsin 2 к первому входу блока сравнения, второй вход которого через . дешифратор кода аргумента соединен с разрядЗ5 ными выходами счетчика тактов, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к тактовым входам дешифратора кода аргумента и блока накопления, вход управления которого соединен с выходом дешифратора, входы которого соответственно связаны с, выходами нулевого и первого разрядов счетчика тактов, выходами дешифратора кода аргумента и блока сравнения (2).

Отсутствие в таком многоканальном репей- 45 ном спектроанализаторе операций умножения на корреляционное окно, погрешности при формировании аналоговых равномерно распределенных сигналов и сравнении их с аналоговыми входными сигналами не позволяют получить достаточно высокую точность измерения.

Цель изобретения — увеличение точности спектрального анализа случайных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в 55 многоканальный релейный спектроанализатор, содержащий накапливающий сумматор-вычитатель, первый и второй информационные

129 входы которого являются соответственно первым и вторым информационными входами спектроанализатора, генератор TBKTonblx импульсов, первый выход которого подключен к первому тактовому входу накапливающего сумматора-вычитателя, и первому входу дел :фратора кода аргумента, а второй выход генератора тактовых импульсов соединен со счет дым входом счетчика тактов, выход k-го (k = 1,rn) разряда которого подключен к (k+I)-му входу дешифратора кода аргумента, выходы первого и второго разрядов счетчика тактов соединены соответственно с первым и вторым входами дешифратора, а выход m-ro разряда счетчика i тактов подключен к второму тактовому входу накапливающего сумматора-вычитателя и входу функционального преобразователя вида ent

Arcsin Z, выход которого соединен с первым входом первого блока сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к третьему и четвертому входам дешифратора, пятый и шестой входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами дешифратора кода аргумента, а выход дешифратора подключен к управляющему входу накапливающего сумматора-вычитателя, введены генератор равномерно распределенных чисел, второй и третий блоки сравнения и блок памяти, адресный вход которого соединен с третьим выходом дешифратора кода аргумента, информационный вход блока памяти соединен с информационным выходом счетчика тактов, а информационный выход блока памяти соединен с вторым входом первого блока сравнения, выход k-го разряда счетчика тактов подключен к k-му входу генератора равномерно распределенных чисел, выходы первого и второго числа которого соединены с первыми входами соответственно второго и третьего блоков сравнения, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами накапливающего сумматора-вы щтателя, входы разрешения записи первого и второго слагаемых которого подключены к выходам соответственно второго и третьего блоков сравнения.

На чертеже изображена структурная схема многоканального релейного спектроанализатора.

Спектроанализатор содержит первый 1, второй 2 и третий 3 блоки сравнения, генератор 4 тактовых импульсов, дешифратор 5, счетчик 6 тактов, дешифратор 7 кода аргумента, блок 8 памяти (модифицированных аргументов), функциональный преобразователь 9 вида ent Arcsin Z, накапливающий сумматор-вычитатель 10, генератор 11 равномерно распределенных чисел.

1140

В сиектроанали:ипоре опрсделяютсл синфазпая С г и квадратурная Q I составляющие оценки взаимной спектральной плотности

8, (г) = С,. — J 0„,, случайных, стационарных, це ITPHpoBBttlthtx чисел Х;, „=х ((M + k) /т!), t у; „= (у(М;+ k)/f) на частотах f > = г1ь/

/2М, где i = 1 N k = 0 (M — 1), r = 0,2 М, . — высшая частота исследуемых сигналов, — 2. fe — частота дискретизации, задаваемая импульсами с второго выхода генератора 10

4. Анализ производится по MN отсчетам каждого сигнала за время T=MN/ fP. При вы-! числении спектальной плотности используются вспомогательные числа Е „и Z не1, +к 2, гк зависимые друг от друга и от исследуемых 15 сигналов, имеющие равномерную плотность распределения в границах изменения исследуемых сигналов /х/ (А,, /у/ < А2.

Многоканальный релейный спектроанализатор работает следующим образом. 20

Импульсы с второго выхода генератора 4 подаются на вход m-.ðàçðÿttíoão (2 -М) счетчика 6 тактов, где с частотой Фг формируется двоичный код номера такта k =(k

kp) . Коду К, поступающему на вход генера! 25 тора 11 равномерно распределенных чисел, соответствуют два вспомогательных числа

Z< и Z2

i0, при Х+с !> О 1О, при f + Z>>0 „ Д1, пр Х+Z„O !» 11, р»+ 2260 поступают соответственно на второй и третий 35 входы управления сумматора-вычитателя

10, в котором формируются суммы

Х. (1)Ь4»+ 1 (1)а Фк

Щ,"„Х, (1) « «. ())

В дещифраторс 7 кода аргумента с часто- 40 той f = 2M /fi, равной частоте следования импульсов с первого выхода генератора 4, формируются значения гк

О, при sin — II О 45

2м гк л

2М

О, при cos — II > О, г» Огк

1, при других гtt, 1, при другихг», поступающие соответственно на пятый и шестой входы дешифратора 5, и двоичный код числа

Р! такого, что

Р„!к, cos — t II =/cos — II/, P = ОМ.

2м 2м

Код Р! поступает на первый вход блока 8 памяти модифицированных аргументов.

)=N r М;, 1» 7 н

11Ä (k/f) — В„„(1/1„) = — „, W то оценки составляющих взаимной спектральной плотности имеют вид!

29 и м-! Ь„„Р,„„

C„у - Е МКЧ,КЯ:ОКСО ц л= »=O и М! 2,„Р,„„ () g . %;„(-!1 Рк.rin— г „о " QM л и и-! Ь 90. с„=о < е м» >AH) =! K--0 7 ю н м! д ЭЪ

Я *(X Е а„„(-!) "" где

О, при i с N/2 О,при i c N/2, а. = О, при»! < М вЂ” Р Ь О, пРи 91 Р3 гк

r» У,г» г

l, при других i,q., 1, при других 1,о.

2М . Ж (т

Константы ч = я=- Arcsin(- - — 1 генерируются и »Н 2/ на выходе функционалцюго преобразователя 9: вида ent Arcs in,tZ.

Переменные а;,,„и b. ôîðìèðóþòñÿ в первом блоке 1 сравнения, с выходов которого они поступают соответственно на третий и четвертый входы дешифратора 5. Сформированные в дешифраторе 5 суммы по модулю

2 управляют работой сумматора-вычитателя 10, который работает в режимах сложения или . вычитания. где g = 2А/Nf, О, при к О, i — четном, 0 » =

1 — в остальных случаях, к — корреляционное (временное) окно, выбираемое в зависимости от характеристик изучаемых явлений и цели исследования.

В блоке 8 памяти модифицированных аргументов, на входы которого поступают двоичные коды Р, и К, формируются двоичные коды

P и Р> такие, что

Р Р р

» гк " л гк » З,гк, со » рк cos — » 1л

2М QM 2м

Р,„„ ! (".к о М», Р23 =О,М, При умножении на тригонометрические функции во временной области оценки спектральной плотности можно записать в виде

Так как за суммы и разности оценок взаимных корреляционных функций можно принять суммы л л

Для получения оценок С;, и О,, достаточны суммы, накопленные в сумматоре-вычитателе

10„умножить на коэффициент

1140129

Составитель А, Баранов

Техред А. Бабинец

Корректор А. Зимокосов

Редактор

Л. Авраменко

Заказ 265/38 Тираж 710

ВНИИПИ Государственногб комитета СССР по делам изобретений и открытий .,,113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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

Введение в устройство несложного блока модифицированных аргументов, который может быль выполнен, например, на микросхемах постоянной памяти, позволяет производить умножение на корреляционное окно.

По виду спектральной плотности, полученной при прямоутольном корреляционном окне, с учетом цели исследования выбирается соответствующее корреляционное окно, что сугцественно повышает точность анализа в сравнении с базовым объектом, который является прототипом BQBbUlIBcT точность измерений последовательности с неповторяющимися члена5 ми вспомогательных сигналов, формируемых цифровым генератором равномерно распределенных чисел и учета всех значений исследуемых сигналов при умножении во временной области на корреляционное окно и тригонометрические функции.