Анализатор квазипериодических сигналов

 

АНАЛИЗАТОР КВАЗИПЕРЙОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, coдepжaIЦtdi п параллельно включенных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных умноясителя, регулируемого интегратора и регистратора, а также генератор счетных импульсов и.генератор функций Уолша, выводами подключенный к первьн входам умножителей всех каналов, вторые входы которых объединены и соединены с i выходом инвертора, а третьи объединенные входы соединены одновременно с входом инвертора и входом анализатора , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены последовательно соединенные счетчик-делитель , блок памяти и схема сравнения, а также счетчик, генератор управлянщих сигналов и цифроаналоговый преобразователь, йходы которого соединены с соответствующими выходами блока памяти, а выход подключен к первьм управляющим входам регулируемых интеграторов всех каналов, при этом вторые входы схемы сравне-. ния подключены к выходам счетчика, первый вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов и одновременно к первому входу счетчика-делнтеля, второй вход которого соединен с входом синхросигналов и связан с вторым входом счетчика , управляющим входом блока памяти и первьм входом генератора управляющих сигналов, выход схемы сравнения подключен одновременно к входу генератора функций Уолша, третьему входу счетчика и второму входу генератора управляющих сигналов, один выход которого соединен с вторыми управляющими входами регулируемых интеграторов всех каналов, а другойс управлякицими входами регистраторов этих каналов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ХЮ3 М

РЕСПУБЛИК

4(51) G 01 R 23 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHCWIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPbfllO (21) 357496&/24-21 (22) 08.04 ° 83 (46) 07.07.85. Бюл. S 25 (72) M.Â. Шахматов (53) 621. 317. 757 (088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 900210, кл. G 01 R 23/16, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР з 569964, кл. G 01 R 23/16, 1976.. (54) (5 2) АНАХКЗАТОР КВАЗИПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащий п параплельно включенных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных умножителя, регулируемого интегратора и регистратора, а также генератор счетных импульсов и генератор функций Уолша, выходами подключенный к первым входам умножителей всех каналов, вторые входы которых объединены и соединены с выходом инвертора, а третьи объединенные входы соединены одновременно с входом инвертора и входом анализатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены последовательно соединенные счетчик-дели„„SU„„1166007 A тель, блок памяти и схема сравнения, а также счетчик, генератор управлянзцих сигналов и цифроаналоговый преобразователь, входы которого соединены с соответствунщиии выходами блока памяти, а выход подключен к первьм управляющим входам регулируемых интеграторов всех каналов, при этом вторые входы схемы сравне-. ния подключены к выходам счетчика, первый вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов

0 и одновременно к первому входу счетчика-делителя, второй вход ко-. торого соединен с входом синхросигналов и связан с вторым входом счет еФ чика, управляющим входом блока памяти и нервьм входом генератора управляющих сигналов, выход схемы сравнения подключен одновременно к входу генератора функций Уолша, третьему входу счетчика и второму входу генератора управляющих сигналов, один выход которого соединен с вторыми .управляющими входами регулируемых интеграторов всех каналов, а другойс управляющими входами регистраторов этих каналов.

66007

25

45

1 11

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может использоваться для анализа квазипериодического сигнала по его спектральным составляющим.

Известен цифровой анализатор спектра, содержащий генератор тактовых импульсов, генератор функций

Уолша, элемент задержки, логический блок "разнозначность", реверсивные счетчики, ячейку запоминания и преобразователь напряжения в длительность 1 ).

Однако данному устройству характерна большая погрешность при определении коэффициентов разложения в ряд Уолша для частот фолее 1 кГц.

"Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является анализатор периодических сигналов, содержащий последовательно соединенные фильтр низкой частоты, усилительограничитель, интегратор, фильтр постоянной составляющей, детектор, дифференцирующее устройство, генератор функции уолша и п параллельно соединенных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных умножителя, интегратора с регулируемой постоянной времени и регистрирующего устройства, причем вторые входы умножителей соединены через инвертор, а третьи входы— непосредственно с усилителем мощности, вход которого подключен к источнику исследуемого сигнала 2 ).

Недостатком известного устройства является ограниченная точность измерений при изменении периода повторения входного сигнала, так как в противном случае частота основной гармоники может выйти из полосы пропускания фильтра низкой частоты.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в анализатор кваэипериодических сигналов, содержащий и параллельно включенных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных умножителя, регулируемого интегратора и регистратора, а также генератор счетных импульсов и генератор функций Уолша, выходами подключенный к первым входам умножителей всех каналов, вторые входы которых объединены и соединены с выходом инвертора, а третьи объединенные входы соединены одновременно с входом инвертора и входом анализа- тора, введены последовательносоединенные счетчик-делитель, блок памяти и схема сравнения, а также счетчик, генератор управляяцих сигналов и цифроаналоговый преобразователь, входы которого соединены с соответствующими выходами блока памяти, а выход подключен к первым управляющим входам регулируемых интеграторов всех каналов, при этом вторые входы схемы сравнения подключены к выходам счетчика, пеувый вход которого подключен к выходу генератора счетных импульсов и одно- временно к первому входу счетчикаделителя, второй вход которого сое(динен с входом синхросигналов и свяэан с вторым входом счетчика, управляющим входом блока памяти и первым входом генератора управляющих сиг;. налов, выход схемы сравнения подключен одновременно к входу генератора функций Уолша, третьему входу счетчика и к второму входу генератора управляющих сигналов, один выход которого соединен с вт орыми уп равляющими входами регулируемых интеграторов всех каналов, а другой— с управляющими входами регистраторов этих каналов.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства.

Анализатор кваэипериодических сигналов содержит инвертор 1, и параллельных каналов, каждый из которых состоит иэ последовательно соединенных умножителей 2-1,..., 2-п регулируемого интегратора 3-1,..., 3-п с регулируемой постоянной времени и регистратора 4-1,..., 4-п, генератор 5 счетных импульсов, счет- чик 6, генератор 7 функции Уолша схему 8 сравнения, генератор 9 управляющих сигналов, цифроаналоговый преобразователь 10 и последовательно соединенные счетчик-делитель 11 и блок 12 памяти. Входы цифроаналогового преобраэователя 10 соединены с выходами блока памяти 12 и первыми входами схемы 8 сравнения, вторые входы которой соединены с выходами счетчика 6, а выход подключен к генератору 9 управляющих сигналов, генератору 7 функций Уолша и обнуляющему входу счетчика 6, счетный вход которого соединен с выходом генератора 5 счетных импульсов и счетным

3 1 входом счетчика-делителя 11. Выходы генератора 7 функций Уолша подключены к первым входам умножителей

2-1,..., 2-п вторыми входами соединенных с выходом инвертора 1, а третьими — с входом инвертора 1.Один иэ выходов генератора 9 управляющих сигналов соединен с управляющими входами регистраторов 4-1,...,4-п, а второй выход — с первыми управляющими входами интеграторов 3-1... °, З-п, подключенных вторыми управляющими входами к выходу цифроаналбгового преобразователя 10. Управляющие входы счетчика 6, генератора 9 управляницих сигналов, счетчика-делителя.1 1 и блока памяти 12 подключены к входу синхронизации всего устройства.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый квазипериодический, сигнал поступает на вход.инвертора

1. На вход синхронизации устройства поступает синхросигнал, период повторения которого равен периоду повторения исследуемого сигнала. В случае анализа квазипериодических сигналов синхросигнал почти всегда может быть сформирован устройством — источником исследуемого сигнала. Так, например, при механическом периодическом сканировании синхросигнал может быть сформирован синхроконтактом, при.анализе телевизионного сигнала— сигналами начала и конца телевизионного кадра и т.д.

Синхросигнал своим передним фронтом обнуляет и запускает счетчик 6 и счетчик-делитель 11, на счетный вход которого ;.оступают импульсы с частотой fc„>1 — . К концу i-го пе1

Т риода T. на выходе счетчика-делителя

Т11

11 устанавливается число N.Сч 1 где m — число равных по длительности интервалов, на которое необходимо разделить период. Следующий импульс синхросигнала переписывает это число в блок 12 памяти, снова обнуляет и запускает счетчик-делитель 11 и счетчик 6, выходы всех регистров которого подключены к вторым входам схемы 8 сравнения °

Далее, в момент совпадения чисел на счетчике 6 и в блоке 12 на выходе схемы 8 сравнения формируется импульс обнуляющий счетчик 6. Так как на

166007 4 первые входы схемы 8 сравнения подано число N,, то sa период Т.„она сформирует ш равноотстоящих друг от друга опорных импульсов. Таким образом, в каждом исследуемом периоде схема 8 сравнения формирует m опорных импульсов по величине предыдущего периода. А так как период повто" рения входного сигнала изменяется медленно, то в анализаторе практи5

10 чески отсутствует ошибка, обусловленная различием текущего периода повторения входного сигнала и текущего периода разложения этого сигнала по функции Уолша.

Опорные импульсы поступают на. генератор 7 функций Уолша и на генератор 9 управляющих сигналов, первый из которых формирует заданные функции, а второй — импульсы "перезапись" и "Сброс". Импульс "перезапись" формируется в момент прихода последнего m-ro опорного импульса, либо в момент прихода следующего . синхроимпульса. -Если преды„ущий период Т„. несколько короче последующего, то раньше придет m-й опорный импульс и импульс перезаписи сформируется по нему, если"же предыдущий импульс несколько длиннее последующего, то раньше придет синхроимпульс и сигнал перезаписи сформируется по нему. Длительность импульса "Пере- . запись" не превышает О, 1 - 0,5 мкс.

Импульс "Сброс" формируется в момент окончания импульса "Перезапись" и служит для обнуления регулируемых интеграторов 3-1,..., 3-и. Его длительность определяется интегрирукш1ей емкостью интегратора и не превышает

40 0,5Ж периода входного сигнала.

Функции Уолша поступают на первые входы умножителей 2-1,. ° .,2-п, на вторые входы которых поступает входной инвертированный сигнал, а

45 на третьи — входной неинвертированный. Произведения сигналов в умножителях инвертируктся за период Т интеграторами 3-1,...,3-п. В момент окончания периода по импульсу "Перезанись" сигналы интеграторов

3-1, °...3-и переписываются в регистраторы 4-1,...,4-п.

Затем импульсом "Сброс" интеграторы обнуляются и начинается интегрирование следующего периода вход- — . ного сигнала. Таким образом, к концу каждого периода формируемые ин-, 1166007

Ъ теграторы 3-1,...,3-п коэффициенты разложения входного сигнала в ряд

Уолша переписываются в регистраторы

4-1,...,4-п.

При изменении периода повторения входного сигнала входные сигвалы интеграторов 3-1,...,3-п также будут изменяться. Для устранения этоl го влияния постоянная времени интеграторов сделана зависимой от .периода повторения входного сигнала.,С этой целью выходной сигнал с блока

12 памяти, пропорциональный периоду повторения входного сигнала, преобразуется циФроаналоговым преобразователем 10 в аналоговое напряжение, подаваемое на второй управляющий вход интеграторов 3"1,...,3-п, и изменяет постоянную времени интеграторов, например, эа счет изменения сопротивления канала полевого транзистора.

Счетные импульсы, поступающие на счетные входы счетчика 6 и счет чика-делителя 11, формируются генератором 5 счетных импульсов. Taic как необходимо минимизировать уход частоты импульсов генератора счетных импульсов всего лишь на протяжении одного периода входного сигнала, то жестких требований к стабильности частоты генератора счетных импульcos не предъявляется.

По сравнению с известным устройством анализатор кваэипериодических сигналов позволяет определять коэф1р фициенты разложения в ряд Уолша.как периодических, так и квазипериодических сигналов, так как текущие значения этих коэффициентов формируются на протяжений лишь одного периода повторения входного сигнала. ,Кроме того, разделений цепи входного сигнала и цепи синхронизации позволило значительно повысить точность работы устройства в целом.

Устройство было изготовлено на предприятии и применялось для анализа квазипериодического сигнала час" тотой порядка 1 кГц. При частоте сле.

25 дования импульсов генератора счетных импульсов 5 мГц ошибки в определении первых трех коэффициентов разложения входного сигнала в вяа Уолша не превы-,; шали ЗХ.

1166007

Составитель А. Орлов

Редактор Н. Данкулич Техред O.Íåöå Корректор О. Тигор

Заказ 4305/39 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35 ° Раушская наб., д..4/5

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