Однородный спектрокоррелометр

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для-исследования спектральновременных характеристик сигналов. Цель изобретения - повышение быстродействия анализа и упрощение спектрокоррелометра за счет использования симметрии гармонических функций относительно середины интервала раэN ложения у , благодаря чему реализует У (Л 1C со м | g /(() Фи.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) (я) 4 С О1 R 23/16

ВСЕСРВЗЧаЯ

;И,.,, ....;,„!3

I эИь ЛМ1)ТЕЫЛ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3662611/24-21 (22) 16.11.83 (46) 23.03.86. Бюл. № 11 (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (72) В.И. Якименко, M.Á. Столбов, А.Ф. Бульбанюк и А.П. Рязанов (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 970382, кл. G 06 F 15/336, 1981. (54) ОДНОРОДНЬ1И СПЕКТРОКОРРЕЛОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования спектральновременных характеристик сигналов.

Цель изобретения — повышение быстродействия анализа и упрощение спектрокоррелометра за счет использования симметрии гармонических функций относительно середины интервала раз"

N ложения 2, благодаря чему реализуется одновременное формирование спектральной функции с первой ординатой 0 до — — 1 и с последней (N-1)

2 до — на интервале ее разложения.

Спектрокоррелометр содержит блок 1 согласования, амплитудно-импульсный преобразователь 2 и формирователь 3 знака, блок 4 синхронизации, множительно"распределительные ячейки

1219977

5.0-5.(— -1) и 6.1-6.(3 в ) соответN М

4 4 ветственно первой и второй групп, элементы И 7 и 9, элементы ИЛИ 8, 10 и 29, триггер 11, элементы 12, 28 и 30 задержки, счетчик 13 частоты и счетчик 14 ординат, дешифратор

16, коммутатор 17 опроса, ключи 18, 20-23, 25 и блок 32 накопителей.

2 ил.

Изобретение относится к специа,лизированным средствам измерительной техники, предназначенным для исследований спектрально-временных характеристик сигналов, например, в радиофизике, технике связи, океанологии.

Целью изобретения является увеличение быстродействия анализа и упрощение устройства путем использования симметрии гармонических функций относительно середины интервала разN ложения — благодаря чему реализу2 ется .одновременное формирование спектральной функции с первой ординатой 0 до (1) и с последней (N-1)

N г до — на интервале ее разложения, 2

На фиг. 1 представлена структурная схема однородного спектрокоррелометра; на фиг. 2 — временные диаграммы: а) формирования выборок входного сигнала; б) распределен я отсчетов соз-функции с "начала" и

"конца" блока накапливания для первой и в) для второй частоты (ход распределения показан стрелками); г) результат формирования оценки спектра.

Однородный спектрокоррелометр содержит блок 1 согласования, выходы которого подключены к входам соответственно амплитудно-импульсного преобразователя 2 и формирователя

3 знака, а управляющий вход соединен с первым выходом блока 4 cHHxpo низации, множительно-распределитель N ные ячейки 5.0-5.(— "1) первой груп

10!

20

6. 1-6. (3 — ) второй

4 группы, первый элемент И 7, элемент

ИЛИ 8, второй элемент И 9, элемент

ИЛИ 1О, триггер 11, первый элемент

12 задержки, Выходы счетчика 13 частоты и счетчика 14 ординат подключены к входам формирователя 15 адреса, адресный выход которого через пы и ячейки дешифратор 16 подключен к управляющему входу коммутатора 17 опроса, а знаковый выход — к управляющему входу формирователя,3 знака. Множительно-распределительные ячейки 5 первой группы состоят иэ ключа 18, регистра 19, ключей 20-23.

Множительно-распределительные ячейки 6 второй группы содержат регистр 24 и ключ 25, выход которого соединен с выходом соответствующего распределительного ключа 26 ° Информационный вход первого распределительного регистра 27 соединен с первым выходом блока синхронизации.

25 Выход второго элемента 28 задержки соединен с входом третьего элемента ИЛИ 29. Выход третьего элемента

30 задержки подключен к информационному входу второго распределительN ного регистра 31. — выходов каждого

2 регистра 27 и 31 подключены к управляющим входам соответствующих распределительных ключей 26, выходы которых подключены к входам блока

32 накопителей.

Однородный спектрокоррелометр работает следующим образом.

Перед началом вычисления коррел

40 ляционной функции R(t) счетчики 13

3 1 и 14 установлены в нулевое состоя ние. В формирователе 3 знака, содержащем усилитель с К =+1 и инвертор с К =-1, соединенные через.переключатель с выходом, установлен коэффициент передачи К =+1. Ключи 18 и

20 установлены в первое положение (нижнее на фиг. 1) . Ключи 22 и 26 разомкнуты.

При запуске блока 4 синхронизации с его первого выхода поступают тактовые импульсы требуемой частоты дискретизации =1/ht (задаваемой делителем частоты в блоке 4). Первый тактовый импульс поступает через элемент ИЛИ 10 на вход триггера 11, устанавливая его в состояние, при котором открыто прохождение импульсов через первый элемент И 7 на выход 8 . А на третьем выходе а блока 4 синхронизации установлено постоянное запрещающее напряжение (например, подключенное через переключатель от источника питания), благодаря чему второй элемент И 9 закрывается, предотвращая повторное срабатывание триггера 11 в режиме "R(i)".

При вычислении R() по алгоритму

Стильеса выполняются следующие преобразования. исследуемые сигналы

X(t) и1 (1) подаются на входы блока

1 согласования, с первого выхода которого сигнал у(пдву) в дискретной форме поступает на информационный вход амплитудно-импульсного преобразователя 2, а с второго выхода через формирователь 3 знака в непрерывной форме поступает на второй вход одновременно всех множительнораспределительных ячеек 5 и 6;

В амплитудно-импульсном преобразователе 2 амплитуды отсчетов сигнала у(пМ)-преобразуются в пачки коротких импульсов I „ — с количеством импульсов, пропорциональным амплитуде соответствующего отсчета сигналов. Пачки импульсов I поступают т далее на первый вход ключа 18 множительно-распределительной ячейки

5.0 и через регистр 19 подаются в следующие ячейки 5.1, 5.2,..., N

5. (— M-1) и далее в последовательно

4 соединенные регистры 24 ячеек 6.1, N

6.2,...6.(3 — ). По мере передвиже4 ния пачек импульсов в регистрах 19 и 24 они одновременно поступают на управляющие входы ключей 21 и 25:

219977 4 каждый короткий импульс из пачки импульсов I на короткое время открывает соответствующие ключи 21 и

25, осуществляя выборку из непрерывНОГО сиГнала )((t) .

Такая дельта-модуляция осуществляется одновременно во всех N множительно-распределительных ячейках спектрокоррелометра, после чего эти выборки с выходов. ключей 23 и 25 поступают на входы блока 32 накопителей, формируя в N накопителях соответствующие ординаты k(qadi) корреляционной функции в реальном масштабе времени.

Перед измерением оценки спектра

S(f) на вход о элемента И 9 подается разрешающий уровень напряжения, а в

N ячейках 5.0-5. (— -1) ключи 18 и 20

4устанавливаются во второе положение, подключая информационные входы регистров 19п к соответствующим и-м выходам коммутатора 17. Ключи 22 постоянно открыты, а ключи 23 посто25 янно закрыты в этом режиме измерений.

Элементы 12 и 28 задержки имеют время задержки несколько больше времени формирования адреса в формирователе

15 адреса.

30 Исследуемый сигнал ><(t) подается на вход блока 1 согласования, в котором производится дискретизация и запоминание отсчета )((l-ä t), который через формирователь 3 знака считывается на второй вход множительно-распределительных ячеек 5п. Одновременно первый тактовый импульс с выхода блока 4 синхронизации устанавливает в счетчике 13 частоты

40 код q=l, а в счетчике 14 ординат остается код n=0, вследствие чего в формирователе 15 адреса образуется код адреса А =q .п =О, т.е. дешифратор 16 открывает ключ "0" в ком45 мутаторе 17; импульс начальной установки "1" через элемент 28 задержки и элемент ИЛИ 29 поступает в коммутатор !7 и с его открытого выхода

"0" — на вход ячейки 5.0.

50 Благодаря этому тактовые управляющие импульсы 8 поступают на управляющие входы регистров 19, а единичный импульс 1 через третий вход ячейки 5.0 и ключ 18 — на информационный. вход регистра 19. Каждый тактовый импульс "продвигает" единичный импульс "1" в следующую элементарную ячейку сдвига регистра 19.

1219977

В результате этого после К-го тактового импульса импульс "1" поступает на К-й отвод регистра 19, который является его вторым выходом, соединенным с входом "0" элемента ИЛИ 7.

Одновременно тактовые импульсы через ключ 20 поступают на управляю" щий вход ключа 21, с выхода которого дельта-модулированные короткие импульсы амплитуды, равной X(let), поступают далее через ключ 22 на распределительную шину. Так как в

I I t1 первом такте работы импульс 1 поступил на вход распределительного регистра 27 и элемента 30 задержки, то открыт один распределительный ключ

26.0, через который поток импульсов

I поступает на вход "0" блока 32 накопителей, а импульс с выхода элемента ИЛИ 8 через элемент И 9 устанавливает счетчик 14 в состояние

n=l: в формирователе 15 формируется код произведения А„„ц .п =1, благо I I н даря чему открывается вход l в коммутаторе 17 опроса, а вход "0" закрывается. Этим завершается первая циркуляция (n=O) микроимпульсов, эквивалентная умножению отсчета сигнала x(lht) на отсчет с номером "0" гармонической функции cos (фиг. 2 6).

При второй циркуляции (п=l) к выходу "1" коммутатора 17 подключен вход регистра 19 множительно-распределительной ячейки 5.1, а на ин35 формационный вход коммутатора 17 с выхода элемента 12 задержки через элемент ИЛИ 29 поступает единичный импульс. Далее он поступает на вход ячейки 5.1. Продвижение этого им l! и 40 пульса в регистре 19 ячейки 5.1 осуществляется при помощи тактовых импульсов о, а дельта-модулированные импульсы, сформированные на выходе

45 ключа 21 ячейки 5. 1, через ключ

22 поступают на входы распределительных ключей 26.п. Так как при этом регистры 27 и 29 отк ывают соответственно ключи 26.1 и 26(N-1), то дель50 та-модулированные. импульсы с выхода ключа 22 ячейки 5.1 одновременно подаются на входы "1" и "(N-l)" блока 32 накопителей. Накапливание прекращается при сдвиге единичного импульса в регистре 19 до (k-3) -ro отвода, с которого поступает на первый вход элемент ИЛИ 8 и через элемент

И 9 - на второй вход триггера 11, триггер 11 опрокидывается, запрещая прохождение управляющих импульсов через элемент И 7 на управляющие входы о регистров 19 и 24 множительно-распределительных ячеек. Завершение этой циркуляции эквивалентно умножению отсчета Х(1ЬС) на отсчет с номером "l" функции cos (фиг. 2 б). Одновременно импульс

t с выхода элемента И 9 поступает на вход счетчика 14 ординат, устанавливая код n=2.

После n=N циркуляций в накопителях блока 32 будет сформировано произведение отсчета сигнала Х(1 Ьс) на N отсчетов cos-функции на периоде разложения 2 К (фиг. 2). При этом результаты дельта-модуляции в каждой

Ы из — множительно-распределительных

4 ячеек 5.п распределяются регистрами

27 и 31 через общую распределительную шину одновременно на два накопи— теля п и (N-n-1) блока 32 (в отличие от известного устройства, имеющего поочередное распределение от 0 до (N-1) накопителей).

Аналогично осуществляются преобразования для второго отсчета входного сигнала X(2ht), но так как в счетчике 13 частоты при этом установлен код q=2 то на выходе формирователя 15 адреса образуется ряд адресов А „ с шагом изменения (onроса ячеек 5.п) А А=2.п и соответствующим изменением знака SgnA (фиг.2в)

Вследствие этого дельта-модулированные отсчеты образуются на выходах ключей 21 ячеек 5.0,5.2,5.4,... и т.д. (что эквивалентно формированию функции у cosu3 i) и распределяются регистрами 27 и 31 по тактовым импульсам одновременно с 0

N N до (— -1) входа и с (N-1) до (— )

2 2 входа блока 32. В результате этого отсчеты поступают одновременно в два накопителя блока 32 (фиг. 2в).

Благодаря этому время формирования и распределения функции соя ) в накопители блока 32 в два раза меньше, чем при последовательной процедуре в известном анализаторе.

Аналогичные преобразования осуществляются для каждого последующего отсчета q=3,4...,N входного сигнала. ,,Процедура обработки производится при этом в соответствующих ячейках

5.п с распределением отсчетов в накопители п и (N-n-1) блока 32 одно— временно, где номер п задается формирователем 15 адреса с использованием кодов q и и, содержащихся соответственно в счетчике 13 частоты и в счетчике 14 ординаты (при формировании ординат функций Х,! cos u3 с).

Шаг адресов в каждом цикле преобразований 6 Л„=ц,п, а знак соя-функций задается с второго выхода (Sgn) формирователя 15 адреса, в результате чего после окончания обработки сигнала на всем интервале анализа в блоке 30 накопителей будет накоплена сумма. описываемая выражением

N 21, p(c)=Q Q(- х(). н

° +os(— ф hg )

I й=о де P — номер перехода гармонической функции через нулевой уровень, определяющий полярность сигнала с выхода формирователя знака; л

6с — шаг дискретизации cos-функций и результата измерений спектра (фиг. 2г). формула изобретения

Однородный спектрокоррелометр, содержащий последовательно соединенные блок согласования, входы которого соединены с входами спектрокоррелометра, амплитудно-импульсный преN образов атель — множительно-распре4 делительных ячеек первой группы и

3 — множительно — распределительных ячеек второй группы, а также формирователь знака, вход которого соединен с вторым выходом блока согласования, а выход — с вторыми входами множительно-распределительных ячеек, блок синхронизации, первый вход которого подключен к входам счетчика частоты и первого распределительного регистра и управляющему входу блока согласования, второй вход бло" ка синхронизации соединен с управляющим входом амплитудно-импульсного преобразователя и первым входом первого элемента И, а третий вход под-. ключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента

ИЛИ, а выход — с последовательно под2!9977 ключенньми триггером и первым элементом И, последовательно соединенные счетчик ординат, формирователь адреса, дешифратор, коммутатор опроса, выходы которого соединены с третьими входами множительно-распределительных ячеек первой группы, а вход счетчика ординат соединен с выходом второго элемента И и входом первого элемента задержки, вторые выходы множительно-распределительных ячеек первой группы соединены с входами первого элемента ИЛИ,,:третьи выходы объединены и через

15 N распределительных ключей соединены с N входами блока накопителей, выход которого является выходом

N спектрокоррелометра первые — вхоУ

4 дов блока накопителей соединены так же с четвертыми входами соответствующих множительно-распределительных ячеек первой группы, а остальные

Н

3 — входов — с вторыми выходами мно4 жительно-распределительных ячеек второй группы, в множительно-распределительных ячейках первой группы между третьим входом и первым выходом

30 включены последовательно соединенные первый ключ и первый регистр, информационный выход которого соединен с вторым выходом множительно-распределительной ячейки первой группы, а управляющий вход — с выходом первого элемента И и через второй ключ с управляющим входом третьего ключа, выход которого через четвертый и пятый ключи подключен соответственно к третьему и четвертому выходам мно40 жительно-распределительной ячейки первой группы, первый вход которой соединен с вторыми входами первого и второго ключей, а второй вход— с входом третьего ключа, в множи45 тельно-распределительных ячейках второй группы между первыми входом и выходом включен второй регистр, управляющий вход которого соединен с выходом первого элемента И, а вто50 рые вход и выход указанной ячейки соединены через ключ, управляющий вход которого подключен к первому входу множительно-распределительных ячеек второй группы, о т л и ч а ю55 шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены второй элемент задержки, второй и третий элементы ИЛИ и последователь1219977 с с

Sy=Z C

Фиг. ЯСоставитель А. Комкин

Редактор Т. Кугрышева . Техред В.Кадар Корректор Г. Решетник

Заказ 1319/53 Тираж 728 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 но соединенные третий элемент задержки и второй распределительный регистр, причем выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом триггера, а его первый вход и входы второго и третьего элементов задержки подключены к первому выходу блока .синхронизации, выход первого элемей- . та задержки соединен с вторыми входами второго и третьего элементов

ИЛИ, первый вход последнего подключен к выходу второго элемента задержки, а выход соединен с информационным входом коммутатора опроса, выход второго элемента И соединен с управляющими входами первого и второго распределительных регист5

N ров при этом — выходов первого

У

2 из них подключены к управляющим вхоN дам первых — распределительных клю1Р 2 чей а — выходов второго распреде2 лительного регистра — к входам посN ледних — распределительных ключей.

Р I