Аналого-цифровой анализатор спектра

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в области спектрального анализа детерминированных электрических сигналов в радиотехнике . Цель изобретения - повышение надежности устройства путем исключения одного измерительного канала - достигается введением второго блока сравнения 13 и регистра памяти 12. Устройство также содержит предварительный усилитель 1, цифроаналоговый перемножитель 2, умножитель частоты 3, генератор опорных колебаний 4, первый формирователь импульсов 5, интегратор 6, второй формирователь импульсов 7, счетчик 8, аналого-цифровой преобразователь 9, реверсивный счетчик 10 и первый блок сравнения 11. 1 ил.I

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 G 01 R 23/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К д BTOPCHOMV СЯИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

llQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4607022/21 (22)-21.11.88 (46) 23.03.91. Бюл. ¹, 11 (71) Куйбышевский электротехнический институт связи (72) А.А.Рафалович, А.В.Крыжановский, И.В.Григоров и В.Н.Долгополов (53) 621. 317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 792171, кл. G 01 R 23/16, 1979. . (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР

CIIEKTPA (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в области спектрального анализа детерминированных

„„SU„„1636787 A 1

2 электрических сигналов в радиотехнике. Цель изобретения — повышение надежности устройства путем исключения одного измерительного канала — достигается введением второго блока сравнения 13 и регистра памяти 12. Устройство также. содержит предварительный усилитель 1, цифроаналоговый перемиожитель 2, умножитель частоты 3, генератор опорных колебаний 4, первый формирователь импульсов 5, интегратор 6, второй формирователь импульсов 7, счетчик

8, аналого-цифровой преобразователь 9, реверсивный счетчик 10 и первый блок сравнения 11 ° 1 ил. ° с

1636787

ИзЬбретение относится к электро †.". измерительной технике и может быть использовано в области спектрального анализа детерминированных электрических сигналов в радиотехнике, акустике и технике связи.

Целью изобретения является повышение надежности устройства путем исключения одного измерительного канала.

На чертеже приведена функциональная схема предложенного устройства.

Устройство содержит предварительный усилитель 1, цифроаналоговый перемножитель 2, умножитель 3 частоты, генератор 4 опорных колебаний, первый формирователь 5 импульсов, интегратор 6, второй формирователь 7 импульсов, счетчик 8, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 9, реверсивный счетчик 10, первый блок

11 сравнения, регистр 12 памяти, второй блок 13 сравнения.

Вход предварительного усилителя

1 является информационным входом устройства, а его выход соединен с аналоговым входом цифроаналогового перемножителя 2, выход которого подключен к входу интегратора 6, а цифровые входы — к выходам цифрового генератора 4 опорных колебаний. Тактовый вход генератора 4 соединен с тактовым входом счетчика 8 и с выходом умножителя 3 частоты, вход которого является синхронизирующим входом устройства и соединен с входом первого формирователя 5 импульсов. Выход интегратора 6 соединен входом АЦП 9, BblxopbI KoTopoI o являются амплитудными выходами устройства и подключены к входам второго блока 13 сравнения и регистра 12 памяти, выходы которого соединены с вторыми входами блока 13 сравнения. Выходы блока t3 сравнения подключены к управляющим входам реверсивного счетчика 10, тактовый вход которого через второй формирователь

7 импульсов соединен с выходом генератора 4. Выходы реверсивного счетчика 10 и счетчика 8 соединены с входами первого блока 11 сравнения, выход которай подключен к обнуляющему входу генератора 4. Выход формирователя 5 соединен с обнуляющим входом счетчика 8 и с управляющим входом регистра 12.

Устройство работает следующим образом.

Принцип действия анализатора ос5 нован на поиске максимального значения амплитуды k-й гармонической составляющей спектра анализируемого сигнала путем изменения фазы опорного колебания относительно синхро1ð низирующего сигнала.

Исследуемый детерминированный процесс x(t) поступает после ноемированйя, по уровню предварительным усилителем 1 на вход цифроаналогового перемножителя 2, на цифровой вход которого подается код опорного гармонического колебания cos(k63t+), где k — - номер гармонической составляющей спектра сигнала; Ц> - текущее значение фазового сдвига опорного сигнала относительно синхросиг25 нала.

На выходе интегратора 6 формируется напряжение вида т

С = — ) х(t)cos(k(i)t- (II)dt, (1)

2 о где Т вЂ” период синхросигнала, АЦП 9 преобразует напряжение ин3р тегратора в цифровую форму. В конце периода синхронизации информация с

АЦП запоминается в регистре 12,Блок

12 сравнения осуществляет сравнение вновь полученной информации с АЦП с

35 предыдущей, хранящейся в регистре

12. В случае, если новое значение информации с АЦП больше предыдущего, блок сравнения сохраняет предыдущий режим реверсивного счетчика 10. Если

4р новое значение выходной информации

ХцП меньше предыдущего, реверсивныи счетчик меняет направление своего счета, Тактовый вход реверсивного счетчика подключен через формирова45 тель 7 к выходу генератора 4, на котором имеется сигнал периода опорного напряжения. В результате, после анализа новой информации АЦП код реверсивного счетчика меняется на единицу младшего разряда в сторону увеличения кода АЦП.Одновременно значение кода реверсивного счетчика сравнивается блоком 11 сравнения с значением кода счетчика .8, который имеет. такой же пересчет, как и генератор 4 опорных колебаний но находится в фазе с синхро7 сигналом за счет связи его обнуляющего входа с синхровходом через

1636787 6

Кроме того, из выражения (5) можно получить формирователь 5. Фаза опорного колебания пропорциональна показаниям реверсивного счетчика, поскольку обнуляющий вход генератора 4 соединен с выходом блока 11 сравнения.

Таким образом, из структуры видно, что система автоматического регулирования заявленного устройства приводит к установлению показаний реверсивного счетчика 10, при которых на выходе АЦП вЂ” максимальный код, при этом на выходах АЦП и реверсивного счетчика присутствуют коды, пропорциональные амплитудному и фазовому значению вектора k-й гармоники спектра исследуемого процесса.

Преобразуя выражение (1), можно выделить независимые от времени

Ч = arctg— а (8) Выражения (7) и (8) полностью соответствуют соотношению между значе1О ния координат вектора в pтог нальной и полярной системах координат. Таким образом, описанный алгоритм приводит к нахождению полярных координат вектора гармоники, которые снимаются с выходов АЦП и реверсивного счетчика в цифровом виде.

2О Аналого-цифровой анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные предварительный усилитель, вход которого соединен с входом устройства, цифроаналоговый перемножитель и интегратор,причем цифровые входы цифроаналогового пер емножителя соединены с выходами генератора опорных колебаний, тактовый вход которого подключен к тактовому входу счетчика и к выходу умножителя частоты, синхронизирующий вход устройства через первый формирователь импульсов подключен к обнуляющему входу счетчика, а также к входу умножителя частоты, цифровые выходы счетчика через блок сравнения подключены к Обнуляющему входу генератора опорных колебаний, причем вторые входы блока сравнения соединены с фазовыми выходами устройства и соединены с цифровыми выходами реверсивного счетчика, тактовый вход которого через второй формирователь импульсов йодключен к выходу генератора опорных колебаний, и аналого-цифровой преобразователь, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него дополнительно введены второй блок сравнения и регистр памяти, информационные входы которого соединены с амплитудными выходами устрой ства и подключены к выходам аналого. цифрового преобразователя и к цепв ным входам второго блока сравнения, вторые входы которого соединены с выходами регистра памяти, а выходы . второго блока сравнения подключены к управляющим входам реверсивного счетчика, вход аналого-цифрового

2Т

1 о (3) 35

40 (4) с (q) 45 с о scp s in(p а Ъ откуда

Из выражения (5) следует, что

50 а Ъ

cosg— sin g ввв вв b aa в Ъ (e) Подставляя (6) в (5) можно получить с = а + Ь

Мако (7) функции аргумента(р с = ссв (-, x(t)coak63t Йс) (Т1 о

2т

+ sing — x(t)sinkQt dt s (2) Т ) о

В квадратных скобках выражения (2) записаны известные соотношения для квадратурных коэффициентов разложения в ряд Фурье

b = — .x(t) sinkgt dt, 1

2Т о

Заменяя в (2) выражения в скобках, можно получить с = acosq+ bsing, Найдем условие максимума функции

= csin g — bcos CP = 0 (5) Формула изобретения

1636787

Составитель В.Величкин

Техред С,Мигунова Корректор В.Гирняк

Редактор Л.Гратилло

Заказ 813 Тираж 426 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,10(преобразователя соединен с выходом интегратора, а управляющий вход ре-..гистра памяти подключен к выходу первого формирователя импульсов.