Анализатор импульсных последовательностей

 

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может быть использовано в устройствах обнаружения импульсных сигналов и определения частоты в условиях действия помех. Целью изобретения является упрощение и расширение функциональных возможное-, тей. Анализатор импульсных:последовательностей содержит входную шину 1, , бинарный кантователь 2, шину 3 порогового напряжения, блок 4 етробирования, генератор 6 стандартных импульсов , генератор 9 тактовых импульсов и пороговый блок 17„ Введение формирователя 5 строба анализа, формирователя 7 пробного периода, формирователя 8 вычетов, накопителей ,10, 11, формирователя 12 импульса сброса, блока 13 сложения, ВЫХОДНЕРС ключей 14-16 и ка 18 задания порога позволяет обнаруживать сигналы и с неизвестным периодом и оценивать их статические свойства по периодограмме. 1 з,п. ф-лы, 5 . - . . I (Л

А1 союз советсних соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„171 (51)5 С 01 R 23/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М АВТОРСЙОМУ СИИДЬТЕЛЬСТЗВУ

20 !

22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО изоБРетениям и ОтнРытиям пРи Гннт сссР

1 (21) 4764743/21 (22) 05.12.89 (46) 07.02.92. Бюл. Р 5 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова (72) В.А. Алехин и А„П. Дятлов (53) 621. 317 (088. 8) (56) Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. И.: Радио и связь, 1983, рис. 5.14, с.- 287. (54) АНАЛИЗАТОР ИМПУЛЬСНЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ (57) Изобретение относится к области электрорадиоиэмерений и может быть использовано в устройствах обнаружения импульсных сигналов и определения частоты в условиях действия помех..

Целью изобретения является упрощение

2 и расширение функциональных возможностей. Анализатор импульсных последовательностей содержит входную шину 1, бинарный кантователь 2, шину 3 порогового напряжения, блок 4 стробирования, генератор 6 стандартных импульсов, генератор 9 тактовых импульсов и пороговый блок 17. Введение формирователя 5 строба анализа, формирователя 7 пробного периода, формирователя

8 вычетов, накопителей „10, 11, формирователя 12 импульса сброса, блока 13 сложения, выходных ключей 14-16 и блока 18 задания порога позволяет обнаруживать сигналы и с неизвестным периодом и оценивать их статические O свойства по периодограмме. 1 s.ч. е ф-лы, 5 ил.

1711089

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может быть использовано в устройствах обнаружения периодических импульсных сигналов и определения частоты в условиях действия помех.

Пель изобретения — упрощение и расширение функциональных возможностей. !

На фиг. 1 и 2 приведены структурные схемы анализатора и входящего в него блока; на фиг. 3 и 4 — диаграммы, поясняющие принцип действия анализатора; на фиг. 5 - временные диаграммы работы блоков анализатора.

Анализатор импульсных последовательностей содержит (фиг. 1) входную шину 1, бинарньп квантователь 2, шину

3 порогового напряжения, блок 4 стробирования, формирователь 5 сброса анализа, генератор Ь стандартных импульсов, формирователь 7 пробного периода, формирователь 8 вычетов, генератор 9 тактовых импульсов, накопители 10 и 11, формирователь 12 импульса сброса, блок 13 сложения, выходные ключи 14-16, пороговый блок

17, блок 18.задания йорога, а также выходные шины 19-22.

Первый и второй входы бинарного квантователя. 2 являются, соответственно, входной шиной 1 н шиной 3 порогового напряжения, а выход через последовательно соединенные блок 4 стробирования и генератор 6 подклю) чен к третьим входам накопителей 10, 11 и первому входу формирователя 8 вычетов, третий вход которого объединен с выходом генератора 9 и входом формирователя 5 строба анализа. Первый и второй выходы формирователя 8 вычетов через, соответственно, накопители 10 и 11.подключены к первому и второму входам блока 13 сложения, выход которого через выходной ключ

14 соединен с первым входом порогового блока 17 и выходной шиной 19.

Первый и второй выходы формирователя

5 соединены, соответственно, с вторым входом блока 4 стробирования и входом формирователя 12 импульса сброса, вторыми входами выходных ключей 14„

15. Вход формирователя 7 объединен с выходом формирователя 12, вторыми входами накопителей 10 и 11, а выход с вторым входом формирователя 8, первыми входами выходных ключей 15 и 16, выходь1 кпторьтх являются, соответст.венно, выходными шинами 20 и 21 устройства. Выход блока 18 задания порога соединен с вторым входом порого5 вого блока 17 выход которого под9 ключен к второму входу выходного ключа 16 и выходной шине 22.

Формирователь 8 вычетов (фиг.2) содержит блок 23 сравнения кодов, двоичный счетчик 24, блок 25 сравнения кодов, элемент ИЛИ 26, двоичный счетчик 27, блок 28 сравнения кодов, вычитатели 29 и 30, ключи 31 и 32.

Первый вход формирователя 8 объединен с вторыми входами ключей 31 и 32, а второй вход — с первыми входами блоков 23, 25 и 28 и вторыми входами вычитателей 29 и 30. Третий вход формирователя Я объединен с первыми входами двоичных счетчиков 24 и 27, вьгходы которых через последовательно соединенные, соответственно, вычитатель 29, ключ 31 и вычитатель 30, ключ 32 подключены к первому и вто25 рому выходам формирователя 8 вычетов. Выходы блоков 23 и 25 сравнения кодов соединены, соответственно, с вторыми входами двоичного счетчика

24 и элемента KIH 26, выход которого подключен к второму входу двоичного счетчика 27, при этом выход блока

28 соединен с первым входом элемента ИЛИ 26.

В основу принципа действия устройства положено модульное преобразование моментов времени t появления импульсов в анализируемой реализации потока импульсов, формируемого генератором 6 стандартных импульсов

40 из бинарно квантованного напряжения.

Поток импульсов, поступающих на вход формирователя 8 вычетов, характеризуется длительностью реализации Tä (интервалом анализа) и моментами по45 явления ; импульсов в реализации (i = 1,2,3,...) отсчитанными от нача) ла реализации.

Иодульное преобразование состоит в представлении значений ti по модулю

1 некоторого заранее выбранного (или заданного) пробного периода Т

t Nod T = t — ent(— ), (1)

t, !

) l

1 т.

3 где t — результат преобразования, являющийся по сути вычетом по модулю т ;

ent(>) — целая часть выражения в скобках.

1711089

Если анализируемая реализация содержит периодическую последовательность импульсов U()((t), характеризуемую периодом То повторения импульсов и временным положением „„первого импульса последовательности относительно начала реализации, то (4) (5) (6) — t,Мод Т .

Ь 1

При Т„ = Т

J п =(rZ„+(i-1)То)1>о4 Т = и„„, т,е ° все вычеты такой последовательности имеют одинаковые значения (5((7, принадлежащие интервалу возможных значений (О, Т ).

На Аиг. 3 приведены временная диаграмма 1(О((С) и характеристика преобразования (1), являющаяся модульным преобразованием текущего времени t; частными значениями которого являются моменты появления импульсов в анализируемой реализации.

ИодиФицируем преобразование (!) (e)

t; Mod Т вЂ” 0,5 Т, (2) (t + 0 5 Т ) Иод Т вЂ” 0 5 Т,(3) (c)

1 5 У J °

Характеристики преобразований (2) и (3) изображены на ())иг. 4 и получены смещением характеристики преобразования (1) вниз на 0,5 T (центрирова) ние значений вычетов) и смещением (с) вправо на 0,5 Т при получении t;-, По аналогии с гармоническим аналйзом 35 (с) и t" будем называть синфазным и ) 1) квадратурным вычетами, что отмечается верхними индексами, взятыми в скоб(у) (c) ки. Теперь значения t;; и t; принадлежаг интервалу (-0,5 Т ...+0.,5 Т ), Образуем суммы

)о о ° 5 ) ° — (5) (5) е; =2

8 "= > где суммирование вычетов осуществляется в пределах интервала Т т При

Т =Т .) (б) (э) (s) (s)

50 е,(, ° — —, .,,„= t <Ä.eat(T /Т ), 1 ()() (н ()(н где erat(T /T ) — число импульсов пео риодической последовательности u<(t) с

Т (= Т на интервале

T0"

Значения g и (), зависят от значе(65 (С) (9) ний t> и лежат в пределах (-0,5Т ...+0,5 Т ) eat(To/т ), (s) (с)

При этом если с7 = О, то(В

= max (фиг. 4) и выполняется соотношение и =19 (+j()") =0,5 Т епп(То/Т ) (7) (9 (c) при любых значениях и (н и. t< так как все вычеты Т (. = tg(, (q) (Я " (c) (C) ()(;3 О((5 М1 )

= Ес(н и

Таким образом, при выполнении операций (2)-(6) над моментами появления импульсов t в периодической последовательности П () при Т = Т

) наблюдается накопление значения Я которое к концу реализации, длительностью Т, принимает значение (7).

Если у периодической последователь" ности импульсов u (t) начальное положение tpz и период повторения Тр Ф Т1, то преобразования (2) и (3) дадут (Я синАазные и квадратурные вычеты t, и t(t, значения которых будут "рассыпаны на интервале (-0,5 Т ...

+0 5 Т ), в результате чего йри образовании сумм (4) и (5) положительные и отрицательные значения вычетов в значительной мере скомпенсируют друг друга. Математическое ожидание суммы (6) при этом будет значительно меньше, чем (7) и различие это будет тем большим, чем больше (То/Т ).

Если подвергнуть преобразования (2)-(6) хаотическую последовательность импульсов, то математическое ожидание суммы (6) будет равно нулю.

Характеристика зависимости g) от значения Т = Т + Т, которое в общем случае не равно Т но в частносУ ти при () Т = 0 может совпадать с Т

Э описывается равенством

Bj (78) =j K((t » +(i-1) Т17Иоат,— — 0,5 Tj)j +jQgt 8„+ 0,5 Т +

1= 1

+ (i 1). 7157>iod т -0,5 $j, (8) или в зависимости от расстройки (% Т относительно Т вЂ” равенством

)) (5>

g (От >=(Уф „+(-1>tr) Моа Т, Й5; =1

-0,S Т;) +(((п,„- 0,S Т;

7 1711089 8 (i-1) 6 Tj Мой Т вЂ” О о Т 1(. (9) ветствтющих накопит

) При Т = 0 значения выражений (7), (8) и (9) тождественно равны. В выра, жениях (8) и (9) и р = en t (Т /Tp), есть число импульсов последовательности Пр() с периодом следования Т содержащееся в реализации деятельности Т

Анализатор импульсных последовательностей работает следующим образом.

Входной сигнал, поступающий на входную шину 1 от внешнего источника напряжения (фиг. 5.1), сравнивается в бинарном квантователе 2 с порогом квантования, подаваемым на шину 3 в виде напряжения от внешнего устрой1 ства. На выходе бинарного квантова— теля 2 формируются перепады напряжения в уровнях логических "0" и "1", соответствующие моментам превышения входным напряжением порогового уровня и ухода его ниже порога (фиг.5.2).

Блок 4 стробирования пропускает на 25 выход реализацию такого квантованного напряжения на интервале времени, временное положение и длительность которого Т определяются соответствующими о параметрами строба (фиг. 5.3), посту- 30 пающего на второй вход блока 4 стробирования с первого выхода формирователя 5 строба анализа. Генератор 6 стандартных импульсов формирует на своем выходе короткие импульсы по ложение которых на оси времени совпадает с моментами перехода квантованного напряжения от уровня логического

"0" к уровню "1" .(фиг. 5.4) . Эти импульсы образуют в пределах интервала. 40

То реализацию потока импульсов, подвергаемую дальнейшей обработке в соответствии с описанными операциями (2)-(6) .

Импульсы с выхода генератора 6 стандартных импульсов поступают на первый вход формирователя 8 вычетов, на второй вход которого подается двоичный код пробного периода Т (модуля преобразования) от формирователя 7 пробного периода (фиг.5.6).

По каждому входному импульсу на пер-. вом входе блока 8 на его первом и . втором выходах формируются параллельные двоичные коды, численно равные, соответственно, синфазному и квадра-, турному вычетам момента t„ появления входного импульса (фиг. 5.7 и

5.8). Эти вычеты суммируются в соотелях 10 и 11, при этом моментом выполнения операции суммирования управляет сам импульс, подаваемый на третьи входы накопителей 10 и 11 с выхода генератора 6 стандартных импульсов. На выходах накопителей 10 и 11 формируются абсолютные значения накопленных сумм син-! фазных и квадратурных вычетов (фиг.5.9 и 5.10). Эти абсолютные значения получаются путем подачи с выходов накопителей 10 и 11 на блок 13 сложения кодов накопленных сумм без знакового разряда. Эти суммы поступают в виде двоичных чисел на соответствующие первый и второй входы блока 13 сложения, где образуют на выходе блока 13 сложения текущее значения выходного кода величины 91 (6), достигающей своего окончательного значения к моменту окончания анализируемой реализации (фиг. 5.11). В этот момент на втором выходе формирователя 5 строба анализа формируется импульс (фиг.5. 12), отпирающий выходные ключи 14 и 15.

В результате этого на выходной шине

19 появится код числа Q I, a на выходной шине 20 — код пробного периода соответствующего полученному значению Q .

Если значение 9j поступая на первый вход порогового блока 17, превысит значение порога, задаваемого от блока 18 задания порога на второй вход порогового блока 17, то на его выходе и выходной шине 22 появится перепад напряжения (например, от "0" до "1"), который, поступая на второй вход выходного ключа 16, отопрет его и на выходной шине 21 появится код пробного периода 7 соответствующе- )э

ro значению Qf, превысившему порог.

Таким образом, выходные шины 19 и 20 обеспечивают получение периодограммы

9 (Т ) анализируемого потока (при варьйровании Т ), а выходные шины

21 и 22 — получение информации об обнаружении периодической последовательности (шина 22) и соответствующем значении периода обнаруженной последовательности Т (= Т (шина 21).

По заднему фронту импульса с второго выхода формирователя 5 строба анализа, поступающего на вход формирователя 12 импульса сброса, на его выходе генерируется импульс сброса (фиг. 5. 13), сбрасывающиФ в нуль содержимое накопителей 10 и 11 и при1711089 водящий анализатор в состояние готовности к обработке следующей реализации потока импульсов. Одновременно этим импульсом, поступающим на вход формирователя 7 пробного периода, изменяется значение пробного периода на его выходе (фиг. 5.6) (например

Т увеличивается на некоторый дис.1 крет 5Т), Затем описанный цикл рабо10 ты анализатора в течение нового интервала времени Тд повторяется с новым значением пробного периода.

Изменение пробного периода Т> в

Формирователе 7 может осуществляться по определенному, наперед заданному закону, например линейному, начиная

T«> H до 7> Т iаю с дискретом изменения, равным b. Т.

Принцип и особенности формирования синфазного и квадратурного вычетов определяются взаимодействием блоков структурной схемы формирователя 8 вычетов (Фиг. 2);

Двоичные счетчики 24 и 27 вместе с соответствующими блоками 23 и 28 сравнения кодов на первые входы котоР рых подается код пробного периода

Т (модуля преобразования); образуя счетчики с переменным коэффициентом пересчета, равным Т, работающие в режиме непрерывного счета эталонных интервалов времени длительностью Т импульсной последовательности от генератора 9 тактовых импульсов, поступающих на первые входы двоичных счет35 чиков 24 и 27. Как только содержимое каждого из них достигает значения равного Т, на выходе соответствующих блоков сравнения кодов появляется импульс, который сбрасывает содержимое двоичных счетчиков в нулевое вначение. Затем цикл счета. повторяется.

Таким образом, на выходах двоичных счетчиков 24 и 27 формируются двоич- 45 ные числа, циклически линейно возрастающие с циклом Т . Эти числа являются по сути текущим временем, представ- ленным дискретно с дискретом Т по модулю Т .

Для сдвига чисел, получаемых на

50 выходе двоичного счетчика 27, относительно выходных чисел двоичного счетчика 24 на величину 0,5 Т 1 (получение квадратурной компоненты) ис пользуется синхронизация, которая осуществляется путем установки нулевого содержания двоичного счетчика

27 импульсом, формируемым на выходе блока 25 сравнения кодов и появляющимся в момент, когда на выходе двоичного счетчика 24 установится число,равное 0,5 Т . Для этого на первый вход блока 25 сравнения кодов подается значение 0,5 Т с второй входной шины блока 8 формирования вычетов. Импульс с выхода блока 25 сравнения кодов через элемент ИЛИ 26 устанавливает нулевое значение содержимого двоичного счетчика 27. Эта синхронизация необходима только для начальной установки и автоматического устранения случайно возникающего рассогласования в работе двоичных счетчиков 24 и 27 при сбоях.

После начальной синхронизации двоичный счетчик 27, работая с циклом счета, равным Т>,. устанавливается в нулевое состояние импульсом, поступающим с выхода блока 28 сравнения кодов через элемент ИЛИ 26. При нормальной, синхронизированной со сдвигом на 0,5 Т„, работе двоичных счетчиков 24 и 27 импульсы установки счетчика 27 на первый и второй входы элемента ИЛИ 26 возникают одновре» менно, дублируя один другой. Двоичные коды чисел с выходов двоичных счетчиков 24 и 27 поступают на первые входы соответствующих вычитателей

29 и 30, на вторые входы которых подается код числа 0,5 Т от второй входной шины формирователя 8 вычетов.

Этот код является вычитаемым. Таким образом, в вычитателях 29 и 30 осуществляется центрирование выходных двоичных чисел двоичных счетчиков 24 и

27.- Эти центрированные двоичные числа являются синфазным и квадратурным .представлениями центрированного текущего времени по модулю Т . В моменты появления импульсов йа первом входе Формирователя 8 вычетов они, поступая на вторые входы ключей 31 и

32,открывают их и на выходах ключей

31 и 32 появляются двоичные числа, равные, соответственно, синфазному (5) <С1 ;; и квадратурному t; вычетам (4), (.5), Таким образом, анализатор, обладая свойствами селективного накопления информации о периодически следующих импульсах, проще в аппаратурной реализации т звестного устройства, но при этом позволяет обнаруживать сигналы с неизвестным периодом и

1711089

12 оценивать их статические свойства по периодограмме.

Формула изобретения

1. Анализатор импульсных последовательностей, содержащий последова тельно соединенные бинарный квантоВатель, блок стробирования и генера- 1р тор стандартных импульсов, а также генератор тактовых импульсов и пороговый блок, при этом первый и второй

Входы бинарного квантователя являют1

:ся соответственно входной шиной и шиной порогового напряжения устрой,ства, отличающийся тем, что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены Формирователь вычетов, IlepBbIA и второй накопители, формирователь строба анализа, блок сложения, формирователь пробного периода, первый, второй и третий выход.ные ключи, формирователь импульса 25 сброса и блок задания порога, при этом первый вход формирователя вычетов соединен с выходом генератора стандартных импулЬсов, а первый и второй выходы через соответственно пер- О вый и второй накопители подключены к первому и второму входам блока сложения, выход которого через первый выходной ключ объединен с входом порогового блока и первой йыходной шиной устройства, выход генератора тактовых импульсов объединен с третьим входом формирователя вычетов и входом формирователя строба анализа, первый выход которого подключен к 4р второму входу блока стробирования, а второй выход объединен с входом формирователя импульса сброса и вторыми входами первого и второго выходных ключей, третьи входы первого и 45 второго накопителей соединены с первым входом формирователя вычетов, а вторые входы объединены с выходом формирователя импульса сброса и входом формирователя пробного периода, выход которого объединен с вторым входом формирователя вычетов и первыми входами второго и третьего выходных ключей, выход блока задания порога соединен с вторым входом порогового блока, выход которого под" ключен к второму входу третьего выходного ключа и четвертой выходной шине устройства, выходы второго и третьего выходных ключей являются соответственно второй и третьей выходными шинами устройства.

2. Анализатор по п. 1, о т л и— ч а,ю шийся тем, что формирователь вычетов содержит последовательно соединенные первый двоичный счетчик, первый вычитатель и первый ключ, выход которого является первым выходом формирователя вы етов, последовательно соединенные второй двоичный счетчик, второй вычитатель и второй ключ, выход которого является вторым ныходой формирователя вычетов,-а также первый, второй и третий блоки сравнения кодов и элемент ИЛИ, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам третьего и второго блока сравнения кодов, а выход — к второму входу второго двоичного счетчика, причем первый вход формирователя вычетов соединен с вторыми входами первого и второго ключей. а третий вход формирователя вычетов соединен с первыми входами первого и нторого двоичных счетчиков, второй вход формирователя вычетов объединен с первыми входами первого, второго, третьего блоков сравнения кодов и вторыми входами первого и второго нычитателей, выход первого двоичного счетчика объединен с вторыми входами первого и второго блоков сравнения кодов, а выход второго двоичного счетчика подключен к второму входу третьего блока сравнения кодов.

1711089 и, ЮМ+ Т4

t;) т

)(6)

Ц

o, st

-0,5 Т

)(C)

ij

b,5Т

-05Т

) 1711089

Составитель Н. Федоров

Текред И.Иоргентал Корректор Л, Пилипенко

Редактор В. Данко

Заказ 337. Тираж 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, 101