Анализатор спектра

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в анализаторах спектра, работающих на методе синхронной фильтрации. Цель изобретения - повышение быстродействия. Цель достигается введением в устройство восьми запоминающих регистров 9-16, четырех цифровых компараторов 17-20, двух цифровых арифметических устройств 21 и 22, двух цифровых устройств 23 и 24 сравнения, логического элемента И 25, RS-триггера 26, одновибратора 27 и генератора 8 тактовых импульсов. Устройство содержит также перемножители 1 и 2, фильтры 4 и 5 нижних частот, аналого-цифровые преобразователи 6 и 7, генератор 3 моногармонических ортогональных сигналов, цифровую вычислительную машину 28 и регистрирующую аппаратуру 29. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5ц5 G 01 R 23/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (лЭ 4 (гд

Ql 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4677332/21 (22) 11,04.89 (46) 30,05,92. Бюл. М 20 (71) Ивановский энергетический институт им. В.И. Ленина (72) И.А. Кашманов, С.С. Кораблев, О.В. Лушин, Н.П. Дубинин, С.В. Черненький и Ф.Б.

Огурцов (53) 621.317(088.8) (56) Вибрации в технике: Справочник. М:

Машиностроение, 1981, т. 5, 341 — 346. (54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в анализаторах спектра, работающих на меИзобретение относится к измерительной технике, в частности к анализаторам спектра, работа которых основана на методе синхронной фильтрации.

Целью изобретения является повышение быстродействия.

Схема анализатора спектра представлена на чертеже.

Анализатор содержит электронные перемножители 1, 2, генератор 3 моногармонических ортогональных сигналов (ГМОС), фильтры 4, 5 низких частот (ФНЧ), аналогоцифровые преобразователи (АЦП) 6, 7, генератор 8 тактовых импульсов (ГТИ), запоминающие регистры 9 — 16, цифровые компараторы 17 — 20, цифровые арифметиче.ские устройства 21,22,цифровые устройст- . ва сравнения 23, 24, элемент И 25, триггер

26, одновибратор 27, регистратор в виде тоде синхронной фильтрации, Цель изобретения — повышение быстродействия. Цель достигается введением в устройство восьми запоминающих регистров 9 — 16, четырех цифровых компараторов 17 — 20, двух цифровых арифметических устройств 21 и 22, двух цифровых устройств 23 и 24 сравнения, логического элемента И 25, RS-триггера 26, одновибратора 27 и генератора 8 тактовых импульсов. Устройство содержит также перемножители 1 и 2, фильтры 4 и 5 нижних частот, аналого-цифровые преобразователи

6 и 7, генератор 3 моногармонических ортогональных сигналов, цифровую вычислительную машину 28 и регистрирующую аппаратуру 29. 1 ил, цифровой вычислительной машины (ЦВМ)

28 и регистрирующей аппаратуры 29.

Исследуемый сигнал подается на первые входы электронных перемножителей 1, 2. Первый выход ГМОС 3 подключен к второму входу электронного перемножителя 1, второй выход ГМОС 3 подключен к второму входу электронного перемножителя 2. Управляющий вход ГМОС 3 подключен к первому выходному порту ЦВМ 28.

Регистрирующая аппаратура 29 подключена к второму выходному порту ЦВМ 28, Выходы электронных перемножителей 1, 2 подключены соответственно к входам ФНЧ

4, 5. Выходы ФНЧ 4, 5 подключены соответственно к входам АЦП 6, 7. Управляющий вход ГТИ 8 подключен к третьему выходному парту ЦВМ 28, первый выход ГТИ 8 подключен к стробирующим входам АЦП 6, 7 и к первым тактовым входам запоминающих

1737357

+ ф В s itt (sS i I + tPI), J— = 1 устройства 22. Выход регистра 16 подклю- 25

55 регистров 9 — 16, второй выход ГТИ 8 подключен к третьему входу элемента И 25, третий выход ГТИ 8 подключен к второму входу сброса триггера 26 и к третьему входному порту ЦВМ 28. Выход АЦП 6 подключен к информационным входам регистров

9 — 12 и к первым входам цифровых компараторов 17, 18. Выход АЦП 7 подключен к информационным входам регистров 13 — 16 и к первым входам цифровых компараторов

19, 20, Выход регистра 9 подключен к второму входу цифрового компаратора 17 и к первому входу арифметического устройства 11.

Выход регистра 10 подключен к второму входу цифрового компаратора 18 и к второму. входу арифметического устройства 21.

Выход регистра 11 подключен к второму входу устройства сравнения 23, Выход регистра 13 подключен к второму входу устройства сравнения 24. Выход регистра 14 подключен к третьему входу устройства сравнения 24. Выход регистра 15 подключен к второму входу цифоового компаратора 19 и к первому входу арифметического чен к второму входу цифрового компарэтора 20 и к второму входу арифметического устройства 22. Выход арифметического устройства 21 подключен к первому входу устройства сравнения 23 и к первому входному порту ЦВМ 28. Выход арифметического устройства 22 подключен к первому входу устройства сравнения 24 и к второму входному порту ЦВМ 28. Прямой выход компаратора

17 подключен к первым входам разрешения записи регистров 9 и 13. Инверсный выход компаратора 18 подключен к первым входам разрешения записи регистров 10 и 14.

Прямой выход компаратора 19 подключен к первым входам разрешения записи регистров 11, 16. Выходы устройств сравнения 23, 24 подключены соответственно к первому и второму входам элемента И 25, Выход элемента И подключен к первому входу сброса

RS-триггера 26. Вход установки RS-триггера

26 подключен к четвертому выходному порту ЦВМ 28. Выход триггера 26 подключен к входу одновибраторэ 27, четвертому входному порту ЦВМ и к вторым входам разрешения записи регистров 9 — 16. Инверсный выход одновибратора 27 подключен к вторым тактовым входам регистров 9 — 16, Анализатор работает следующим образом.

Сигнал на входах электронных перемножителей 1, 2, состоящий из исследуемого периодического сигнала и сосредоточенной помехи можно представить в виде ряда

Фурье как

U (S) =, At Stn (Itttt i I +P) +

N где,) A) sin (во i с + p) — исследуемый

I =1 периодический сигнал;

BJ sin (й4 J t +pj) — сигнал помеi=1 хи.

Электронные перемножители 1, 2 перемножают сигнал на опорные моногармонические ортогональные сигналы с выходов генератора 3 с.sin с(),т и с cos erat. На выходах электронных перемножителей при этом получают сигналы U1(t) и 02(т), где

Ф ) =. - Я""С В В(()о -()О)() (р)+-А; С Вn((g,1 (),)g t(JI ))

f, Z (g Bj с si i(((t) Ij (t)î 1Ô()j)+p Bj c ь1п(М s(t)s)1 +(pj)) 7 4И*с я"гcm5(((t)о (t)î) ÷ I A, c cd(Q„I+(s)II)t+(p;.

, ЯВ с со5((Я,)-(s)ol kt(jtj j+рВ) с cod(((l)sj+(D<)6+ (р )), Фильтры низких частот 4, 5 ограничивают сигналы U1(t) и Uz(t) в частотной области от 0 до â . Сигналы на выходах фильтров 4, 5 U4(t) и U5(t) будут иметь вид

U4(t)= — А) C sin p1 + — В С °

1 . 1

2 2 sin (в1 — в,) t+cp1);

Us(t) = — А1 С. cos rp1 + — В1 С

1 1

2 2

" cos ((cr)1 — No) С + (р1) .

АЦП 6, 7 преобразуют сигналы U4(t) и

U5(t) в цифровой код с частотой преобразования, определяемой частотой тактовых импульсов fn с первого выхода ГТИ 8. В начале процесса измерения сигнал пуска с четвертого выходного порта ЦВМ 28 поступает на вход установки RS-триггера 26, который при этом срабатывает, и сигнал с выхода RSтриггера поступает нэ вторые входы разрешения записи регистров 9-16 и разрешает запись информации с выходов АЦП 6, 7 в регистры 9 — 16, а также запускает одновибратор 27, Сигнал с выхода одновибратора поступает на вторые тактовые входы регистров 9-16 и осуществляет начальную запись информации в эти регистры. Цифровой компаратор 17 сравнивает текущее значение сигнала на выходе АЦП 6 и значение, хранящееся в регистре 9. Если текущее значение

1737357

U I с5iiйц+ В c

1, <

9 Я р )

0 ) (g ., c 5i Y) (P

0 =-A С 5 йф--5;C ! (U(, А; с 5 и 8< ) (Ц А, с со5ц,)

<5 2 й1 с с05ф+ Ь,с (0 (4= Аi с сс5Ц, j

1, =-4,с co6g В,.с, <

Арифметические устройства 21 и 22 определяют полусумму значений, хранящихся соответственно в регистрах 9, 10 и 15, 16.

При этом на выходах арифметических устройств соответственно будут значения

09+010 1

О21 = = — A„с з1п 01;

022 2 А с соз p1

015 + 016 1

Устройство сравнения 23 сравнивает цифровые коды с выходов арифметического устройства 21 и регистров 11, 12, Аналогично работает устройство сравнения 24, Если цифровые коды на входах устройств сравнения равны, то на их выходах появляется высокий уровень и очередной тактовый импульс с второго выхода ГТИ 8 проходит через элемент И 25 и сбрасывает RS-триггер

26 в исходное состояние. Сигнал с выхода триггера поступает на четвертый входной порт ЦВМ 28, сигнализируя об окончании процесса измерения. При этом ЦВМ осуществляет через первый и второй входные порты прием данных с выходов арифметических больше, чем хранящееся в регистре, то сигнал с прямого выхода компаратора 17 разрешает запись новых значений с выходов

АЦП 6, 7 соответственно в регистры 9 и 13.

Цифровой компаратор 18 сравнивает текущие значения сигнала на выходе АЦП 6 и значение, хранящееся в регистре 10, Если текущее значение меньше, чем хранящееся в регистре, то сигнал с инверсного выхода компаратора 18 разрешает запись новых значений с выходов АЦП 6, 7 соответственно в регистры 10 и 14. Запись в регистры осуществляется по сигналу на первых тактовых входах регистров с первого выхода ГТИ

8. Таким образом осуществляется поиск максимального и минимального значений сигнала в первом канале обработки, а также значений сигнала во втором канале обработки в те моменты времени, когда сигнал в первом канале был максимален или минимален. Аналогично работают компараторы

19, 20 и регистры 11, 12, 15, 16.

Если время измерения превышает вели2л чину, в регистрах 9 — 16 будут xpaN1 — Nb ниться соответственно значения

55 зователя подключен к информационным входам первого, второго, третьего и четвертого запоминающих регистров и к первым входам первого и второго цифровых компараторов, выход второго аналого-цифрового преобразователя подключен к информационным входам пятого, шестого и восьмого запоминающих регистров и к первым входам третьего и четвертого цифровых компараторов, выход первого запоминающего регистра подключен к второму входу первого цифрового компаратора и к первому вхоустройств, производит их дальнейшую обработку по известным алгоритмам и выводит результаты на регистрирующую аппаратуру 29. Период сигнала с третьего

5 выхода ГТИ 8 определяет максимально до-. пустимое время измерения. Если в процессе получается ошибочный результат и равенство величин на входах устройств сравнения 23 и 24 не будет достигнуто, сиг10 нал с третьего выхода ГТИ 8 сбрасывает

RS-триггер 26 в исходное состояние и поступает на третий входной порт ЦВМ, сигнализируя об ошибке в измерениях.

Формула изобретения

15 Анализатор спектра, содержащий генератор моногармонических ортогональных сигналов, две цепи из последовательно включенных с входом устройства электронного перемножителя, фильтра низких частот

20 и аналого-цифрового преобразователя, и регистратор, первый и второй входы генератора моногармонических ортогональных сигналов подключены соответственно к вторым входам первого и второго электронного

25 перемножителей, управляющий вход генератора моногармонических ортогональных сигналов подключен к первому выходу регистратора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, анали30 затор снабжен восемью запоминающими регистрами, четырьмя цифровыми компараторами, двумя цифровыми арифметическими устройствами, двумя цифровыми устройст35 вами сравнения, логическим элементом И, RS-триггером, одновибратором и генератором тактовых импульсов, управляющий вход генератора тактовых импульсов подключен к второму выходу регистратора, пер40 вый выход генератора тактовых импульсов подключен к стробирующим входам аналого-цифрового преобразователя и к первым тактовым входам запоминающих регистров, второй выход генератора тактовых импуль45 сов подключен к первому входу элемента И, третий выход — к первому входу сброса RSтриггера и к первому входу регистратора, выход первого аналого-цифрового преобра1737357

Составитель В.Величкин

Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Редактор М.Циткина

Заказ 1888 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ду первого цифрового арифметического устройства, выход второго запоминающего регистра подключен к второму входу второго цифрового компаратора и к второму входу первого цифрового арифметического устройства, выход третьего запоминающего регистра подключен к первому входу первого цифрового устройства сравнения, выход четвертого запоминающего регистра подключен к второму входу первого цифрового устройства сравнения, выход пятого sanoминающего регистра подключен к первому входу второго цифрового устройства сравнения, выход шестого запоминающего регистра подключен к второму входу второго цифрового устройства сравнения, выход седьмого запоминающего регистра подключен к второму входу третьего цифрового компаратора и к первому входу второго цифрового арифметического устройства, выход восьмого запоминающего регистра подключен к второму входу четвертого цифрового компаратора и к второму входу второго цифрового арифметического устройства, выход первого цифрового арифметического устройства подключен к третьему входу первого цифрового устройства сравнения и к второму входу регистратора, выход второго цифрового арифметического устройства подключен к третьему входу второго цифрового устройства сравнения и к третьему входу регистратора, выход первого цифрового

5 компаратора подключен к первым входам разрешения записи первого и пятого sanoминающих регистров, выход второго цифрового компаратора подключен к первым входам разрешения записи второго и шес10 того запоминающих регистров, выходтретьего цифрового компаратора подключен к первым входам разрешения записи четвертого и седьмого запоминающих регистров, выход четвертого цифрового компаратора

15 подключен к первым входам разрешения записи третьего и восьмого запоминающих регистров, выходы цифровых устройств сравнения подключены соответственно к второму и третьему входам элемента И, вы20 ход элемента И подключен к второму входу сброса Rs-триггера, вход установки RSтриггера подключен к третьему выходу регистратора, выход RS-триггера подключен к входу одновибратора, к четвертому входу ре25 гистратора и к вторым входам разрешения записи всех запоминающих регистров, выход одновибратора подключен к вторым тактовым входам всех запоминающих регистров,