Устройство выделения спектра сигнала и его основной частоты

 

(„)705502

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБЬЕТЕ Н ИЯ

Союз Советскмх

Социалистических

Республик

Ф

Г с, 1, (К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (51)M. Кл.

G 10 | 1/02 (22) Заявлено 11.10.77 (21) 2536790/18-10 с присоединением заявки Ю— (23) Приоритет—

Гааудвратаеииый камитет

СССР па делам изебретений и аткрытий (53) УДК 534.86 (088.8) Опубликовано 25.12.79, Бюллетень М 47

Дата опубликования описания 25.12.79 (72) Автор изобретения

Н. П. Козле нко

Московский ордена Леййна и ордена Трудового Красного

Знамени государственный университет им. М. В. Ломоносова (71) Заявитель

I (54) УСТРОЙСТВО ВЫДЕЛЕНИЯ СПЕКТРА СИГНАЛА И ЕГО ОСНОВНОЙ

ЧАСТОТЪ|! 2

Изобретение относится к приборостроению . ме этих устройств и чувствительностью к выи может быть использовано в акустике при . падениям отдельных гармонических составляюпоследованиях различных сигйалов. = . --щих сигнала, особенно низкочастотных. ИзвестИзвестно устройство выделения основной ные устройства не могут достаточно эффективчастоты из речевого сигнала, состоящее йз па-" но анализировать почтипериодические сигналы раллельных каналов, каждый из которых с6- и выделять их спектр. держит последовательно включенные полосовой Цель изобретения — повышение достоверфильтр и детектор, выходы которых"йодклю- " "- ности выделенйтГ"сиЖй|бе(и расширение функчены к сумматору, соединенйому «с выделке= циональных возможностей устройства. лем основной частоты (1).. Это достигается за счет того, что устройство

Наиболее близким по техническ(эй сущностй вьщеления спектра сигнала и его основной часк предложенному является устройство выделе- . тоты снабжено блоком установки масштаба врения спектра сигнала и его основйой частоты, мели, амплитудным модулятором, датчиком включающее блок выходной ййформацйи и " " масштаба времени и блоком коммутации. соединенные последовательно спектроаналйза- — Блок установки масштаба времени, амплитуд15 тор, сумматор и.вьщелитель Фййймума (2). ный модулятор и спектроанализатор включеНедостатками этих устройств" являтотся низ- ны последовательно, управляющие входы даткая достоверность выделения бйгйыов,"а Ик- " "чика масштаба времени и блока установки же ограниченные функциональные воэможнос масштаба времени подключены к управляющети устройства. Недостаточная т|ойехоустфйчи- му выходу блока выходной информации, вход

20 вость и достоверность вызваны сильным влия- которого через блок коммутации соединен с нием помех на моменты перехода"ЧфИ (11йь "," " вторым выходом датчика масштаба времени. напряжения на выходе фильтров, а также зо- Второй выход блока установки масштаба вренами нечувствительности в фйльтровой сйсте- мени подключен к вторым входам амплитудного модулятора, спектроанализатора, блока выходной информации и выделителя максимума, выход которого подключен к второму входу блока коммутации. Спектроанализатор выполнен в виде каналов, параллельно включенных по входу, каждый из которых состоит из включенных последовательно фильтра, выпрямителя и интегратора, выходы каналов сгруппированы и в каждой группе подключены к соответствующим входам групповых сумматоров и, одновременно, к входам ключей сброса, управляющие входы которых соедииены между собой, со вторым выходом блока установки масштаба времени с управляющим входом порогового элемента, подключенного к выходу групптового сумматора.

На фиг. 1 изображена структурная схема предложенного устройства; на фиг. 2— структурная схема группы каналов спектроанализатора; на фиг. 3 — выделитель максимума; на фиг. 4 — пример выполнения блок выходной информации (пример выполнения).

Устройство выделения спектра сигнала и его основной частоты состоит из блока 1 установки масштаба времени, один выход которого через амплитудный модулятор 2, спектроанализатор 3 и сумматор 4 подключен к одному иэ входов выделителя 5 максимума, а второй выход блока 1 установки масштаба времени 1 подключен к вторым входам амплитудного модулятора 2, спектроанализатора

3, выделителя 5 максимума и блока 8 выходной информации. Блок 1 установки масштаба времени также соединен с датчиком 6 масштаба времени, выход которого через блок 7 коммутации соединен с блоком 8 выходной информации, второй выход которого подключей к вторым входам датчика 6 масштаба времени н блока 1 установки масштаба времени, а выход выделителя 5 максимума соединен с вторым входом блока 7 коммутации. Спектроанализатор 3 состоит из ряда параллельно включенных по входу каналов. Каналы объединены в группы. Одна из групп каналов спектроанализаТора изображена на фиг. 2. Каждый канал спектроаналиэатора состоит из включенных последовательно фильтра 9(9, 9", 9" ), выпрямителя 10(10, 10" ) и интегратора 11 (11, 11", 11 "). Входы фильтра 9 соединены между собой и с входом спектроанализатора

3, а выходы интегратора 11 подключены к соответствующим входам группового сумматора 12 и к входам ключей 13 сброса, управляющие входы которых соединены между собой с вторым выходом блока установки масштаба времени и с управляющим входом порогового элемента 14, подключенного к выходу группового сумматора 12. Выделитель макси05502 4 мума 5 (фиг. 3) может быть выполнен в виде последовательно включенных диода 15 конденсатора 16 и регистра 17. Конденсатор

16 зашунтирован ключем 18 сброса. Блок. 8 выходной информации может быть выполнен в виде зарядных конденсаторов 19 и 20, шунтирующнх его вход и выход. Конденсаторы

19 и 20 соединены через последовательно включенные усилитель постоянного тока 21 и электронный ключ 22. Блок 1 установки масштаба времени представляет собой сочетание Носителя информации с записывающим и воспроизводящим устройством. В аналоговом исполнении этот блок реализуется, например, в виде магнитофона с вращающимися магнитными головками, магнитного диска, потенциалоскопа и т.п., в аналого-дискретном исполненни — в виде сочетания регистра оперативной памяти, записывающего и воспроизводя20 щего узлов, управляемых тактовыми импульсами от соответствующего импульсного генератора (частота импульсов определяет скорости записи Чз и воспроизведение Чв). Блок 1 производит установку масштаба временной оси анализируемого сигнала. Этот масштаб опчв ределяется коэффициентом масштаба Км=,„ чр

Датчик 6 масштаба времени является функциональным генератором, например генератором ступенчатого напряжения. Выходное наЗ0 пряжение датчика масштаба задает скорость записи Чз или воспроизведения Чв, например, путем воздействия на регулятор относительной скорости носителя информации и записывающего или воспроизводящего узла (при анало35 говом исполнении блока 1), или путем воздействия на частоту генератора импульсов, определяющего скорость Vs или Чв (при аналого-дискретном исполнении блока 1). Амплитудный модулятор 2 представляет собой

40 управляемый аттенюатор с встроенными функциональным генератором (например в виде генератора пилообразного напряжения, соединенного на управляющий вход аттенюатора через нелинейную цепь на диодах). Запуск и

45 останов генератора осуществляется управляющими импульсами от блока 1 установки масштаба времени, генерируемыми в нем в моменты начала и конца общего цикла считывания.

S0 Устройство работает следующим образом. . При аналого-дискретном исполнении блока

1 установки масштаба времени при Vs =Const и Чс = чаг сигнал, поступающий на вхрд блока 1 установки масштаба времени, записывает55 ся в нем в регистр оперативной памяти. Участок сигнала длительностью tg<, равной (или кратнои) значению периода T = — гипотетих. ч »

Щ

М яв1

5 фдд " 705502 6 ческой основной частоты f" сигнала, воспро- ся и непрерывно. При этом шйрина полосы изводитса со скорсстъю Vn тле "j==" З; с,:3:.; пропусканиа ИФ; филыров р устанавливает.

-., ).. ° -,с .« ггюшш, „мвагв)ш из нескольких элементарных (т.е. одиократ- троанализатор 3 работает следующйм образом. ...) --......, ...клюй ааю-.- „ы, „* юштзвншг кгвтшшвюВВвагъ к

j-ом объединенном цикле воспронз еде ра- "де интегратора Г. Это позволяет учесть инСО " " .-. "= формацию об участках спектра, находящихся вен 1 м. ч ч где 0 - знтачсесйисед стУпен Ip вне полосы пропускания традиционного гре— бенчатого фнльт а в виде каналов с фнльтчатого напРЯжениЯ на j îé стУпЕни эацаетсЯ . Ром 9", выпрямителем 10" и интегратором датчиком 6 масштаба вРемени: С вЂ” констан- 11" . сли результирующее напряжение на выта ПРИ некотоРОМ значе " j - j выполи»- ходе группового сумматора 12 превышает некоторый порог, устанавливаемый напряжеииф, — с 1 . g. ф.+g ° ем на управляющем входе порогового элемен Ф; . --- - --- у

1 М1 1 1 та 14, то это результирующее напряжение постугде >54; — полоса пРопУсканнЯ I-го фильтРа 9". пает на сумматор 4. Ключи 13 сбро а служат

На выходе блока 1 Установки масштаба вре- для установления нулевого напряжения на вымени РеализУетсЯ отрезоВ KDMIIIIeKca Сит сУСиош- ходах интеграторов ll, ll" и ll" после проидальиых напряжений с частотаЪИ Р1 Р - кото-: ведения очередного замера напряжений.

Рый проходЯ через амплитудйсйй модУЛ»тор . Предложенное устройство позволяет значи2, пРиобРетает колоколообразтнь и вцц и йо-,...=.. тельно повысить помехоустойчивость устройстстУпает на спектРО изатор.з.. СУмма выход". Ва, достоверн вьщеле„я сигнмов, р ных напРЯжений спектРоанализатора 3 пРи Q5 рить функциональные воэможности устройства

j = j> имеет на выходе сумматора=-4 макси и может быть использовано в устронствах ремальное значение." Выделитель "максимума 5 . чевой связи человека с машиной, для идентисвоим выхоДиым напРЯжением"открывает элект фикации человека по IOJIocy в подво ной .Ронный блок 7 коммУтации -Вс»кии Раз ког акустике, для выделения специфических сигДа напРЯжение на выхоДе СУмыатгоРа 4 повью 30 палов прир дных явлений и в дру х целях. ется. Через блок 7 коммутаций" йриы з16Ф o=" исходит перезаряд конденсатора 19 в бйоке 8 Ф о р м у л а и з о б р е т е и и я выходной информации. После йрохождения аб1, Устройство выделения спектра сигнала солютного максимума блок 7 коммутации ран его основной частоты, включающее блок зомкн и напряжение на конденсаторе 19 бозо НУт " на Р Ю-- — Р --, 35 выхо,.ой информа,.и и соедине,ые. ледо лее не изменяется до конца объединеййого igac— - вательно спектроанализатор, сумматор и выдела, когда концевым импульсом с выхода блолнтель максимума, о т л и ч а ю щ е е с я ка 1 становки масштаба времени открывает -ка 1 установки тем, что, с целью повышения достоверности ся ключ 22 и напряжение на"конфенссМЬре" 19 выделения сигналов и расширения функциоче ез силитель 21 постоянного тока заряжает 40 нальных возможностей устройства, оно снабконденсатор 20. На выходе блока 8 вйходйои жено блоком установки масштаба времени, ин о мации запоминается значе)ййе 043, опреамплитудным модулятором, датчиком масштаделяющее основную частоту сйгнапа1„= = ба времени и блоком коммутации, причем датчик масштаба времени, блок установки

ЧЕИНя аМПЛИтуд СПЕКтра ВЫдЕдпдЕййОмтб Сбббпапа 45 МаСШтаба ВРЕМЕНИ, аМПЛИтудНЫй МОдуяятОр на выходах фильтров 9 (фиг. 2) прй 1 = 1 ф и спектроанализатор включены последовательзапоминаются в ячейках памяттй и йь воЖтс» " но, управляющие входы датчика масштаба на многоконтактный разъем спмектыроанъашл@Г времени и блока установкй масштаба време3, При Чв = Const и Чз = Фаг работа устрои- ни подключены к управляющему выхоцу блоства происходит аналогично вь1Ш6опИИйпому 50 ка выходной информации, вход которого чепри зтом объем регистра ойратйвнон памятй рез блок коммутации соединен с вторым вы(или соответствуюшего ухастска мштбшнои леи. ходом датютка масштаба времени, второ)т вы. ты), с которого производитси "восйройзвбдб= хбд-блока установки масштаба времени подние в блоке 1 установки масштаба времени ключен к вторым входам амплитудного моможет быть минимизирован "ЛИТЬ "оЗФИрррГ 11Фй дулятора, спектроанализатора, блока выходной информации и вьщелителя максимума, одом Т = — . Выходное налрлиение U

I мин

j выход которого подключен к второму входу датчика 6 масштаба времени может изменять- блока коммутации.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что спектроанализатор выполнен в виде каналов, параллельно включенных по входу, каждый из которых состоит иэ вклю. ченных последовательно фильтра, выпрямителя и интегратора, выходы каналов сгруппированы и в каждой группе подключены к соответствующим входам групповых сумматоров и, одновременно, к входам ключей сброса, " управляющие входы которых соединены между собой, с вторым выходом блока установ705502 8 ки масштаба времени, и с управляющим входом порогового элемента, подключенного к выходу группового сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сборник "Вокодерная. телефония" под ред. проф. А. А. Пирогова, "Связь", 1974, с. 72.

2. Патент CIIIA No 3496495, кл. 324--77, 1969 (прототип) .

705502

Составитель В. Мусазлян

ТехредО.Андрейко Корректор М. Шароши

Редактор А. Шмелькин

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

Закаэ 8038/54 Тираж 452 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

1I3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5