Дискретно-аналоговый анализатор спектра

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ („) 734578

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл. (22) Заявлено 020) 78 (21) 2562961/18-24 с присоединенИем заявки Йо

G R 23/00

С 06 F 15/34

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1505.80. Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 150580 (53) УДК 681. ЗЗЗ (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.И.Чайковский, В.Я.Краковский и В.Ф.Коваль (71) Заявитель

Институт кибернетики AH Украинской ССР (5 4) ДИСКРЕТНО-АНАЛОГОВЫЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к специалиэированным средствам аналоговой вычислительной техники, предназначенным для спектрального анализа широкополосных детерминированных и слу5 чайных сигналов, Известен спектральный анализатор, содержащий сдвигающий регистр, блоки умножения, усреднения, генераторы гармонических сигналов, компараторы, селекторы счетчика (1) .

Однако устройство характеризуется сложностью и разнородностью аппаратуры.

Известно также устройство для спектрального анализа, содержащее .генератор импульсов, квантователь, вход которого является входом анализатора, а выход соединен со входом ячейки памяти, выход которой подключен к объединенным входам дискретно-аналоговых вычислительных ячеек первой иэ последовательно соединенных матриц, выход ясеек последней матрицы являются выходами анализатора (2)Такое устройство обладает большой сложно тью и низкой точностью. Так, они содержат по N квантователей, N ячеек памяти и И и аналоговых вычислительных ячеек, где N — число одновременно обрабатываемых отсчетов анализируемого сигнала, n — число последовательно соединенных матриц вычислительных ячеек, равное числу итераций быстрого преобразования

Фурье (БПФ). Низкая точность обусловлена необходимостью хранить в ячейках памяти выборки входного аналого-. вого сигнала в течение всего времени анализа равного N4tp где b t — интервал дискретизации.

Цель изобретения — повышение точности и упрощение анализатора, Для достижения поставленной цели в устройство введен формирователь серий тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, первый выход — с управляющим входом,квантователя, а другие выходы подключены к управляющим входам дискретно-аналоговых вычислительных ячеек соответствующих матриц, число ячеек в первой матрице равно основанию первой итерации быстрого преобразования Фурье (БПФ), при этом в каждой иэ последующих матриц вычислительные ячейки объединены s груп734578 пы, число ячеек в группе равно реализуемому в этой матрице основанию быстрого преобразования Фурье, а число групп равно числу ячеек предыдущей матрицы, информационные входы всех ячеек, входящих в одну группу объединены и соединены с выходом соответствующей ячейки предыдущей матрицы.

Дискретно-аналоговые вычислительные ячейки всех матриц содержат два дифференциальных сумматора с сим метрируюшими резисторами и звеньями обратной связи и коммутатор, первый и второй входы которого янляются информационными входами дискретноаналоговой вычислительной ячейки, управляющий вход которой является третьим входом коммутатора, первая и вторая группа выходов которого соединена соответственно с входными резисторами первого и второго диф- 20 ференциальных сумматоров, выходы которых являются соответстзующими выходами дискретно-аналоговой вычислитвльной ячейки, причем число, величина и место подключения входных Резисторов каждого дифференциального сумматора, определяются грифом БПФ.

В дискретно-аналоговых вычислительных ячейках всех матриц, кроме последней, в качестве звеньев обратной связи применены резисторы, а в ячейках последней матрицы применены конденсаторы с параллельно подключенными разрядниками, первый и второй подключены между выходом соответствующего дифференциального сумматора и суммирующей точкой его инвертирующего входа, а третий и четвертый подключены между суммирующей точкой неинвертирующего входа и нулевой шиной, На фиг. 1 представлена блок-схема 40 дискретно-аналогового анализатора спектра комплексных сигналов; на фиг, 2 — схема типовой дискретно-аналоговой вычислительной ячейки, используемой во всех матрицах, кРоме 45 последней; на фиг. 3 — схема типовой дискретно-аналоговой вычислительной ячейки, используемой в последней матрице, Анализатор содержит блок 1 управления с генератором 2 импульсов и формирователем 3 серий тактовых импульсов, квантователь 4.по времени с ячейкой 5 памяти, блоки 6, состоящие иэ дискретно-аналоговых вычислительных ячеек 7 и 8.

Дискретно-аналоговая вычислительная ячейка, используемая во всех матрицах, кроме последней, представляет собой комплексное взвешивающее устройство, коэффициент комплексного Я взвешивания -которого изменяется в соответствии с управляющими импульса- ми.Tj М 1,п-1. Ячейка 7 содержит коммутатор 9, два дифференциальных сумматора 10 с симметрирующими Ре ис- g5 торами 11 (11 ) и резисторами обратной связи 12 .

Дискретно-аналогоная вычислительная ячейка, используемая в последней матрице, представляет собой комплексное взвешивающе-интегрирующее устройство, коэффициент комплексного взвешивания которого изменяется в соответстнии с управляющими импульсами. Ячейка 8 вместо резисторов обратной связи содержит интегрирующие емкости 13, параллельно которым подключены Разрядники 14 (электронные ключи), управляемые импульсом сброса Т,.

Сложность используемых дискретноаналоговых вычислительных ячеек не

Превышает сложности соответствующих аналоговых вычислительных ячеек известного устройства, а их число равное и (=гivr +r; г r >...ig=gП г ! 1Д (2 з " гораздо меньше числа ячеек известного устройства, равного nN. Например в случае r =r =... =r, N=r число и ячеек в " " " раз меньше числа

Р N-I ячеек извест ого устройства, В случае проектирования дискретно-аналогового анализатора для анализа только действительных нходных сигналов использование свойств комплексной сопряженности позволяет уменьшить число ячеек в два раза.

Дискретно-аналоговый анализатор спектра работает следующим образом.

Аналоговый входной сигнал поступает на вход кнантователя 4. Импульсы с генератора 2 блока 1 управления через формирователь 3 стробируют

KF:àhTîBàTåëü 4, Выборочные значения входного сигнала, фиксируемые с частотой следования стробирующих импульсов, подаются на ячейку 5 памяти, где они запоминаются на время

ht (вместо NAt) . Выходное напряжение ячейки памяти поступает на входы ячеек 7 первой матрицы 6. В процессе ввода информации серии тактовых импульсов T Tg g ° ° ° T> с форми» рователя 3 йодаются на вычислительные ячейки соответствующих матриц, осуществляя управление комплексным взвешиванием каждой ныборки сигнала в соответствии с грифом БВФ для каждой из групп гармоник. К концу ввода последней выборки анализируемого сигнала с выходом ячеек 8 последней матрицы снимаются значения ортогональных составляющих комплексного спектра и осуществляется сброс показа ний по сигналу импульса T

Формула изобретения

1. Дискретно-аналоговый анализатор спектра, содержащий генератор импуль734578 сов, квантователь, вход которого является входом анализатора, а выход соединен со входом ячейки памяти, выход которой подключен к объединенным входам дискретно-аналоговых вычислительных ячеек первой иэ последовательно соединенных матриц, выходы ячеек последней матрицы являются выходами анализатора, о т л и ч а ю ш и и ся тем, что, с целью повышения точности и упрощения анализатора, в дискретно-аналоговый анализатор спектра введен формирователь серий тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом генератора им.пульсов, первый выход — с управляющим входом квантователя, а другие выходы подключены к управляющим входам дискретно-аналоговых вычислительных ячеек соответствующих матриц, число ячеек в первой матрице равно основанию первой итерации быстрого преобразования Фурье, пои этом в каждой из последующих матриц вычислительные ячейки, объединены в группы, число ячеек в группе равчо реализуемому в этой матрице основанию итерацчи быстрого преобразования Фурье, а число групп равно числу ячеек предыдушей матрицы, информационные входы всех ячеек, входящих в одну группу, объединены и соединены с выходом соответствующей ячейки предыдущей матрицы.

2, Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что дискретноаналоговые вычислительные ячейки всех матриц, содержат два дифференциальных сумматора с симметрируюшими резисторами и звеньями обратной связи и коммутатор, первый и второй вхоГ(1

woтоРого являются информационными входами дискретно-аналоговой вычислительной ячейки, управляющий вход котоРой является третьим входом коммутатора, первая и вторая группа выходов которого соединена соответственно с входными резисторами первого и второго дифференциальных сумматоров р выходы которых являются со» ответствующими выходами дискретноаналоговой вычислительной ячейки

I причем число, величина и место под-ключения входных резисторов каждого дифференциального сумматора, определяются грифом быстрого преобразования Фурье.

15 3. Устройство по пп, 1, 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что,в дискретноаналоговых вычислительных ячейках всех матриц, кроме последней, в ка, честве звеньев обратной связи примеgQ нены резисторы, а в ячейках последней матрицы применены конденсаторы с параллельно подключенными разрядниками, первый и второй подкЛючены между выходом соответствующего дифференциального сумматора и суммирующей точкой его инвертирующего входа,,а третий и четвертый подключены между суммирующей точкой неинвер.тируюшего входа и нулевой шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мирский С,Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов, Энергия, 1972, 35 с. 264.

2, Авторское свидетельство СССР

9 484528, кл. G 01 R 23/00, 1974 (прототип) .