Анализатор спектра

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик о11789868 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17. 10. 77 (21) 2534839/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 231280. Бюллетень Мо 47

Дата опубликования описания 23.12. 80 (511М К„,з

G 01 R 23/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 621.317.757 (088.8) (72) Авторы изобретения

A. И. Солодовников, А. М. Спиваковский и И-.-.И. Канатов

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт, им, В,И, Ульянова (Ленина); (71) Заявитель (5 4 ) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике, в частности к анализаторам спектра электрических сигналов.

Известны анализаторы спектра, содержащие перемножители, генерато- ры базисных функий и вычислитель «11 .

Известные анализаторы позволяют определять коэффициенты разложения входного сигнала по заданной базисной 1О системе функций и не позволяют определять коэффициенты разложения по другим базисным системам функций.

Известны также анализаторы, содержащие блок преобразования вход- 15 ных данных, блоки вычисления кронекеровского произведения, состоящие иэ ключей, сумматоров и вычитателей, блоки задержки, синхронизации и сброса, блок управления и генератор син- 29 хроимпульсов «2) .

Недостатком известных анализаторов.является ограничение спектральных преобразований входного сигнала только классом преобразований Уолша. 25

Цель Изобретения — расширение класса спектральных преобразований.

Указанная цель достигается тем, что анализатор спектра, содержащий блок преобразования входных сигналов, 30 выходы которого подключены ко входам N блоков вычисления кронекеровского произведения, каждый иэ которых состоит иэ двух входный ключей, сумматора и вычитателя, два канала в каждом блоке вычисления, состоящие иэ последовательно соединенных блока синхронизации, блока циклической. задержки и блока сброса и переписи, вход первого из которых подключен к выходу сумматора, вход второго канала подключен к выходу вычитателя, а выходы обоих каналов подключены поочередно к соответствующим входам .входных ключей блоков вычисления кронекеровского произведения, блок управления, вход которого под слючен к выходу генератора синхроимпульсов, один выход соединен со входом блока преобразования входных сигналов, а другой подключен к генератору весовых крэффициентов через блок задания весовых коэффициентов, дополнительно содержит в каждом блоке вычисления кронекеровского произведения две пары умножителей, одни входы каждой иэ которых объединены и подключены к выходам входных ключей, а другие входы подключены к выходам генератора

789868 весовых функций, при этом четные и нечетные входы каждой пары также объединены, входы сумматора подключены к выходам нечетных умножителей каждой пары, входы вычитателя подклю чены к выходам четных умножителей каждой пары, выход сумматора соединС со входом первого канала, а выход вычитателя соединен с входом второго канала.

На чертеже представлена структур ная схема анализатора.

Он состоит из блока 1 преобразо- вания входных данных, блоков. 2 вычисления кронекеровского произведения, входных ключей 3, сумматора 4; вычитателя 5, блоков 6 синхрониза.ции, блоков 7 циклической задержки, блоков 8 сброса и перезаписи, блока

9 управления, генератора 10 синхро» импульсов, генератора 11 весовых коэффициентов, блока 12 задания весовых коэффициентов, умножителей 13.

Блок 1 преобразования входных данных имеет N=2" выходов, из которых каждый 1-ый соединен со входом

i-ro входного ключа 3 управления. 25

Выходы нечетных блоков 8 сброса и перезаписи соединены поочередно с входами первых N/2 ключей 3 управления, а выходы четных — с входами остальных N/2 ключей.

Генератор 11 весовых коэффициентов, выполненный в виде многоканального синусно-косинусного функционального преобразователя, обеспечивает одновременное получение на своих выходах й/2 пар сигналов, разных по величине со sФ и s i n 9», которые опреМ деляют собой весовые коэффициенты.

Каждая пара сигналов cos Ð,è ваап Рк подается соответственно в к-ый блок 2 вычисления кронекеровского произве- 40 дения на вторые входы умножителей

13. Значения углов Р» задаются блоком 12 задания весовых коэффициентов, в качестве которго может быть использован программно-задающий 4$ блок, в память которого записываются значения выбранных углов Р»

Смена значений углов Ф», а соответственно и весовых коэффициентов, формируемых генератором 11, производится по командам, подаваемым в блок

12 с блока 9 управления. 1актовые импульсы на блок управления подаются с генератора 10 синхроимпульсов.

Со вспомогательных выходов этого генератора тактовые импульсы поступают также на входные ключи 3 управления и блоки 6-8 и обеспечивают их синхронную работу.

Анализатор спектров работает сле-. дующим образом. Входной сигнал вводится в блок 1 преобразования входных данных,где он дискретизируется и его отсчеты запоминаются. Управление работой блока 1 осуществляет 6пок 9 управ- 65 линия. С приходом первого тактового синхроимпульса, формируемого в блоке 10, каждый из входных отсчетов с блока 1 поступает через соответствующий входной ключ 3 управления на первые входы двух смежных умножителей 13. Один из них производит перемножение (взвешивание} входного отсчета на весовой коэффициент, равный значению косинуса .выбранного. угла

Ф другой — на весовой коэффициент, » равный значению синуса того же угла.

В каждом блоке 2 входные отсчеты, взвешенные с помощью умножителей

13, попарно суммируются в сумматоре ,4 и вычитаются с, вьМитателя 5.

Далее взвешенные суммы и разности входных отсчетов через блоки б синхронизации поступают на блоки 7 циклической задержки, где они запоминаются, а с приходом следующего тактового синхроимпульса перезаписываются в блоки 8 и поступают на входы ключей 3 управления для рекурсивной процедуры преобразований. Указан-. ная процедура преобразований входных отсчетов циклически повторяется и раз, в результате чего происходит итеративное вычисление спектра входного сигнала в базисе, который определен заданными весовыми коэффициентами соя Рк и sin л. Значения соответствующих спектральных коэффициентов образуются на выходах сумматора 4 и вычитатсля 5 и поступают йа выходные зажимы.

В предлагаемом анализ ..торе спектров матрицы-ядра спектрального преобразования определяются введенными в него генератором 11 весовых коэффициентов, блоком 12 и умножителями 13, соединенными указанным выше способом, и принимают вид: сО5 P» e sin 9»

Иатрица-ядро этого вида так же, как и матрица-ядро преобразования

Уолша удовлетворяет условию ортонормированности при любых заданных углах P»», что создает возможность проводить с помощью предлагаемого устройства спектральный анализ сигналов В широком классе полных систем ортонормированных функций. Задание углов Ф» на каждой рекурсивной процедуре преобразования входных от.— счетов. монет быть различным, что дополнительно расширяет число возможных базисов для спектрального анализа сигналов. Выбор базиса в предлагаемом анализаторе спектров определяется заданием величин углов

Р»E О,X>i).. Например, для получения преобразования в базисе Уолша необходимо задать все углы одинаковыми и равными значению Р»=Ъ /4.

789868

Воэможность перестройки базиСов по практически неограниченному их числу выгодно отличает предлагаемый анализатор спектров от известных.

Это качество позволяет выбирать для анализа сигналов такой базис, который отвечает заданному требованию, например обеспечивает лучшее выделение сигнала на фоне помех или, например, обеспечивает более высокую разрешающую способность при разделении нескольких сигналов. Благодаря указанному качеству предлагаемый анализатор спектров может быть эффективно использован в таких областях как спектральный анализ случайных процессов, обнаружение сигналов на фоне помех, обработка изображений, распознавание образов.

Формула изобретения

7"..алиэатор спектра, содержащий блок преобразования входных сигналов, выходы которого подключены ко входам N блоков вычисления кронекеровского произведения, каждый иэ которых состоит из двух входных ключей, сумматора и вычитателя,два канала в каждом блоке вычисления, состоящие иэ последовательно соединенных блока синхронизации, блока циклической задержки и блока сброса и переписи, вход первого из которых подключен к выходу сумматора, вход нторогo H, i » i eH Bblxo дч вычитателч, а вых .лы :.:.ои» я;— налов подключеш- поочер лно к соответствующим входам входных ключей блоков вычисления кроне керо вского произведения, блок управления, вход которого подключен к выходу гене— ратора синхроимпульсов,один выход соединен со входом блока преобразования входных сигналов,а другой подключен к генератору весовых коэффициентов через блок задания весовых (коэффициентов, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что,с целью расширения класса спектральных преобразований, он дополнительно содержит в каждом блоке вычисления кронекеровского произве15 дения две пары умножителей, одни выходы каждой иэ которых объединены и подключены к выхоцам входных ключей, а другие входы подключены к выходам генератора весовых функций, при этом четные и нечетные входы каждой пары также объединены, входы сумматора подключены к выходам нечетных умножителей каждой пары, входы вычитателя подключены к выходам четных умножителей каждой пары, выход сумматора соединен со входом первого канала, а выход вычитания соединен со входом второго канала.

ИстоЧники информации, Зо принятые во внимание при экспертизе

1. Фрэнкс Л. Теория сигналов.M., 1974, с.63.

2. Патент США 9 3879605, кл. С 06 Г 15/34, 1974.

789868

Составитель A. Орлов

Редактор В. Данко Техред E.Гаврилешко Корректор Е.Папп

Заказ 9032/44 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Х(-3", Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r..Óæroðoä, ул. Проектная,