Многоканальный спектральный ана-лизатор

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii840926

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 1в 64) 360 (22)Заявлено 28.09.79 (21) 2822649/18 24 с присоединением заявки ¹ (51)М. Кл.

G 06 F 15/36 аооударстовииый комитет

СССР ао делам иаобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.06.81. Бюллетень,% 23 (53) УДК681 ° 323 (088.8) Дата опубликования описания 26.06.81 (72) Авторы изобретения

И. И.. Якимович и А. И. Карякин (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНЬЙ СПЕКТРАЛЬНЬЙ АНАЛИЗАТОР

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для построения спектроанализаторов случайных стационарных эргодических сигна5 лов с произвольными законами распределения.

Известны спектроанализаторы, содержащие блок центрирования-квантования генераторы вспомогательных сигЭ о налов, генератор импульсов, коммутатор, блок выбора длины реализации и счетчики.

Недостатком известного устройства является неспособность вычислять взаимные вероятностные характеристики двух случайных сигналов.

По основному авт.св. У 641360 известен многоканальный спектральный анализатор, содержащий два генератора вспомогательных сигналов, подключенный к их выходам блок центрирования-квантования, третий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и входом счетчика тактов, четвертый вход — с выходом счетчика тактов и входом блока выбора длины реализации, пятый вход является входом устройства, а первые два блока центрирования— квантования соединены с первым и вторым входами дешифратора через канальные счетчики связанного с соответствующими выходами коммутатора, вход которого подключен к второму выходу генератора тактовых импульсов, первые входы блока формирования кода аргумента и знака косинуса связаны с выходами счетчика тактов и третьим входом дешифратора, второй вход соединен с вторым выходом генератора тактовых импульсов, выход — с четвертым входом дешифратора, пятый и шестой входы которого соединены с третьим и четвертым выходами блока центрирования-квантования, седьмой вход — с третьим выходом генератора тактовых импульсов, и блок сравнения, 840926 4 второй вход — к выходу генератора 3, третий вход — к первому выходу генератора 4 и входу счетчика 6, четвертый вход — к выходу с номером (m-1) счетчика 6 и входу блока 9, а первый, второй, третий и четвертый выходы блока 1 соединены соответственно с первым, вторым, пятым и шестым входами дешифратора 5. Второй выход

10 генератора 4 подключен ко второму входу блока 7 и входу коммутатора 14, а третий выход — к седьмому входу дешифратора 5. Выходы счетчика 6 с номерами 1,2...,(m"1) соединены соответствеино с первыми входами блока

7„ вторые выходы которого с номерами

1,2,...,m подключены соответственно к первым входам блока 8, вторые входы которого с номерами 1,2,...,(m-1)

20 соединены соответственно с выходами блока 9. Третий, четвертый, восьмой, девятый и десятый входы дешифратора

5 подключены соответственно к первому выходу счетчика 6, первому выходу

25 блока 7, первому выходу блока 8, второму выходу блока 8 и третьему выходу блока 7. Второй, третий, четвертый и пятый выходы дегифрзтора 5 соединены с первыми входами . нальных счетп ков, соответственно, первой

10, втгрой 11, третьей 1? и четвертой 13 группы. Первый выход д шифратора 5 подключен к третьим входам первой 10 и второй 11 группы каналь35 ных счетчиков, а шестой выход — к третьим входам третьей 12 и четвертои 13 группы канальных счетчиков.

Взаимная спектральная плотность

Spy (.) сигналов x(t) и y(t) равна

50 первый выход которого связан с восьмым входом дешифратора, первые входы — со вторыми выходами блока формирования кода аргумента и знака косинуса, а вторые входы — с .выходами блока выбора длины реализации .Д, Однако известный спектральный анализатор позволяет измерять только одну статистическую характеристикуспектральную плотность одного случайного сигнала x(t), что ограничивает область его применения и приводит к достаточно низкому коэффициенту использования.

Цель изобретения — расширение функ циональных возможностей анализатора за счет вычисления взаимной спектраль ной плотности.

Поставленная цель достигается за счет того, что в спектральный анализатор введены третья и четвертая группы канальных счетчиков, первые входы которых соединены соответственно с четвертым и пятым выходами дешифратора, вторые входы подключены к соответствующим выхоим коммутатора а третьи входы счет иков трегьей и четвертой группы подключены к шестому выходу дешифратора, девятый и десятьп входы которого подключены соответственно ко второму выходу блока сравне ния и к третьему выходу блока формирования кода аргумента и знака косинуса и синуса шестой вход блока цент рирования - квантования является вто рым входом многоканального анализагс ра.

На чертеже изображена структурная схема многоканального спектрального анализатора.

Устройство содержит блок 1 центри- 40 рования-квантования, генераторы 2 и 3 вспомогательных сигналов, генератор 4 тактовых импульсов, дешифратор 5, счетчик 6 тактов, блок 7 формирования кода аргумента и знака косинуса и си- 45 нуса, блок 8 сравнения, бпок 9 выбора длины реализации, первую 10, вторую 11, третью 12 и четвертую 13 группы канальных счетчиков и коммутатор 14.

В спектральном анализаторе производится вычисление (2 +1) ординат взаимной спектральной плотности. Выходные случайные стационарные эргодические сигналы x(t) и y(t) подают-, ся соответственно на пятый и шестой входы блока 1. Первый вход блока 1 подключен к выходу генератора 2, = г (R«< ò .R„„<ò>)ÑÎRßòÐ à о

Q q (I) ) (хч () 1 Ух ()) "1 0 > о где С у и Q > синфазная и квадратурная составляющие S >.

R ч — взаимная корреляционная функция сигналов x(t) и y(t).

За оценки суммы и разности взаимных корреляционных функций можно принять суммы

1 У Х УХ g + „- 1 I ф где к = 0,1..

f.>- высшая частота сигналов

x(t) и y(t), 5 840926 6

® — коэффициент пропорционально- ционные входы дешифратора 5 постусти, пают знаковые функции

N — количество усреднений, для разности

51CrN(X.+.Я - ) 51Я И (Х +Я е 1 1,.1 ъ "+к %g,1+ê)

МЯИ (11+Я ф) 51 И(1 к+ 2,1+3 ) СО% g„, Ii=JCQ5 ВJ p=О1,...,2

В блоке 9 формируется двоичный код числа с

Р (1) 61ГИ(Ч}+92 )61Я И(Х1ФК+а„+„) для суммы

=(1) =51Я"И(Xq+g )61 И(У . 1 у )

9 и 9 дополнительные сигналы

® — знак суммирования по модулю 2.

По аналогии с автоспектральной плотностью оценки взаимной спектр, чь- 15 ной плотности можно представить в виде

h . FjK2- " Вес

Cx (j)=Т Е Е» a(- )

Fjx 2 Ь®C )® 4

С (2И}-1) =, Е Е а(-1)

10 1=0 к=о

Gjk Re e д

Q (j)=3д Е Й(- )

j-o к=о 25

G к Р" -< г с} « }> „, -,}, иа „.

1=О К=О где = — — частота ":ld Ko>ор:. ». выj Хм в числяется

° 0 1 2)н-4

1г — коэффициен1 пропорциональности, Прич<:и поло.кительные значения энаKoBhM функций соответствует логической единице (высокий потенциал), а отрицательные — логическому нулю (низкий потенциал). Интервал дискретиэьци}. задается импульсами с первого выхода генератора 4, частота след ..ания которых равна Г =21, .

В счетчике 6 формируется двоичный код числа к — номера такта. Цикл вычисления состоит из (2 +1)-ro такта вычисления с номерами 0,1... 2

Когда в счетчике 6 сформируется код мл-4 числа 2, очередной тактовый импульс с первого выхода генератора

4 очищает счетчик 6, начинается (i+1)-й цикл вычисления.

В блоке 7, с частотой е =(2 +2)+e формируется двоичный код числа Р такого что

F. ф ос „rJ); с, =(и }ми а})

35 квадратные скобки обозн -; ют целую часть числа, а =а (Q„eb)

О, нри К=О, i-четном, 1 — в остальном случаях, }с

-1) = 51@11 COS }},1

45 д -1с (-1) =51Q И 51И О, при к четном, 4 }}1, при к нечетном.

S0

Устройство работает следующим образом.

Входные сигналы x(t) и y(t) центрируются в блоке 1.и в моменты прихода тактовых импульсов на третий и четвертый входы сравниваются с дополнительными сигналами 9 (Й)и 9 (t)> поступающими в блок 1 с генератора

2 и 3. С выхода блока 1 на информаЯ gih 1i <1 N 51h 1tj

2"

I где i — количество импульсов, лоступивших в блок 9 с последнего разрядного выхода счетчика 6.

Двоичные коды чисел и с сравниваются в блоке 8. Если с} с „ то i< (Fag и на восьмой вход дешифратора 5 подается высокий потенциал с,логическая единица ), который разрешает прохождение значения а, сформированного в дешифраторе 5, на третьи входы первой IO и второй 11 группы канальных счетчиков. Если р v g, то i

На третий, четвертый и десятый входы дешифратора 5 подаются соответственно значения k 4, с и d.

На первые входы первой 10, второй 11, третьей 12 и четвертой 13

8409

35 группы канальных счетчиков с выходов дешифратора 5 поступают соответственно значения ЬЮс, (Ь®с)Э1с.1, Яф, (bGkl)6}k4, Канальный счетчик работает в режиме сложения, если на его первый вход поступает низкий потенциал (логический ноль), в противном случае канальный счетчик работает в режиме вычитания.

За один такт вычисления коммута- 10 тор 14 производит поочередное разрешение счета канальным счетчиком с номерами 0,1...,2 первой 10 упН и третьей 12 группы и с номерами

2, 2 — 1,... 2 второй 11 и четвер- 1

М vn yn-4 той 13 группы. Если на третьем входе канального счетчика опрашиваемого коммутатора 14 подан высокий потенциал, то к его содержимому прибавляется плюс или минус единица в зависимости от потенциала, поданного на его первый вход. В противном случае содержимое канального счетчика не изменяется.

3a N циклов в j-ых канальных счет- 5 чиках первой 10, второй 11, третьей

12 и четвертой 13 группы формируются соответственно числа

Ик .

„1Ьес

j=P к=О

Ьеc)eK„; м.=Т a(")

1=о

Ь)к 2.

H,= E 5 о(„ ьеа

j=p к=о

G ê 1 "

Н K Е ()(bed)e1

1=0 К=О

Для получения оценок синфазной 4о

С у (j ), 1ху (2 - j ) и квадратурной

Оу (j) и g > (2 -j), составляющих взаимной спектральной плотности, достаточно полученные соответствующие

26 8 значения умножить на коэффициент пропорциональности у

Введение несложных элементов (третьей и четвертой группы канальных счетчиков) и дополнительных соединений позволяет вычислять как взаимную так и автоспектральную плотность, что расширяет функциональные возможности, применение и увеличивает коэффициент использования предлагаемого многоканального спектрального анализатора по сравнению с известным устройством при относительной простоте аппаратурного решения.

Формула изобретения

Многоканальный спектральный анализатор по авт.св. N- 641360, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вычисления взаимной спектральной плотности, в спектральный анализатор введены третья и четвертая группа канальных счетчиков, первые входы которых соединены соответственно с четвертым и пятым выходами дешифратора, вторые входы подключены к соответствующим выходам коммутатора,третьи входы счетчиков третьей и четвертой группы подключены к шестому выходу дешифратора, девятый и десятый входы которого подключены соответственно ко второму выходу блока сравнения и к третьему выходу блока формирования аргумента и знака косинуса и синуса, шестой вход блока центрирования-квантования является вторым входом спектрального анализатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N - 641360) кл. 6 06 F 15/36, 1978.

840926

Составитель В. Жовинский

Редактор Н. Пушненкова Техред Корректор Г. Решетиик

Заказ 4769/74 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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