Устройство для анализа периодических сигналов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЩДТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик

Опубликовано 30.1182 Ьюллетеиь М 44 Дата опубликования описания 30.11.82 ($4}hh Rn з

G 01 R 23/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (331УДК 621,317. .757 -088.8) (72) Автор - изобретения

Е. В. Сосновский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ПЕРИОДИЧЕСКИХ

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь эовано для анализа сигналов в радио- . локационных и навигационных системах.

Известны устройство для анализа сигналов, содержащее генератор. функций уолша,l аналого-цифровой преобразователь и реверсивньп) счетчик (1).

Недостатком такого устройства является ограниченная точность измерений из-эа нестабильности генератора тактовых импульсов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее анализатор спектра Фурье-Уолша и цепь синхронизации, состоящую йэ фильтра, усилителя, детектора, интегратора и ди нберенцируищей цепочки f23.

Недостаток укаэанного устройства заключается в ограниченной точности измерений иэ-эа наличия частотноэависимой модуляции сигналов цепи синхронизации.

Цель изобретения - повышение точности анализа.

Указанная умть достигается тем, что в устройство для анализа .периодических сигналов, содержащее последовательно соединенные источник сигнала, полосовой Фильтр и усилительограничитель, а также анализатор спектра;Фурье-уолша, один вход которого соединен с выходом источника сигнала, дополнительно введены формирователь интервала ортогональности функций Уолша и последовательно соединенные компаратор кода, первый триггер, элемент задержки, второй

10 триггер, блок импульсно-базовой автоматической подстройки частоты и элемент совпадения, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, а выход - со вторым входом анализатора спектра фурье-уолша, выход которого через формирователь интервала ортогональности функций

Уолша связан со вторыми входами первого и второго триггеров, при этом выход усилителя-ограничителя соеди20 нен со вторым входом блока импульснофазовой автоматической подстройки частоты, второй выход которого соединен со входом коипаратора кода.

При этом блок импульсно-фазовой

25 автоматической подстройки частоты содержит последовательно соединенные элемент совпадения, импульсно-фазовый детектор, второй элемент совпадения, реверсивный счетчик, цифро30 аналоговый преобразователь, управи978066 тель частоты, подстраиваемый генератор, усилитель-ограничитель, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, двоичный делитель частоты и третий элемент совпадения, выход которого подключен ко второму входу импульсно-фазового детектора, а также генератор импульсов, подключенный ко второму входу реверсивного счетчика, третий вход которого соединен со вторым выходом импульсно-фазового де-)0 тектора, причем выход делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к первому выходу блока, выход усилителя-ограничителя соединен со вторым входом второго элемента совпадения, выход реверсивного счетчика подключен ко второму выходу блока, вторые входы первого и третьего элементов совпадения объединены и подключены ко второму входу блока, первый вход которого соединен с первйм входом первого элемента совпадения.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.

Устройство содержит источник 1 сиг2 нала, полосовой фильтр 2, усилительограничитель 3, анализатор 4 спектра

Фурье-уолша, формирователь 5 интерва ла ортогональности функций Уолша, компаратор б кода, первый триггер 7, элемент 8 задержки, второй триггер -9, блок 10 импульсно-фазовой автоматической подстройки .частоты (БИФАПЧ) и элемент 11 совпадения.

БИФАПЧ 10 содержит соединенные 35 в кольцо третий элемент 12 совпадения, импульсно-фазовый детектор 13 (ИФД), второй элемент 14 совпадения, реверсивный счетчик 15, цифро-аналоговый преобразователь 16 (ПКН), уп- ф) равитель 17 частоты подстраиваемйй генератор 18, усилитель-ограничитель

19 и делитель 20 частоты, состоящий из последовательно соединенных делителя 21 с переменным коэффициентом деления и двоичного делителя 22, а также первый элемент 23 совпадения и генератор 24 импульсов.

Устройство работает следующим обра зом.

Сигнал с выхода источника 1 сигнала поступает в полосовой фильтр 2 и далее ограничивается усилителем-ограничителем 3. Импульсы с выхода последнего через элемент 23 совпадения, открытый потенциальным сигналом с выхо-55 да триггера 9 при установке его в нулевой состояние, поступают на один вход ИФД 13 (триггер 9 устанавливается в нулевое состояние периодически в процессе работы устройства сигна-, 60 лом с выхода формирователя 5 интервала ортогональности Аункций Уолша);

На другой вход ИФД 13 через элемент

12 совпадения, открытый тем же сигналом триггер 9, поступает импульсный 65 сигнал, представляющий собой ограниченный усилителем-ограничителем 19 сигнал с выхода подстраиваемого генератора 18, частота которого может в достаточно широких пределах изменяться при изменении управляющего паграметра управителя 17 частоты, управляемого напряжением с выхода ПКН 16.

Реличина частотного рассогласования входного и опорного сигналов преобразуется в ИФД 13 в импульсный сигнал, длительность которого пропорциональна величине рассогласования частоты.

Этот сигнал поступает на один вход элемента 14 совпадения. Направление рассогласования в виде кода знака поступает с другого выхода ИФД 13 в реверсивный счетчик 15 ° На второй вход элемента 14 совпадения поступают импульсы высокой частоты подстраиваемого генератора 18, ограниченные усилителегл-ограничителем 19. Их коли чество на выходе элемента 14 сопадения пропорционально частотному рассогласованию входного и опорного сигналов, усредненному за М циклов поступления .входного сигнала, где М коэффициент деления частоты опорного сигнала делителя 20 частоты. Величина частотного рассогласования. представлена, таким образом, числоимпульсным кодом, которнй. поступает в реверсивный счетчик 15 и в зависимости от направления рассогласования частот по сигналу с выхода ИФД 13 изменяет число в реверсивном счетчике.

Перед началом работы в реверсив= ный счетчик 15 записывается код, соответствующий половине диапазона его изменения. Это осуществляется установкой в единичное состояние триггера старшего разряда реверсивного счетчика 15, осуществляемого при включег нии устройства генератором 24 импульсов, Этот же код, кроме кода младшего разряда, записывается в коггпаратор 6 кода, представляющего собой цифровую схему сравнения предварительно записанного в него кода с входным кодом, поступающим с выхода реверсив= ного счетчика 15. Код с выхода реверсивного счетчика 15 преобразуется преобразователем 16 код — напряжение в управляющее напряжение управления

17 частоты. При этом частота подстраиваемого генератора 18 изменяется, уменьшая величину частотного рассогласования входных сигналов и, соответственно, кад реверсивного счетчика

15 изменяется, приближаясь к числу, записанному в него в исходном состоянии.

При величине рассогласования, близ.кой к нулю, компаратор б кода устанавливает в единичное состояние триггер 7,.выходной сигнал которого через время задержки, определяемое элементом 8 задержки, устанавливает в единич978066 ное состояние триггер 9 и разрешает поступление импульсов с выхода делителя 21 через элемент 11 совпадения на второй вход (вход тактовых импульсов) анализатора 4 спектра Фурье-Уолша. Формирователем 5 интервала ортогональности функций Уолша, формирует.ся интервал ортогональности, спад которого устанавливает в исходное нулевое состояние оба управляющих триггера 7 и 9. Элементы 12 и 23 совпаде- 10 ния при этом закрываются, что обеспе чивает неизменность частоты подстраиваемого генератора 18 в течение времени анализа входных сигналов, определяемого формирователем 5 интерва- i5 ла ортогональности функций Уолша.

Частота импульсов, поступающих в анализатор 4 спектра Фурье-уолша, т.е. частота запуска генератора функций Уолша в анализаторе 4 спектра, оказывается жестко связанной с частотой входного сигнала, усредненной за М его реализаций, и в 2 раз больше последней.

Таким образом, предлагаемое устройство имеет большой коэффициент сжатия спектра сигналов, частота которых дискретно изменяется в широких пределах, и обеспечивает анализ сигналов с большой точностью. В устройстве обеспечивается точная .синхронизация входного сигнала с анализатором спектра Фурье-Уолша и строго выполняется условие кратности в степени "два" двух частот: частоты входного сигнала и частоты запуска в анализаторе З5 спехтра, т.е. тактовой частоты устройства. Сохранение кратности этих частот стабильно во времени и при воздействии дестабилизирующих факторов точность поддержания кратности 40 частот определяется временнбй разрешающей способностью устройства, среднее значение которой равно периоду высокочастотных колебаний подстраиваемого генератора 18, деленному на 45 коэффициент М деления делителя 20 частоты (последний равен произведению коэффициента деления делителей 21 и

22 частоты). Кроме того, при увели= чении числа точек дискретизации фазы сигнала, т.е. Увеличении показателя степени ю, повышается точность поддержания кратности частот за счет дополнительного усреднения сигналов ° . 55

Высокая точность синхронизации входных сигналов с анализатором спектра обеспечивает дополнительную..воэможность повышения точности анализа сигналов по функции Уолиа, так как отсутствие корреляции между спектральными составляющими Фурье-уолйа, (появляющейся при неточной синхронизации сигналов с анализатором) позволяет однозначно представлять сигнал совокупностью этих составляющих.< 65

Формула изобретения

1.,устройство для анализа периодических сигналов, содержащее последовательно соединенные источник .сигнала, полосовой фильтр и усилитель-огра ничитель, а также анализатор спектра

Фурье-Уолша, один вход которого соединен с выходом источника сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности анализа,", jB него дополнительно введены формнро» .ватель интервала ортогональности функций уолша и последовательно соединенные компаратор кода, первый триггер, элемент задержки, второй триггер, блок импульсно-фазовой автоматической подстройки частоты и элемент совпадения, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, а выход - с вторым входом анализатора спектра Фурье-уолша, выход которого через формирователь интервала ортогональности функций Уолша связан .с вторыми входами первого и второго триггеров, при этом выход усилителя-ограничителя соединен с вторым входом блока импульсно-фазовой автоматической подстройки частоты, второй выход которого соединен с входом компара тора кода.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а и щ е е с я тем, что блок импульсно-фазовой автоматической подстройки частоты содержит последовательно соединенные элемент совпадения, импульсно-фазовый детектор, второй элемент совпадения, реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразо» ватель, управитель частоты, подстраиваемый генератор, усилитель-ограничитель, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, двоичный делитель частоты и третий элемент совпадения, выход которого подключен к второму входу импульсно-фазового детектора, а также генератор импульсов, подклеенный к второму входу реверсивного счетчика, третий вход которого соединен с вторим выходом импульсно-фазового детектора, при этом выход делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к первому выходу блока, выход усилителя-ограничителя соединен с вторым входом второго элемента совпадения, выход реверсивного счетчика подключен к второму выходу блока, вторые входы первого и третьего алементов совпадения объединены и подключены к второму входу блока, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента совпадения.

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 432547, кл..G 06 J 3/00, 1"73.

2. Авторское свидетельство СССР

9 470754, кл. G 01 R 23/00, 1975 °

978066

Составитель А. Орлов

Редактор Н. Безродная Техред Л. Пекарь Корректор Г. Огар, Заказ 9209/61 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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