Устройство для сглаживания периодических случайных сигналов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистииеских

Республик оп 982012 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 16. 03. 81 (2т) 3305599/18-24 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 1512.82 Бюллетень йо 46

Дата опубликования описания 15.12.82

Р М К з

G 06 F 15/353

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (Щ УДК 681. 333 (088. 8) А.М.Беркутов, С.Г.Гуржин, Е.N.Ïðîøèí, В.И.Рязанов и А.Г.Уваров (72) Авторы изобретения

) с

Рязанский радиотехнический институт т (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СГЛАЖИВАНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ

СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности для обработки цифровой измерительной информации, и может быть использовано также при исследовании периодических сигналов, принимаемых в смеси с шумом.

Известно устройство, содержащее преобразователь аналог-код, счетчик йериодов, счетчик временных интервалов, счетчик результата анализа, устройство деления, вентильные сборки, реверсивный счетчик, триггеры, схемы совпадения, инвертор, элемент задержки f1).

Однако данное устройство может лишь частично решать задачу сглаживания периодических зашумленных сигналов, при этом не обеспечивая воэможности регистрации и воспроизведения самой формы исследуемого сигнала.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее блок управления, триггеры, генератор,элемент И, регистры памяти, сЧетчик, схему сравнения, сумматор и коммутатор, причем первый вход сумматора . соединен с выходом первого регистра, выход генератора соединен с входом элемента И, выход блока управления соединен с входами первого и второго триггеров, управляющими входами первого регистра, коммутатора и счетчика, выход которого подключен к входу схемы сравнения, выход схемы срав.— нения подключен к входу первого триггера и управляющему выходу устройства, выход второго регистра является входом коммутатора 21.

Недостатком, этого устройства является низкая точность воспроизведения периодических случайных сигналов.

Цель изобретения — повышение точности

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок управления, первый выход которого .соединен с первыми входами триггера и первого счетчика, коммутатор, первый вход которого подключен к выходу первого регистра, второй регистр, выход которого соединен с первым входом сумматора, введены усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, блок деления, преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный, блок индикации, второй и третий счетчики, генератор перестраиваемой частоты и формирователь импульсов, причем выход усилителя через

982012

65 аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу второго регист,ра, выход коммутатора соединен со

1 вторым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу блока памяти,.второй вход которого через третий счетчик соединен со вторым выходом

)блока управления, выход блока памяти подключен к первому входу первого регистра, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй 10 вход которого подключен к первому выходу первого счетчика, выход блока деления через преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный соединен с первым входом блока индика- 5 ции, второй вход которого подключен к выходу второго счетчика, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно со вторыми входами первого и второго регистров, 2р первый выход генератора перестраиваемой частоты подключен ко вторым входам первого счетчика и триггера, выход которого соединен со вторым вхо-, дом коммутатора, второй выход генератора перестраиваемой частоты подключен через формирователь импульсов ко входу второго счетчика, третий вы- ход - к первому входу блока управления, второй вход которого соединен со вторым выходом первого счетчика, а также тем, что блок управления содержит дешифратор, первый и второй. триггеры, элемент ИЛИ, формирователь импульсов и счетчик, вход которого является первым входом блока, выход счетчика соединен с первым входом де- шифратора, выход первого триггера непосредственно подключен к первому входу .элемента ИЛИ, а через формирователь импульсов — к первому входу 40 второго триггера, выход второго триггера соединен со вторыми входами дешифратора и элемента ИЛИ, второй вход второго триггера является вторым вхо-. дом блока, выход элемента ИЛИ явля- 45 ется первым выходом блока, три выхода дешифратора являются соответственно вторым; третьим и четвертым .выходами блока.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства для сглаживания периодических случайных сигналов, на фиг.2 - структурная схема блока уп равления.

Предлагаемое устройство содержит блок 1 управления, триггер 2, первый счетчик 3, коммутатор 4, первый и второй регистры.5 и б, сумматор 7, усилитель 8, аналого-цифровой преоб" разователь 9, блок 10 памяти, блок 1160 деления, преобразователь 12 двоичного кода в двоично-десятичный,: блок

13 индикации, второй счетчик 14, генератор перестраиваемой частоты 15, формирователь импульсов 1б.

Блок управления содержит дешифратор 17, первый и второй триггеры 18 и 19, элемент ИЛИ 20, формирователь импульсов 21, счетчик 22. устройство включает также третий счетчик 23.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Входной периодический сигнал U(t), принимаемый в смеси с шумом, поступает на усилитель 8, где нормируется до необходимой величины и передается на аналого-цифровой преобразователь

9. Здесь производится преобразование непрерывного сигнала в цифровой код.

Дискретизация уже преобразованного сигнала осуществляется на втором регистре б памяти, где запоминаются мгновенные значения сигнала с частотой f р (развертки). Эта частота вырабатывается генератором перестраиваемой частоты 15 и, сформированная в блоке 1 управления, подается на второй регистр б памяти. В начальный момент регистрации устройство работает в режиме "Без накопления". Вслед— ствие этого триггер 18 переключается в единичное состояние. Второй формирователь импульсов 21 вырабатывает из перепада импульс и устанавливает триггер 19 в нулевое состояние. Нулевой потенциал дает разрешение дешифратору 17 на прохождение импульсов записи на первый и второй регистры

5 и б памяти и через третий счетчик

23 — на блок 10 памяти, а также держит один из входов элемента ИЛИ .20 закрытым. Третий счетчик 23 задает режим работы блока 10 памяти "Записьсчитывание". Поступающий по другому входу. потенциал единицы с выхода триггера 18 передается элементом ИЛИ, 20 на первый счетчик 3 и триггер 2.

Этот потенциал запрещает .считать первому счетчику 3 и, переключая триггер

2, держит закрытым коммутатор 4. B этом случае на выходе коммутатора 4 присутствует код нуля; Полученный код обеспечивает прохождение дискретных отсчетов через сумматор 7 непосредственно на блок 10 памяти. Здесь происходит запись всех отсчетов и их поочередное .считывание соответственно по всем позициям. Считываемая информация о сигнале переписывается в первый регистр 5 памяти rg подается на блок 11 деления. Поскольку режим регистрации является начальным, то с выхода первого счетчика 3 снимается код единицы,. т.е. деления не происходит. Поэтому. информация сразу поступает на преобразователь 12 кодов, где двоичный код преобразуется в двоично-десятичный и в таком виде подается на вертикальные шины блока

13 индикации. Горизонтальные шины его подключены -к второму счетчику 14, в результате чего на экране блока 13

982012 индикации формируется изображение формы сигнала. Второй счетчик 14 работает с постоянной частотой f> (воспроизведения), поступающей с генератора перестраиваемой частоты 15 через формирователь импульсов 1б.

В начальном режиме частота развертки f<, поступающая с выхода генератора перестраиваемой частоты 15, распределяется с помоцью счетчика 22 и дешифратора 17 на четыре такта, первый из которых осуцествляет считы вание информации из ячеек блока 10 памяти, второй — перезапись информации в первый регистр 5 памяти для вывода на блок 13 индикации, третий— запись входной информации, поступающей с аналого-цифрового преобразователя 9, во второй регистр памяти б и четвертый — запись этой информации в блок 10 памяти. Таким образом, в 20 начальном режиме работы устройства преобразованный сигнал записывается в виде дискретных значений и следом считывается, при этом на экране блока.13 индикации наблюдается осцилло- 25 грамма бегуцего сигнала.

Для получения неподвижного, устойчивого иэображения на экране оператор с помощью кнопки управления изменяет частоту развертки на выходе ге- 30 нератора перестраиваемой частоты 15, что соответствует равенству или кратности частоты развертки частоте сигнала, после этого с помощью выносного эадатчики кода устанавливает число 35 периодов накопления на входах предварительной установки первого счетчика 3 и включает режим "С накоплением". В результате триггер 18 переключается в нулевое состояние и за- 40 крывает первый вход элемента ИЛИ 20.

Вследствие этого на выходе элемента

ИЛИ 20 образуется нулевой потенциал, который снимает запрет с первого счетчика 3 и триггера 2. Импульсы 45 конца каждого периода накопления,. поступающие с первого выхода генера- -. тора перестраиваемой частоты 15, проходят на счетный вход первого счетчика 3 и устанавливают триггер 2 по выходу в единичное состояние. Коммута,тор 4 открывается и считываете цифровые отсчеты сигнала, запомненные при начальном режиме регистрации, с выхода первого регистра 5 памяти про-, ходят на сумматор 7. Здесь они.скла- 55 дываются с вновь поступающими отсчетами, разнесенными относительно предыдущих ровно на один или несколько периодов входного сигнала. Суммарные значения записываются в блок 10 ФО памяти на позиции считываемой информации и хранятся до конца периода накопления. Далее процедура суммирования цифровых отсчетов повторяется и

;код в первом счетчике 3 растет. Пос- 45 ле того, как код в первом счетчике 3 достигнет числа периодов накопления, заранее записанного по установочным входам этого счетчика,-с выхода переполнения его вырабатывается импульс, который поступает в блок 1 управления на триггер 19. Этот импульс переключает триггер 19 в единичное состояние. При этом единичный потенциал передается на выход элемента ИЛИ 20 и блокирует первый счетчик 3 и триггер 2, а также запрещает прохождение .импульсов записи на дешифраторе 17, поступающих на вход третьего счетчика 23 и второй регистр б памяти. Нулевой потенциал с выхода триггера 2 закрывает коммутатор 4 ° Поступление импульсов конца периода накопления на счетный вход первого счетчика 3 прекратится и устройство автоматически. перейдет в режим периодическо го вывода на экран отфильтрованного сигнала. При необходимости возобновить процесс фильтрации следует пе- реключить блок 1 управления в режим

"Без накопления".

Таким образом, возможность установки неподвижного изображения формы сигнала, задание необходимого количества циклов накопления, сложение между собой цифровых отсчетов, разнесенных на один или несколько пернОдов.входного сигнала, и приведение суммарного сигнала к диапазону входного позволяет значительно повысить точность воспроизведения периодических сигналов, принимаемых в смеси с помехой. Последняя может быть пред- ставлена как шумом высокого уровня, так и шумом низкочастотной составляющей. Кроме того, что особенно важно цифровая обработка сигнала производится в реальном масштабе времени и достигнута возможность внешне регулировать отношение моцности сигнала к мощности помехи с помощью задания оператором числа циклов накопления.

Формула изобретения

1. Устройство для сглаживания периодических случайных сигналов, содержащее блок управления, первый выход которого соединен с первыми входами триггера и первого счетчика, коммутатор, первый вход которого подключен к выходу первого регистра, второй .регистр, выход которого соединен с первым входом сумматора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, блок деления, преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный, блок индикации, второй и третий счетчики, генератор перестраиваемой частоты и

982012 икар Р формирователь импульсов, причем выход усилителя через аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу второго регистра, выход коммутатора соединен с вторым входом сумматора, выход которого подключен к первому входу блока памяти, второй вход которого через третий счетчик соединен со вторым выходом блока управления, выход блока памяти подключен к первому входу первого регистра, выход которого соединен с первым вхо дом блока деления, второй вход блока деления подключен к первому выходу первого счетчика, выход блока деле. ния через преобразователь двоичного 15 кода в двоично-десятичный соединен с первым входом блока индикации, второй вход которого подключен к выходу второго счетчика, третий и четвертый выходы блока управления соединены со- щп ответственно со вторыми входами первого и второго регистров, первый выход генератора перестраиваемой частоты подключен ко вторым входам первого счетчика и триггера, выход триг- .25 гера соединен со вторым входом коммутатора, второй выход генератора перестраиваемой частоты подключен через формирователь импульсов ко входу .второго счетчика, третий выход генератора перестраиваемой частоты подключен к первому входу блока управления, второй вход которого соединен со вторым выходом первого счетчика.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что блок управления содержит дешифратор, первый и второй триггеры, элемент ИЛИ, формирователь импульсов и счетчик, вход которого является первым входом блока, выход счетчика соединен с первым входом дешифратора, выход первого триггера непосредственно подключен к первому входу элемента ИЛИ, а через формирователь импульсов — к первому входу второго триггера, выход второго триггера соединен со вторыми входами дешифратора и элемента ИЛИ, второй .вход второго триггера является вторым входом блока, выход элемента ИЛИ является первым выходом блока, три выхода дешифратора являются соответственно вторым, третьим и четвертым выходами блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 252732, кл. G 06 F 15/36, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 744599, кл. G 06 F 15/353, 1980 (прототип), ВНИИПИ Заказ 9713/69

Тираж 731 Подписное

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