SU1149274A1

SU1149274A1 - Цифровой анализатор спектра

Info

Publication number: SU1149274A1
Application number: SU823491479A
Authority: SU
Inventors: Игорь Евгеньевич Петров; Лев Васильевич Сабаев; Елизавета Константиновна Костецкая; Татьяна Николаевна Федоровская
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4273
Priority date: 1982-09-08
Filing date: 1982-09-08
Publication date: 1985-04-07

Abstract

ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА, содержащий преобразователь частоты, вход которого вл етс информационным входом анализатора, первый и второй цифровые фильтры, умножитель на весовую функцию,, выход которого подключен к информационному входу блока вычислени быстрого преобразовани Фурье, информационный выход которого подключен к входу квадратичного детектора , отличающийс тем, что, с целью упрощени анализатора, он содержит умножитель и блок посто нной пам ти коэффициентов, информационный выход которого подключен к первому входу умножител , выход которого вл етс информационньш выходом анализатора, а выход квадратичного детектора подключен к второму входу умножител , причем первый и второй Вход цифровые фильтры содержат Р узлов фильтрации (где Р - отношение всей полосы к полосе анализа), каждый из которых содержит М регистров и М сумматоров (где М - пор док фильтра), при этом выход i-го (, М-1) сумматора 1-го (i 1,P) узла фильтрагщи подключен к первому входу (i+1)-ro сумматора и информационному входу (i + O-ro регистра, информационный выход которого подключен к второму входу (f+O-ro сумматора, первьй вход первого сумматора подключен к информационному выходу первого регистра, а второй вход первого сумматора К-го (,Р) узла фильтрации соединен с (Л информационным входом первого регистра К-го узла фильтрации и подключен к вькоду М-го сумматора (К-1)-го узла фильтрации, при этом вторые входы сумматоров первых узлов фильтрации первого и второго цифровых фильтров соединены с информационными входами первых регистров первых узлов фильтра JI ции соответственно первого и второго цифровых фильтров и подключены к выЮ ходам соответственно реальной и мнимой частей числа преобразовател частоты, а выходы М-х сумматоров Р-х узлов фильтрации первого и второго цифровых фильтров подключены к входам соответственно реальной и мнимой частей числа умножител на весовую функцию.

Description

в1 Изобретение относитс к вычислительной технике и может быть использовано в аппаратуре, осуществл ющей спектральную обработку электрических сигналов в реальном масштабе времени Известно устройство, содержащее блок преобразовани Фурье, два выхода которого через квадраторы соединены с входом сумматора 5 выход кото рого соединен с линейным или нелиней ным регистратором lj . Недостаток устройства - недостаточна разрешающа способность. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство, содержащее преобразователь частоты, вход которого вл етс информационным входом анализатора, два цифровых фильтра,, состо щие из умножителей, накапливающих сумматоров и коммутаторов, умножитель на весовую функцию, выход которого подключен к входу блока быстрого преобразовани Фурье, выход которого подключен к входу квадратичного детектора 2 . Недостатком известного устройства вл етс его сложность из-за использовани большого числа умножителей и накапливающих сумматоров. Цель изобретени - упрощение анализатора спектра. Поставленна цель достигаетс тем что в анализатор спектраj содержащий преобразователь частоты, вход которо го вл етс информационным входом анализатора, первый и второй цифровые фильтры, умножитель на весовую функцию, выход которого подключен к информационному входу блока вычислени быстрого преобразовани Фурье, информационный выход которого подклю чен к входу квадратичного детектора, отличающийс тем, что с целью упрощени анализатора, введены умножитель и блок посто нной пам ти коэффициентов, информационный выход которого подключен к первому входу умножител , выход которого вл етс информа1и1оннь М выходом анализатора , а квадратичного детектора подключен к второму входу умножител , причем первый и второй цифро вые фильтры содержат Р узлов фильтра ции (где Р - отношение всей полосы к полосе анализа), каждый из которых содержит М регистраторов и М сумматг ров (где М - пор док фильтра) ,, прк 4S этом выход i -го (, М-1) су1чм тора i-го (,P) узла фильтрации подключен к первому входу ( сумматора и информационному входу (+1)-го регистра, информационный выход которого подключен к второму входу (i+l)го сумматора, первый вход первого сум шторй - к информационному выходу первого регистра, а второй вход первого сумматора К-го (,Р) узла фильтрации соединен с информационным входом первого регистра К-го узла фильтрации и подключен к выходу М-го сумматора (К-1)-го узла фильтрации, при этом вторые входы сумматбров первых узлов фильтрации первого и второго цифровых фильтров соединены с информационными входами первых регистров первых узлов фильтрации соответственно первого и второго цифровых фильтров и подключены к вьиодам соответственно реальной и мнимой частей числа преобразовател частоты, а выходы М-х сумматоров Р-х узлов фильтрации первого и второго цифровых фильтров - к входам соответственно реальной и мнимой частей числа умножител на весовую функцию. На фиг. 1 представлена блок-схема анализатора спектра; на фиг. 2 структурна схема цифрового фильтра. Уг ройство состоит из последовател , ,0 соединенных между собой преобразова г-ел 1 частоты, двух цифровых фильтров 2, умножител 3 на весовую функцию, блока 4 вычислени быстрого преобразовани Фурье, квадратичного детектора 5, умножител 6 и блока 7 посто нной пам ти коэффициентов. Цифровой фильтр 2 (фиг. 2) состоит из Р последовательно соединенных узлов 8 фильтрации, каждый из которых содержит М сумматоров 9 и столько же регистров 10 задержки. Устройство работает следующим образом . При поступлении на вход устройства с тактом Т| входных комплексных вы- борок, они поступают на информационный вход преобразовател 1 частоты, осуществл ющего перенос спектра входного процесса в область нижних частот по следующему алгоритму хСе) )д,(е) е где Xgj(e), х(е) - комплексные выборки соответственно 3 на входе и на выходе преобразоват л частоты; е - текущий номер вы работки; ад - центральна часто та зоны анализа; IF 1 г т 2 Ql Т Т, F, - соответственно такт и ча тота квантоварш входног комплексного процесса. С выхода преобразовател 1 частот косинусна и синусна составл ющие поступают с тактом Т соответственно навходы первого и второго цифровых фильтров 2. Число Р узлов 8 фильтрации зависит от отношени величины зоны анали за к полной полосе. Число М сумматоров 9 и св занных-с ними регистров 10 задержки в каждом узле 8 фильтрации зависит от пор дкового номера узла 8 фильтрации и от требуемой формы амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) цифрового фильтра 2 АЧ одного узла 8 фильтрации определ етс вьфажением: iy(t) 2 |co-3i;i/F,,p/% где р - номер узла фильтрации; Мр - число сумматоров в р-м узле фильтрации; f - текуща частота; бх.р. частота поступлени инфор мации на вход р-го узла фильтрации; , 2Р « 2fp) Fp-- ; Т„ -;F| в,)ГрР г в.р 2Р--Т. М последовательно соединенных меж ду собой сумматоров 9 с регистрами 10 задержки позвол ют сузить полосу частот входного процесса и получить малое значение коэффициента передачи узла 8 фильтрации на частотах, близких к частоте Fg,p/2. Благодар этому съем информации с выхода р-го узла 8 фильтрации можно производить с частотой, вдвое меньшей, чем F, Таким образом, съем информации с р-го узла 8 фильтрации осуществл етс в 2 раз реже, чем поступление входной информации на вход первого узла 8 фильтрации (Tp ). АЧХ цифрового фильтра, имеющего Р прсле44 довательно соединенных узлов фильтра ции, определ етс из соотношени и.Ь2/Мр Hlll-n 2 РМ Поточна организаци структуры цифрового фильтра обеспечивает высокое быстродействие, определ емое тактом поступлени входной информации на первый сумматор, осуществл ющий сложение двух входных отсчетов, один из которых непосредственно поступает на первый вход сумматора, а другой - с задержкой на Т, на регистре задержки на второй вход. Такт работы последующих узлов 8 фильтрации может быть выбран соответственно ниже в 2 раз, так как частота поступлени входной информации последовательно от одного узла 8 фильтрации к другому уменьшаетс в два раза. Разреженна по времени информаци с выходов цифровых фильтров поступает на входы умножител 3, работающего по алгоритму (n)x(n).C(n, где С(п) - действительные выборки из весовой функции, что обеспечивает получение требуемой формы АЧХ фильтров спектроанализатора. С выхода умножител 3 взвешенные выборки поступают на вход блока 4 вычислени быстрого преобразовани Фурье, реализующего алгоритмы -)22пк )(...е п о где п и К - номер соответственно входных и выходных отсчетов; N - количество отсчетов, поступающих на вход блока 4 ; у (k) - комплексна выборка на выходе К-го фильтра. С выходов блока 4 выходные отсчеты у (k) последовательно во времени поступают на вход квадратичного детектора 5, реализующего следующий алгоритм , где S(k) - значение огибающей на выходе К-го фильтра.

J1

с выхода квадратичного детектора 5 информаци поступает на один из входов умножител 6, осуществл ющего выравнивание коэффициентов передачи в каждом фильтре по следующему алгоритму

5(х)

SlkVRlvl,

где R(k) - коэффициенты вьфавнивани , хран щиес в блоке

149274

7 посто нной па -1 ти коэффициентов и поступающие на второй вход умножител 6.

5 Введение умножител и блока посто нной пам ти в устройство, а также построение цифровых фильтров на основе простых узлов фильтрации позвол ют значительно упростить устройство в случае, когда полоса анализа уже всей полосы.

Claims

ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА, содержащий преобразователь частоты, вход которого является информационным входом анализатора, первый и второй цифровые фильтры, умножитель на весовую функцию,, выход которого подключен к информационному входу блока вычисления быстрого преобразования Фурье, информационный выход которого подключен к входу квадратичного детектора, отличающийся тем, что, с целью упрощения анализатора, он содержит умножитель и блок постоянной памяти коэффициентов, информационный выход которого подключен к первому входу умножителя, выход которого является информационным выходом анализатора, а выход квадратичного детектора подключен к второму входу умножителя, причем первый и второй цифровые фильтры содержат Р узлов фильтрации (где Р - отношение всей полосы к полосе анализа), каждый из которых содержит М регистров и М сумматоров (где М - порядок фильтра), при этом выход ί-го (ΐ=1, М-1) сумматора ι-го (ι = 1,Ρ) узла фильтрации подключен к первому входу (i+1)-ro сумматора и информационному входу (i+1)-ro регистра, информационный вы ход которого подключен к второму входу (ι+1)-го сумматора, первый вход первого сумматора подключен к инфор мационному выходу первого регистра, а второй вход первого сумматора К-го ι (κ=ΣΓρ) узла фильтрации соединен с информационным входом первого регистра К-го узла фильтрации и подключен к выходу М-го сумматора (К-1)-го узла фильтрации, при этом вторые входы сумматоров первых узлов фильтрации первого и второго цифровых фильтров соединены с информационными входами первых регистров первых узлов фильтра ции соответственно первого и второго цифровых фильтров и подключены к выходам соответственно реальной и мнимой частей числа преобразователя частоты, а выходы М-х сумматоров Р-х узлов фильтрации первого и второго цифровых фильтров подключены к входам соответственно реальной и мнимой частей числа умножителя на весовую функцию.

SU „ 1149274

Фит.1 >

ί

1 149274