SU1298679A1

SU1298679A1 - Цифровой анализатор спектра

Info

Publication number: SU1298679A1
Application number: SU853974592A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Владиславович Крыжановский; Александр Абрамович Рафалович
Original assignee: Куйбышевский электротехнический институт связи
Priority date: 1985-11-11
Filing date: 1985-11-11
Publication date: 1987-03-23

Abstract

Изобретение относитс к электроизмерительной технике, ri может быть использовано в области спектрального анализа электрических сигналов в радиотехнике, акустике и технике св зи. Цель изобретени - повьшение точности анализа. Дл достижени цели в схеме устройства налажены соответствующие новые св зи. Устройство содержит блок 1 управлени , генератор 2 тактовых ш пульсов,- цифро- зтравл емые делители 3, 4 частоты, цифровой генератор 5 квадратурных гармонических колебаний, индикаторы 6, 7 блоков 8, 9 пам ти, реверсивные счетчики 10, П, счетчик 12, аналоговый преобразователь 13, ратор 14, логические схемы И 15,16. Работа устройства основана на реализации преобразований Фурье анализируемого сигнала средствами аналого-цифровой техники. 1 ил.

Description

to

Изобретение относитс к электро- измерительной технике и может найти применение в области спектрального анализа электрических сигналов в радиотехнике, акустике и технике св зи .

Цель изобретени - повьш1ение точности анализа.

На чертеже приведена функциональна схема цифрового анализатора спектра.

Устройство -СОСТОИТ из блока 1 управлени , генератора 2 тактовых импульсов , цифроуправл емых делителей 3 и 4 частоты, цифрового генератора 5 квадратурных гармонимеских колебаний, индикаторов 6 и 7, блоков 8 и 9 пам ти, реверсивных счетчиков 10 и 11, счетчика 12, цнфроаналогового преобразовател 13, компаратора 14, мер емой гармоники, о - частота ос- 14, логических схем И 15 и 6. Вы- новной гармоники анализируемого сигf5

соединен с объединенными вторыми входами схем И 15 и 16.

Блок 1 управлени , примен емьш в предлагаемом устройстве, по конструкции и назначению полностью совпадает с блоком управлени известного устройства.

Работа устройства основана на реализации преобразовани Фурье анализируемого сигнала средствами аналого-цифровой техники.

Устройство работает следующим образом.

На установочные входы делителей 3 и 4 частоты поступают от генератора 5 коды отсчетов квадратурных гармонических колебаний в последовательные моменты воемени t

1

sin

sin Kcotj и cos Kcjt; (К - номер изходы генератора 5 соединены с установочными входами цифроуправл емых делителей 3 и 4 частоты, выходы которы через схемы И 15 и 16 соедин ютс с информационными входами реверсивных счетчиков 10 и 11 соответственно Объединенные частотные входы делителей 3 и 4 соединены с генератором 2 тактовых импульсов. Выходы счетчиков 10 и 11 соединены с входами блоков 8 и 9 пам ти, выходы которых подключаютс к индикаторам б и 7 соответственно. Первый вход блока 1 управлени соединен с первым (информационным ) входом анализатора в целом и с вторьм входом компаратора 14, второй и третий.входы блока 1 соединены со знаковьми выходами генератора 5, а четвертый вход блока I соединен с вторым (синхронизирующим ) входом анализатора в целом. Первый выход блока 1 соединен с объединенными управл ющими входами блоков 8 и 9 пам ти и первым входом генератора 5, третий выход блока 1 соединен с обнул ющими входами реверсивных счетчиков i О и 11, а четвертый и п тый выходы блока 1 соединены с входами управлени направлен- нием счета реверсивных счетчиков 10 , и 11 соответственно. Вход счетчика 2 соединен с вторым выходом блока 1 управлени , а выход этого счетчика соединен с вторым входом генератора 5 и с последовательно включенными цифроаналоговым преобразователем 13 и компаратором 14. Выход последнего

o

мер емой гармоники, о - частота ос- новной гармоники анализируемого сиг5

Устройство работает следующим образом.

1

sin

sin Kcotj и cos Kcjt; (К - номер из5

нала). Коды указанных отсчетов формируютс при поступлении кодов номе ров отсчетов на адресные входы ге- нератора 5 от счетчика 12. На другие входы делителей поступают импульсы высокой частоты от генератора 2 тактовых импульсов, На выходе каждого цифроуправл емого делител образуютс пакеты импульсов, число импульсов в которых N,(t) и ) дл каждого дискретного момента времени t; с точностью до посто нного множител равно произведению 5 числа входных импульсов L (t) и входного кода:

N, (tj ) |„ L(t; ) sin Kcot; ;

0

N, (t; ) -„ L(t;) cos Kut;,

() (2)

5

0

5

2 2

где n - число разр дов цифроуправл емого делител частоты.

Если отсчеты гармонических колебаний следуют равномерно, т.е. с посто нным интервалом дискретизации, то можно L (t) рассматривать как некоторый посто нный масштабньй коэффициент, т.е. L (tj) L. Таким образом, осуществл етс преобразование цифровой формы представлени отсчетов гармонических колебаний в число-импульсную.Синхронизаци опорных колебаний с анализируемым сигналом обеспечиваетс блоком 1 управлени , на вход которого подаетс синхросигнал с частотой следовани , равной частоте первой гармоники анализируемого сигнала. У большинства исследуемых объектов например, в виброметрии такой синхросигнал имеетс . В. противном случае его можно выделить из анализируемого сигна- ла известными методами, например, с помощью управл емых фильтров. Основным узлом блока 1 управлени вл етс умножитель частоты, который предназначен , дл компенсации понижени тактовой частоты, которое принци- пиально имеет место в любых типах цифровых генераторов функций в силу наличи в них адресного счетчика. В предлагаемом устройстве таким счетчиком вл етс счетчик 12.

.Дальнейша обработка сигнала заключаетс в преобразовании выборок анализируемого сигнала во временной интервал с последующим заполнением его импульсами, число которых пропорционально отсчета1м гармонических колебаний.

Выходной код счетчика 12 приводит в действие цифроаналоговый преобразователь 13, формирующий на выходе пе- риодическое пилообразное напр жение. Это напр жение сравниваетс в компараторе 4 с анализируемым сигналом в момент равенства закрьшаютс схемы И, тем самым прекраща поступление импульсов с выходов делителей 3 и 4. Таким образом, числа импульсов на выходах схем И 15 и 16 дл дискретных моментов времени tj с точностью до посто нного множител равно произведени м

L

S(t;) sin Kot,.; |r S(t.) cos Ktjt;.,

где S (t ) - значение выборки анализируемого сигнала в момент времени t tj.

Реверсивные счетчики 10 и И, направление счета которых определ етс блоком 1 управлени в зависимости от знаков анализируемого сигнала и генерируемых опорных колебаний , осуществл ют алгебраическое суммирование пакетов импульсов вида 3 и 4 с выходов схем И 15 и 16. Изменение знаков генерируемых колебаний отображаетс изменением логических сигналов на знаковых выходах генератора 5, которые соединены с вторым и третьим входами бло ка 1 управлени . Знак анализируемого сигнала учитьшаетс в блоке управлени , дл этого входной сигнал подаетс на первый вход блока 1 управлени . Сигналы управлени реверсивными счетчиками 10 и 11 снимаютс соответственно с четвертого и п того выходов блока 1 управлени ,

В конце периода исследуемого сигнала S (t) на выходах счетчиков формируютс коды, пропорциональные значени м спектральных коэффициентов анализируемого сигнала:

к --L

2« II S(t;) sin Kcot; ; L

(5) (6)

a - iri:S(t,-) cos Kcot;,

После этого коротким импульсом блока управлени , снимаемым с выхода осуществл етс запись содержимого счетчиков 10 и 11 в блоки 8 и 9 пам ти . Этим же импульсом приводитс в начальное состо ние генератор 5. Затем задержанным импульсом, снимаемым с выхода 3 блока управлени , счетчит ки 10 и П обнул ютс . Задержка необходима дл того, чтобы до обнулени счетчиков информаци с их выходов была переписана в блоки пам ти. В то же врем задержка не должна быть значительной, чтобы не внести погрешность в измерение спектра. После обнулени счетчиков процесс измерени спектральных козффициен- тов повтор етс .

25 30

35Ф. ормула изобретени

40

Цифровой анализатор спектра, содержащий блок управлени , первый вход которого соединен с информационным входом анализатора, а четвертый - с вторым синхронизирующим входом анализатора, первый и второй цифроуправл емые делители частоты, первьй и второй реверсивные счетчи45 ки, первый и второй блоки пам ти, первый и второй индикаторы и цифровой генератор квадратурных гармонических колебаний, первый и второй выходы которого св заны с первыми

50 входами первого и второго цифроуправ- л емых делителей частоты, а выходы первого и второго реверсивных счетчиков св заны с входами первого и второго индикаторов через первый и

55 второй блоки пам ти соответственно, вторые входы первого и второго блоков пам ти св заны с первым входом генератора квадратурных гармонических колебаний и первым выходом блока управлени , а третий и четвертый выходы цифрового генератора квадратурных гармонических колебаний соединены с вторым и третьим входами блока управлени , третий .выход которого соединен с вторыми входами первого и второго реверсивных счетчиков , а четвертый и п тьй выходы ;. блока управлени - с третьими входами первого и второго реверсивных счетчиков соответственно, о т л и чающийс тем, что, с целью повьшени точности, объединенные вторые входы первого и второго цифро- управл емых делителей частоты соединены с генератором тактовых импульсов , а блок управлени вторым выхо

5

дом соединен со счетчиком, информационные выходы которого соединены с вторым входом цифрового генератора квадратурных гармонических колебаний: , и входом цифроаналогового преобразовател , выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход компаратора соединен с информационным входом анализатора , причем вькод компаратора соединен с вторыми входами первой и второй логических: схем И, у которых вторые входы соединены с выходами соответствующих ци| роуправл емьгх . дели- . телей чатсоты , а выходы сое динены с первыми входами соответствующих реверсивных счет - чиков,

Claims

Цифровой анализатор спектра, содержащий блок управления, первый вход которого соединен с информационным входом анализатора, а четвертый - с вторым синхронизирующим входом анализатора, первый и второй цифроуправляемые делители частоты, первый и второй реверсивные счетчики, первый и второй блоки памяти, первый и второй индикаторы й цифровой генератор квадратурных гармонических колебаний, первый и второй выходы которого связаны с первыми входами первого и второго цифроуправляемых делителей частоты, а выходы первого и второго реверсивных счетчиков связаны с входами первого и второго индикаторов через первый и второй блоки памяти соответственно, вторые входы первого и второго блоков памяти связаны с первым входом генератора квадратурных гармоничес ких колебаний и первым выходом блока управления, а третий и четвертый выходы цифрового генератора квадратурных гармонических колебаний соединены с вторым и третьим входами блока управления, третий выход которого соединен с лторыми входами первого и второго реверсивных счетчиков, а четвертый и пятый выходы . блока упрайления - с третьими входами первого и второго реверсивных счетчиков соответственно, отличающийся тем,' что, с целью повышения точности, объединенные вторые входы первого и второго цифроуправляемых делителей частоты соединены с генератором тактовых, импульсов, а блок управления вторым выходом соединен со счетчиком, информационные выходы которого соединены с . вторым входом цифрового генератора квадратурных гармонических колеба5 ний:, и входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом компаратора, второй вход компаратора соединен с информационным входом анализатора, причем 10 выход компаратора соединен с вторыми входами первой и второй логических: схем И, у которых вторые входы соединены с выходами соответствующих цифроуправляемых . дели15 телей чатсоты , а выходы сое* динены с первыми входами соответствующих реверсивных счет чиков.