SU1322172A1 - Цифровой анализатор спектра - Google Patents
Цифровой анализатор спектра Download PDFInfo
- Publication number
- SU1322172A1 SU1322172A1 SU853969969A SU3969969A SU1322172A1 SU 1322172 A1 SU1322172 A1 SU 1322172A1 SU 853969969 A SU853969969 A SU 853969969A SU 3969969 A SU3969969 A SU 3969969A SU 1322172 A1 SU1322172 A1 SU 1322172A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- output
- unit
- block
- inputs
- Prior art date
Links
Landscapes
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к устройствам измерени частоты, амплитуды и фазы гармоник цифровыми методами. Цель изобретени - повышение точности измерени при сокращении времени анализа. Анализатор спектра содержит аналого-цифровой преобразователь I, блок 2 тригонометрического умножени , сумматор 3, блок 4 пам ти, блок 5 накоплени и блок 11 управлени . Введение блока 7 измерени частоты и блока 8 измерени амплитуды и фазы позвол ет измер ть значени параметров также в тех случа х, когда частоты гармоник не совпадают со значени-. ми дискретных частот компонент ДПФ сигнала, что снижает погрешность измерений параметров. Введение блока 9 коррекции и блока 10 регистров сдвига позвол ет совместно с блоком 2 тригонометрического умножени реапи зовать алгоритм аддитивной,итерационной коррекции погрешностей измерени параметров гармоник. 2 з.п. ф-лы, 1 1 ил. с СО IND ю ы fto
Description
t13
Изобретение относитс к цифровой обработке сигналов, а именно к устройствам измерени частоты, амплитуды и фазы гармоник цифровыми метода- ми,
Целью изобретени вл етс повышение точности измерени частоты, амплитудь и фазы гармонических составл ющих сигнала и сокращение вре- ,мени анализа,
На фиг. 1 изображена структурна схема цифрового анализатора спектра; на фиг. 2 - структурна схема блока тригонометрического умножени ; на фиг, 3 - временные диаграммы бло- ка тригонометрического умножени ; на фиг. 4 - структурна схема блока измерени амплитуды и фазы; на структурна схема блока коррекции; на фиг. 6 - структурна схема коррек- тирующего звена; на фиг. 7 - временные диаграммы блока коррекции; на фиг, 8 - структурна схема блока регистров сдвига; на фиг. 9 - временные диаграммы блока регистров сдви- га; на фиг. 10 - структурна схема блока управлени ; на фиг. 11 - вре- менные диаграммы блока управлени . Цифровой анализатор спектра состоит из аналого-цифрового преобразо- вател (АЦП) блока 2 тригонометрического умножени , сумматора 3, блока 4 пам ти, блока 5 накоплени , блока 6 вычислени модул и фазы, блоков 7 измерени частоты, блока 8 изме- рени амплитуды и фазы, а также блока 9 коррекции, блока 10 регистров сдвига и блока П управлени . Входом анализатора вл етс вход АЦП 1,выход которого подключен к входу 12 блока 2 тригонометрического умножени . Первые три входа сумматора 3 подключены соответственно к зыходам блока 2 тригонометрического умножени , блока 4 пам ти и блока 5 накоплени , а его первые два выхода соединены с входами блока 4 пам ти и блока 5 накоплени . Первый вход блока 6 вычислени модул и фазы соединен с третьим входом сумматора 3, Первый выход блока ( соединен с четвертым входом сумматора 3, а второй и третий его выходы соединены соответственно с первым и вторым входами блока 7 измерени частоты, первый выход которого соеди- нен с входом 13 блока 8 измерени амплитуды и фазы и входом 4 блока 10 регистров сдвига. Входы 15 и 16 блока 8 подключены соответственно к чет722
вертому и п тому выходам блока 6. Певый и второй выходы блока 8 соединены соответственно с входами 17 и 18 блока 10. Первый выход 19 блока 9 корекции соединен с входом блока 11 управлени , а второй его выход 20 соединен с входом 21 блока 10 регистров сдвига, выход которого соедине с входом блока 9 и входом 22 блока 2 тригонометрического умножени , вход 23 которого соединен с вторым входом блока 5 накоплени . Второй выход блока 7 соединен с входом 24 блока 10, а выходы блока 1 управлени соединены со всеми входами устройства с помощью соответствующих контрольных шин. БЛОК 2 тригонометрического умножени содержит два синус но-косинусных умножающих генератора 25 и 26, каждый из которых имеет два управл ющих входа, два установочных входа и два выхода (фиг. 2).Первый установочный вход генератора 25 соеднен с первым выходом источника 27 посто нных напр жений,управл ющие входы соединены с выходами функционального преобразовател 28, а выходы соединены с управл ющими входами генратора 26, первый установочный вход которого через первый вход ключа 29 соединен с первым выходом источника 27, а через второй вход ключа 29 - с выходом функционального преобразовател 30, Второй установочный вход генератора 25 через первый вход ключа 31 соединен с вторым выходом источника 27 посто нного напр жени , а через второй вход ключа 31 - с второй шиной входа 22 устройства. Второй установочный вход генератора 25 через первые входы ключа 32 и 33 соединен с первым входом блока 2, а через второй вход ключа 32 с вторым выходом функционального преобразовател 30, вход которого соединен с третьей шиной входа 22 блока 2, а третий вход 23 блока 2 соединен с вторым входом ключа 33, Вход функционального преобразовател 28 соединен через первьш вход ключа 34 с выходом функционального преобразовател 35 и первым входом умножител 36, а через второй вход ключа 34 - с выходом умножител 36. Вход преобразовател 35 соединен с четвертой контрольной шиной блока 2, а второй вход умножител 36 соединен с первой шиной входа 22 блока. Управл ющие входы ключей 29, 31, 32 и 34 соеди
йены с первым выходом синхронизатора 37, второй выход которого подключен к управл ющему входу ключа 33 третий выход синхронизатора 37 соединен с тактовым входом генератора 25, а четвертьш его выход соединен с тактовым входом генератора 26. Входы синхронизатора 37 подключены к первым трем контрольным шинам блока 2. Выходы генератора 26 соединены соответственно с первой и второй шинами выхода блока. Блок 8 измерени амплитуды и фазы состоит из ключей 38 и 39, функциональных преобразователей 40 и 41, преобразователей 42 и 43 кодов, пороговой схемы 44, сумматоров 45 и 46, умножител 47 и схемы 48 задани посто нного кода. Вход 13 блока 8 соединен с входами ключа 38, преобразовател 42 кода и пороговой схемы 44, выход которой соединен с управл ющими входами ключей 38 и 39. Второй вход ключа 38 соединен с выходом преобразовател 42, а его выход подключен к входам функциональных преобразователей 40 и 41, выход последнего соединен с входом преобразовател 43 кодов и вторым входом ключа 39, первый вход которого подключен к выходу преобразовател 43. Выход преобразовател 40 соединен с первым входом умножител 47, второй вход которого соединен с входом 15 блока 8, а выход вл етс первым выходом 49 блока 8. Выход ключа 39 соединен с первым входом сумматора 45, второй вход которого соединен с выходом сумматора 46, а выход вл етс вторым выходом 50 блока 8. Первый вход сумматора 46 соеди- нен с входом 16 блока 8, а второй его вход соединен с выходом схемы 48 задани посто нного кода. Блок 9 коррекции состоит из трех корректирующих звеньев 51-53, схемы 54 сравнени , регистра 55, элемента И 5 и синхронизатора 57. Первый выход синхронизатора 57 соединен с тактовы входом регистра 55 и входами 58 корректирующих звеньев 51-53. Перва шина входа блока 9 соединена с вторым входом регистра 55, входом корректирующего звена 51 и первым входо
Блок 10 регистров сдвига состоит иэ трех регистров 70-72 сдвига, ключей 73-78 и элемента ИЛИ 79. Выходы регистров 70-72 сдвига соединены с трем шинами выхода блока 10 и первыми входами ключей 76-78, а вторые входы ключей 76-78 подключены соответ ственно к выходам ключей 73--75, Первы входы ключей 73-75 соединены соответственно с входами 14, 17 и 18 блока 10, а три шины входа 21 блока 10 соответственно соединены с вторыми входами ключей 73-75. Перва контрольна шина блока 10 соединена с первым входом элемента ИЛИ 79, второй вход которого соединен с входом 24
схемы 54 сравнени . Выход регистра 55 соединен с вторым входом схемы 54 .. блока 10, а выход - с управл ющими сравнени , выход которой соединен с входами ключей 76-78. Управл ющие первым входом синхронизатора 5, вто- входы ключей 73-75 соединены с второй выход которого соединен с входа- рой контрольной шиной блока 10, а ми 59 корректирующих звеньев 51-53, его треть контрольна шина соединеto
J5
20
25
, , , , юа 56 ым ом
3221724
а третий выход - с входами 60 этих звеньев и с первой коитрольно1 шиной блока 9. Втора и треть шины входа блока 9 соединены соответственно с входами 61 звеньев 52 и 53. Выходы 62 кoppeктиpyюшJ x звеньев 51-53 вл ютс соответственно первой, второй и третьей шинами выхода 20 блока 9, а их выходы 63 подключены к входам элемента И 56, выход которого соединен с вторым входом синхронизатора 57 и с второй контрольной шиной блока 9. Третий вход синхронизатора 57 соединен с третьей контрольной шиной блока 9. Корректирующее звено состоит из ключа 64, вычитател 65, сумматора 66, схемы 67 сравнени и регистров 68 и 69. Вход 59 корректирующего звена подключен к управл ющему входу ключа 64, выходы которого соответственно подключены к первому входу вычитател 65 и входу регистра б8, а вход ключа 64 соединен с входом 61 корректирующего звена, вход 58 которого соединен с тактовым входом регистра . 68, а вход 60 - с тактовым входом регистра 69. Выход регистра 69 соединен с первым входом схемы 67 сравнени и вторым входом вычитател 65, выход которого подключен к первому входу сумматора 66, второй вход которого соединен с выходом per гистра 68, а выход соединен с входом регистра 69 и вторым входом схемы 67 сравнени . Первым выходом 62 корректирующего звена вл етс выход регистра 69, выход 63 соединен с выходом схемы 67 сравнени .
Блок 10 регистров сдвига состоит иэ трех регистров 70-72 сдвига, ключей 73-78 и элемента ИЛИ 79. Выходы регистров 70-72 сдвига соединены с трем шинами выхода блока 10 и первыми входами ключей 76-78, а вторые входы ключей 76-78 подключены соответственно к выходам ключей 73--75, Первые входы ключей 73-75 соединены соответственно с входами 14, 17 и 18 блока 10, а три шины входа 21 блока 10 соответственно соединены с вторыми входами ключей 73-75. Перва контрольна шина блока 10 соединена с первым входом элемента ИЛИ 79, второй вход которого соединен с входом 24
30
35
40
50
4 .. блока 10, а выход - с управл ющими с входами ключей 76-78. Управл ющие о- входы ключей 73-75 соединены с вто- рой контрольной шиной блока 10, а его треть контрольна шина соедине513221
на с тактовыми входами регистров 70- 72, входы которых соединены соответственно с выходами ключей 76-78.
Устройство работает следующим образом .5
Сигнал x(t) поступает на вход АЦП 1, где происходит его дискретизаци , и его отсчет х(п) подаетс на вход блока 2 тригонометрического умножени , где в соответствии с заданными 10 значени ми числа обрабатываемых отсчетов N и числа компонент ДПФ К формируютс коды, соответствующие выражени м
27
г(п,К)х(п) .cos(-.;- пК);
iM о/1 (п5К)х(.п). sin(-- пК),
поступающим в сумматор 3, в котором 20 с помощью блока 4 пам ти вычисл ютс суммы
; S Zlx(n)cos(|- ПК);
N t
25
30
1;(К) x(n)sin(|- пК),
п.о
где ,N-1, ,1,...,К-1 .
Значени R;(K) и (К) передаютс затем в блок 6 вычислени модул и фазы ДПФ, откуда значени периодограммы
Р.(К)К;(К)(К)
через сумматор 3 подаютс вблок 5 35
накоплени , где формируетс состо -
тельна оценка спектральнойплот- ности мощности
s(K) - ГР-СЮ.
m :,.
Однако, если сигнал содержит гармонические составл ю цие, приведенна оценка не позвол ет точно измерить их частоты, амп.питудд и фазы. В этом случае блок 6 формирует коды модул и фазы ДПФ
и(К) к(К)-и (К) ; Ph(K)-arctg l(K)/P(K) .
Значени U(K), ,l,..,,Ks поступают по мере готовности в блок 7 измерени частоты, где происход т поиск локальных макс:имумов спектра амплитуд и вычисление частоты гармо- НИКИ в соответствии с вырг1жени ми
п , l jiaiitll wayjciyl iJasJlHiSiiajEil
у(к1,,)+и(к:,,,-1)
726
при b (C,,- l)U(lC,,+.l);
о, ,-Кис,((Кмс,«+11
u(K:;J-fu(K;:;;,,+T) при и(Скс+ ),,-1),
где KftaKc даФ5 соответствующий локальному максимуму спектра амплитуд; -Д , т.е. Л - частота гармоники в единицах бин ДПФ, при- ,
1... при и(,,+ 1)и( -1) и
fn «акс .11
V K-Kc-l) РИ U(K.,,,+ l)U(), .
Измеренное значение частоты гармоники 7 поступает с выхода блока 7 на первый вход 13 блока 8 измерени амплитуды и фазы. На входь 15 и 16 блока 8 с выходов блока 6 поступают коды и(К) и Ph(K). В блоке 8 измерени амплитуды и фазы используетс дробна часть значени частоты гармоники &, причем если 5 п1 л/2, то амплитуда и фаза гармоники вычисл ютс по формулам
д
«1 jsIn-rr S T
.-l,
а при S 2
А 2lU((ir&cl TsinTO-)l
((.-l)4- |.
Измеренные значени параметров гармоник л , А. и Ф поступают на хранение в блок 10 регистров сдвигов. После завершени зтапа измерени в блоке 10 наход тс М хЗ параметров, где М - число гармонических составл ющих сигнала. Следующим этапом вл етс этап коррекции, при котором осуществл етс аддитивна итерационна коррекци погрешностей (АИКП) измерений первого зтапа. Обозначив измеренные значени параметров гармоник как Ti , А, Р , запишем уравнени коррекции дл каждого параметра
,Y;: ); А,А Д- -Г(- ); (1) Ф::,s Ч P „- -F(ф-),
где п - номер итерации; F(-) - оператор обратной цепи итерационного процесса, который реализуетс с
71
помощью синтеза тестового сигнала, составл ющими которого вл ютс гармоники с параметрами, равными измеренным на предшествующем шаге итерации , вычислени его ДПФ и получени на основе значений модулей и фаз вычисленного ДПФ значений параметров синтезированного тестового сигнала. Первый шаг итерации начинаетс с синтеза гармоник, параметры которых равны значени м .7i, А,Р , хран щимс в блоке 10 регистров сдвига. При этом коды ;, А, (р последовательно дл ,2,,..,М поступают с выхода блока 10 на вход блока 2 три- гонометрического умножени . Блок 2, блок-схема которого изображена на фиг. 2, состоит из двух последовательно соединенных синусно-косинус- ных генераторов, структурна схема которых приведена в описании известного анализатора. С помощью первого синусно-косинусного генератора получаем значени
А sin(2 ;r/n/N); А cos(2 « t°п/Ю .
П1fnWП1
Коды и cos подаютс на установочные входы 1 и 2 второго генератора , на выходе которого получаем коды
А°„ sin(2 ir A n/N+9) и А°„.cos( °„х n/NH-Ф,
поступающие в блок 5 накопле1ш ,
где формируетс сумма
м Qд
х (п) А sin(2 ;rп ; °и/N+Ф ),
m.i ,1,...,N-1.
Дл этого на выходе блока 10 ре- гистров сдвига последовательно по вл ютс значени параметров Д , А„, Р дл ,2,...,М. После завершени синтеза сигнала блок 10 устанавливаетс в исходное состо ние, а в блоке 5 накоплени находитс блок данных о мгновенных значени х синтезированного сигнала размерности N
Эти данные подаютс на вход 23 блока 2, где вычисл етс ДПФ, а блок 6 затем вычисл ет модуль и фазу ДПФ синтезированного сигнала, после чего блоки 7 и 8 определ ют значени (°), F(A°), Р(Ф°) и соответствующие им коды записываютс в блок 10, замеща значени , А°, Фп, и с выхода блока 10 поступают в блок 9 коррекции . Здесь производ тс вычислени в соответствии с уравнени ми
728
;-F(;);
А А%А°„-Р(А;);
Z-FCC).
Полученные в блоке 9 после первого шага итераций значени , А, Ф|„ поступают в блок 10 регистров сдвига, где замещают значени FCT),
F(A;), F((p;). Значени °„, А;,Ф;
сохран ютс в регистрах начальных значений блока 9 в течение итерационного процесса коррекции погрештшс- тей измерени параметров п-й гармоники . На втором шаге итераций повтор етс синтез сигнала, однако синтез т-й гармоники происходит в соответствии со значени ми , А и Ф . Значени параметров других гармоник не измен ютс . После второго шага в блоке 9 вычислены значени
(,);
А1 А1+А„-(А „);
р ф +ф -р(Ф ) m m m m
И так далее, что после п-го шага приводит к выражени м (). После каждого шага итераций в блоке 9 производитс проверка услови
и П-1
У -У ,
где fc - заданна погрешность измерени параметров;
параметр гармоники (Ji, ).
Если дл всех параметров т-й гармоники это условие удовлетвор етс , итерационный процесс заканчиваетс , При этом в блоке 10 регистров сдвига вместо начальных значений А ,А„, Р„ устанавливаютс значени JJ, , AjJ,,PjJ, после чего информаци , хран ща с в блоке 13 сдвигаетс и на выходе блока 10 устанавливаютс коды , , А,,, „,, . Таким образом, в итерационном процессе участвуют уже значени параметров (т+1)-й гармоники,
После коррекции параметров всех М гармоник в блоке 10 регистров сдвига записываютс параметры f(, А и дл ,2,...,М, т.е. точные значени частот, амплитуд и фаз дл всех m гармоник.
На этапе вычислени ДПФ на первой контрольной шине блока 2 установлен высокий потенциал, все ключи блока коммутируют свои выходы с первыми входами . При этом работа блока аналогична работе соответствующего блока из
91
вестного устройства. Сигналы, поступающие на тактовые входы генераторов 25 и 26, изображены на временных диаграммах фиг о За о На первую контрольную шину блока 2 подаетс значе- ние N с выхода блока 11 управлени . На управл ющие входы генератора 25 с выхода преобразовател 28 подаютс
. Z ir 2Т соответственно коды sin -- и cos г- N , N
Значение аргумента вьтисл етс с
помощью функционального преобразовател 35, на вход которого поступает код N числа отсчетов блока данных„ В предлагаемом анализаторе нет вика- .ких ограничений на значение Nj поэтому N может быть любым целым числом, в то врем как в БПФ-анализагорах N должно быть целой степенью 2, На установочные входы генератора 25 по- ступают соответственно код О с первого выхода источника 27 посто нных напр жений и код 1 с второго выхода источника 27 посто нных напр жений . На выходах генератора 25 при поступлении тактовых импульсов с третьего выхода синхронизатора 37 формируютс кода, соответствующие выражени м
. 21Г . 21Г. ,. 2ТГ sin --- -(n-i) Cos - + N N N
2. ,. . 27 +COS (n-) Sin -- и
NN
2Т 21.,. 2 cos --(n-).cos -- . ,. . Zir -sin --(n-l) sin -- ,
которые поступают на управл ющие
входы генератора 26. На установоч- ные входы генератора .26 подаютс соответственно код О с первого выхода источника 27 и код х(п) с пер вого входа блока. На выходах генератора 26 формируютс коды
2л-О
IIгг/Ч Ч/,, ,
x(,n; Sin (п) szn - п()
2Т , .2 ir..,, ,, . 2fl-
«COS -- n+x(nj-COS -(K J-sin - n: NNN
or -O/ x (n). COS -- (n)-cos - n(K-)x NN
О/ Ч-f f i-| ij
X COS -- n-x(n). sin - n(K-I) sin -
которые затем поступают на вход сум- .матера, в результате чего вычисл ютс суммы
и
2
i cos -:- пК,
И
При этап вычислени ДПФ заканчиваетс и на первой контрольной шине блока 2, как раньше, устанавливаетс низкий потенциал.
На этапе синтеза тестового сигнала высокий пoтeн. установлен на второй контрольной шине блока 2 и все ключи, кроме ключа 33, который сохран ет предшествующее состо ние, переключаютс дл коммутации выходов с вторыми входами. При этом на вход
N
преобразовател 28 вместо кода
2 ir поступает код г, Л,„и с его выходов
на управл ющие входа генератора 25
5
0
,
0
5
0
5
ZT
2
подаютс коды cos -- J и sin ,
а на второй установочный вход генератора 25 взамен кода 1, поступавшего с второго выхода источника 27 посто нных напр жений, поступает код А1 с второй шины входа 22 блока 2, На установочные входы генератора 26 поступают соответственно коды sin и с вД)1хода преобразовател 30 вместо кодов О с первого выхода источника 27 посто нных напр жений и х(п) с первого входа 12 блока 2 (выход АДП 1). На выходах генератора 25 при этом формируютс коды
л 2 ir „sin и A.cos ,
поступающие на управл ющие входы генератора 26, с выходов которого на выход блока поступс ют коды
, . ,2 п лч . 2 || A.sin(,.sin .
.cos „.sin
А„, cos()A.cos , -.A.sin .sinC .
Временные диагрёшмы тактовых импульсов регистров блока 2 на этапе синтеза представлены на фиг. ЗВ, С помощью сумматора 3 и блока 4 пам ти вычисл етс сумма
/ Сп)-. ZlsinC „,пн-Ф„), ,1,... ,N-1 , m i
после чего отсчеты х (п) дл ,
11132217212
1 перезаписываютс из блока же компонента Ph(K
„ л етс потенциалом схемы Д4. При 8,1/ 44 установлен низки
4 пам ти в блок 5 накоплени , откуда
„„) . Ключ 28 управ л етс потенциалом с выхода пороговой схемы Д4. При 8,1/2 на выходе схемы, 44 установлен низкий потенциал, и
же, как и на этапе вычислени ДПФ, кроме ключа 33, который коммутирует выход на второй вход. Таким образом, на второй установочный вход генератора 26 поступает код х(п) и на его выходе формируютс коды
/ ч . 21Г „ / 2Т X (n) Sin -- пК и X (n)-cos t;
n,/
m Sin-;.
поступают на этапе коррекции в блоке 2 дл вычислени ДПФ синтезированного сигнала х(п). На этом этапе высокий 5 ключ 38 коммутирует первый вход на потенциал установлен на третьей конт- выход, таким образом код 5 поступа- рольной шине блока 2 (на первых двух ет на вход функционального преобра- . контрольных шинах - низкий потенциал), зовател ФП1, вычисл ющего величину При этом все ключи установлены так
10
Преобразователь 42 кода формирует код, дополн ющий S до единицы, т.е. (1-). на выходе схемы 44 установитс высокий потенциал, f5 переключающий ключ 38, и в этом случае код () поступает на вход преобразовател 40, на выходе которого будет кодТ(1-)(1-5) .
поступающие на вход сумматора 3. Так- С выхода преобразовател 40 код потовые импульсы регистров генераторов 20 ступает на вход умножител 47, на 25 и 26 также соответствуют времен- второй вход которого подаетс значе- ным диаграммам фиг. ЗА.
Таким образом, в предложенном анализаторе блок тригонометрического умножени используетс как дл вычислени ДПФ сигнала, так и дл синтеза тестового сигнала, необходимого дл реализации алгоритма аддитивной итерационной коррекции погрешностей измерени параметров гармонических составл ющих сигнала. На входы блока 7 измерени частоты последовательно поступают с выходов блока 6 вычислени модул и фазы соответственно коды модулей компонентов ДПФ и соответствующих им номеров . По первому выходу блока 7 передаетс код частоты измер емой гармоние ) с входа 15 блока 8. Результатом умножени будет значение ам плитуды гармоники А, поступающее на 25 вход 49 блока 8. .Дл определени зна чени фазы гармоники с выхода ключа 38 подаетс код J, при5 „ 1/2 или (1-0) прио„ /2 на вход функционал ного преобразовател 41, вычисл ющег
30
соответственно значение TTfi m или T(l-S), Преобразователь 43 кода формирует дополнительный код, в результате чего на вход сумматора 45 при
поступает код - ii , а при
35
о-.
На второй вхо
- код
сумматора 45 подаетс код РЬ(К „) +
jf,гЛЯ КС
II + г с выхода сумматора 46, причем
1Г значение - поступает с выхода схемы
НИКИ, а на втором его выходе устанавливаетс высокий потенциал (сигнал Q) при идентификации в блоке 7 локального максимума спектра модулей ДПФ, соответствующего измер емой гармонике.
40 48 задани посто нного кода. На выходе сумматора 45 формируетс значение фазы гармоники , поступакадее на выход 50 блока 8.
С началом этапа коррекции на кон- С началом этапа коррекции на кон- трольной шине блока 9 коррекции ус- трольной шине блока 9 коррекции уста- танавливаетс высокий потенциал, Б навливаетс высокий потенциал, в результате с первого выхода синхронирезультате с первого выхода синхронизатора 57 поступает сигнал на тактовый вход регистра 55 и в регистр
Зсчтора 57 поступает сигнал на такрезультате с первого выхода син низатора 57 поступает сигнал на товый вход регистра 55 и в реги
товый вход регистра 55 и в последний 55 заноситс цела часть кода заноситс цела часть кода А , т.е. из выражени
,.
На входы блока 8 подаютс соответственно значени дробной части частоты гармоники „ , модул компонента ДПФ, соответствующего локальному максимуму спектра Ь (К„о,кс) и фазы этого
55
1„. из выражени
,+ LОдновременно соответствующий нал подаетс на первые входы ко тирующих звеньев 51-53. В дальн шем работа блока 9 происходит п управлением синхронизатора 57 в ветствии с временными диаграмма
же компонента Ph(K
„„) . Ключ 28 управл етс потенциалом с выхода пороговой схемы Д4. При 8,1/2 на выходе схемы, 44 установлен низкий потенциал, и
ключ 38 коммутирует первый вход на выход, таким образом код 5 поступа- ет на вход функционального преобра- зовател ФП1, вычисл ющего величину
n,/
m Sin-;.
коммутирует таким образом ход функциона ФП1, вычисл
С выхода преобразовател 40 код по0 ступает на вход умножител 47, на второй вход которого подаетс значе-
ние ) с входа 15 блока 8. Результатом умножени будет значение амплитуды гармоники А, поступающее на 5 вход 49 блока 8. .Дл определени значени фазы гармоники с выхода ключа 38 подаетс код J, при5 „ 1/2 или (1-0) прио„ /2 на вход функционального преобразовател 41, вычисл ющего
0
соответственно значение TTfi m или T(l-S), Преобразователь 43 кода формирует дополнительный код, в результате чего на вход сумматора 45 при
поступает код - ii , а при
5
о-.
На второй вход
- код
сумматора 45 подаетс код РЬ(К „) +
jf,гЛЯ КС
II + г с выхода сумматора 46, причем
1Г значение - поступает с выхода схемы
С началом этапа коррекции на кон- трольной шине блока 9 коррекции ус- танавливаетс высокий потенциал, Б
результате с первого выхода синхронизатора 57 поступает сигнал на тактовый вход регистра 55 и в регистр
55 заноситс цела часть кода
55 заноситс цела часть кода
т.е.
1„. из выражени
,+ LОдновременно соответствующий сигнал подаетс на первые входы корректирующих звеньев 51-53. В дальнейшем работа блока 9 происходит под управлением синхронизатора 57 в соответствии с временными диаграммами
фиг, 7, На первом такте коррекции в регистры 68 корректирующих звеньев занос тс поступаюище из блока 10 начальные значени i, , А,,-, . При этом регистр 69 сброшен в О ,, ключ 64 коммутирует вход на второй выход и на выходе вычитател 65 установлен код, равный нулю. Рассмотрим работу корректирующего звена 51, ц котором происходит коррекци параметра , В начале второго такта коррекции на вход схемы 54 сравнени поступают коды-FC) 5 соответствующие локальным максимума и спектра ДПФ, При совпадении целой части поступающего значени F(7iJ) с занесенным в регистр 55 кодом на выходе схе:мы 54 (фиг. 7А) по витс сигнал Q, nocrynaiouflift на вход синхронизатора 57, При этом ключ 64 (фиг. 7А) переключаетс и код ,) поступает на вход вычислител 55, на второй вход которого приходит код 71 j с выхода регистра 69, занесенный в первом такте коррекции. Код ( m) суммируетс в сумматоре 66 с Л „ и с его выхода код-л , { „f ; - -F( :) заноситс в регистр 69. После п тактов в регистре 69 форми;руетс од
C« --F«).
Однако перед занесением его в регистр 69 схемь 67 сравнени51 сравнивает кодТ., , сформированный на выходе сумматора 66, с кодомft 5наход щимс в регистре 69, Если разность кодов
I меньше заданного значени на выходе схемы 67 вырабатываетс сигнал Н (фиг, 7, Н), поступаю1дий на вход элемента. И 56. При совпадении по времени сигналов Н, поступающих с выходов всех корректирующих звеньев на выходе элемента И 56 по вл етс сигнал S окончани коррекудии гармоники , который подаетс на вход синх- ронизатора 57 и на вторую контрольную шину выхода 19 блока 9 дл перехода и коррекции следующей по пор дку 1 армоники, при этом на третьей контрольной шине блока 9 устанавли- ваетс низкий потени.иап., ключи устанавливаютс в начальное положение, регистры сбрасываютс в т . Работа корректирующих звеньев 37 и 38 аналогична описанной дл звена 36, Кор- ректируемые значени Т s еле каждого такта коррекции записываютс в блок 10, дл чего на первук, контрольную шину первого вькоцв бло
5 O 5 0 5
С
;
0 5 0 j7214
ка 9 подаетс соответствующий сигнал (фиг, 5 F). В блоке 10 регистров сдвига каждый из регистров 70-72 может содержать Р слов j РЬМ, где М - число гармоник в сигнале. При отсутствии на входах элемента ИЛИ 79 сиг- нгшов на его выходе установлен низкий потенциал, который поступает на управл ющие входы ключей 76-78, коммутиру их первый вход с выхода. При этом потенциалы на выходах рег истров 70-72 подаютс на их входы. При поступлении на тактовые входы регистров тактового импульса информаци в них сдвигаетс на один разр д. После серии Р тактовых импульсов состо ние регистров 70-72 равно исходномуj поскольку при данной коммутации ключей 76-78 данные с выходов регистров поступают на их входы. При поступлении сигналов Q на вход 24 блока 10 или сигналов W на первую контрольную шину ключи 76-78 коммутируют выходы с вторыми входами и на входы регистров 70-72 данные уже поступ т не с их выходов, ,а с выходов ключей 73- 75, т.е. произойдет замещение прежних значений параметров новыми. В каждом КЗ регистров 70-72 помещаютс М значений .соответствующих параметров , . этапе измерени начальных значений параметров, А, идентификации локального мак- . симума блоком 7 на зход 24 блока 10 поступает сигнал Q. S результате ключи 76-78 коммутируют вторые входы ключей 76-78 с их выходами и приход щий на третью контрольную шину синхронно с сигналом Q тактовый импульс записывает значени f, , А, 9 в крайние левые разр ды регистров. После измерени значений параметров М гармоник в регистрах находитс К/3 значений параметров, после чего число тактовых импульсов дополн етс до Р, в конце этапа измерений и значени параметров первой гармоники |, А, , , устанавливаютс на выходе блока 10.
На этапе синтеза входь регистров 70-72 сдвига через ключи 76-78 соединены с их выходами, Блок II управлени вырабатьпзает серию из Р такто- мпульсов, поступающих по третьей контрольной шине блока 10 на тактовые входа) регистров 70-72, в результате чего на их выходах последовательно устанавливаютс коды значений параметров М гармоник 1г , Р.,9„, ,2,..,М,
по которым в блоке 2 производитс синтез тестового сигнала.
На этапе коррекции на выходах регистров 70-72 установлены коды значений параметров TiJ , А, гармони- ки, поступающие в блок 9 коррекции. После синтеза по этим значени м тестового сигнала и определени его параметров коды значений параметров тестового сигнала поступают на вто- рые входы ключей 76-78 одновременно с сигналом W, в результате чего они подаютс на входы регистров 70-72 одновременно с первым импульсом серии Р, поступающей с третьей конт- рольной шины блока 10. При этом произойдет замещение значений °,. А, Р значени ми F((, F(A), F((p°) параметров тестового сигнала, которые после серии Р тактовых импульсов ус- танов тс на выходах регистров 70- 72. В конце итерации эти значени параметров в свою очередь замещаютс значени ми , А , Р из блока 9.
После п итераций на выходах ре- гистров 70-72 установлены коды значений параметров-Л третью контрольную шину блока 10 при этом поступит тактовый импульс из блка 11 управлени , вырабатываемый в блоке 11 по сигналу конца коррекции S, в результате чего коды значений А А, Р через ключи 76-78 поступают в ;файние левые разр ды регистров 70-72, а на выходах этих регистров установ тс коды 7i°, , A°,, параметров следующей по пор дку гармоники , коррекци погрешностей значений параметров которой еще не производилась . Временные диаграммы, со- ответствующие приведенным сигналам, изображены на фиг. 9.
Потенциал на контрольных шинах блоков структурной схемы устройства (фиг. 1) устанавливаетс блоком 11 управлени . Конкретна реализаци блока управлени может быть осуществлена в соответствии с функционально схемой, приведенной на фиг. 10. Блок 11 управлени состоит из шести RS- триггеров 80-85, двоичных счетчиков 86-88, реверсивного счетчика 89, элементов И 90-108, элементов ИЛИ 109-116, инверторов 117-118, входов 119-124, вл ющихс входом блока 11 управлени . Пр мой выход триггера .80 соединен с входами элементов И 103, 105, 94 и 98, а его инвесрый выход - с входами элементов И 104,
93, 97 и 107. Выходы элементов И 97 и 98 ;соединены с входами элемента ИЛИ 109, выход которого подключен к входам элементов И 101 и 102, входу элемента ИЛИ 110 и входу установки в О триггера 85, пр мой выход которого соединен с вторыми входами элементов И 93 и 94 и входом элемента И 92. Выход элемента И 90 соединен с входом счетчика 88, выход которого подключен к второму входу элемента И 97. Второй вход элемента И
98соединен с входом 124 блока II, вход 122 которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ 109 и входами элементов ИЛИ 113, 112, 111 и 113. Вход 119 блока 11 соединен с входами элементов И 90, 91, 92, 99, 100
и 106 и вторыми входами элементов И 104 и 103, третьи входы которых соединены с вторым входом элемента И 100 и пр мым выходом триггера 81, Выход элемента И 103 соединен с входом установки в 1 триггера 82. Выход элемента 114 соединен с входом установки в 1 триггера 83. Пр мой выход триггера 83 соединен с вторым входом элемента И 105, входом элемента И 107 и вторым входом элемента И 90, выход которого соединен с входом счетчика 86, выход которого соединен с входом инвертора 118, вторым входом элемента И 107 и третьим входом элемента И 105, выход которого . соединен с входом установки в 1 триггера 84. Пр мой выход триггера 84 соединен с вторыми входами элементов И 99 и 106, а выход элемента И
99соединен с вторым входом -элемента И 113, выход которого соединен с входом установки в О триггера 84. Пр мой выход триггера 82 соединен с входом элемента И 108 и вторым входом элемента И 91, выход которого соединен с входом счетчика 87, выход которого соединен с вторым входом элемента И 105. Вход 123 блока 11 соединен с входом элемента И 96, второй вход которого соединен с выходом элемента И 94, а выход - с входом реверсивного счетчика 89, выход которого соединен с вторым входом элемента И 102 и входом инвертора 117, выход которого соединен с вторым входом элемента И 101, выход которого соединен с входом установки в 1 триггера 80. Вход 120 блока 11 соединен с вторым входом элемента ИЛИ ПО и входом элемента
ИЛИ 116, второй вход которого сое1713
дйнен с выходом элемента И 02, а выход - с входом установки в О триггера 80. Вход 121 блока 11 соединен с входом элемента И 95, второй вход которого соединен с выходом элемента И 93, а выход - с вторым входом реверсивного счетчика 89. Выход элемента И 100 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 111, выход которого соединен с входом установки в О триггера 81, вход установки в 1 которого подключен к выходу элемента ИЛИ ПО. Выход инвертора 118 соединен с третьим входом элемента И 108, вьпсод которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 114 и вторым входом элемента ИЛИ 112, выход которого подключен к входу установки в О триггера 82. Выход элемента И 107 подключен к второму входу элемен та ИЛИ 115 и входу установки в 1 триггера 85, выход элемента И 104 соединен с третьим входом элемента ИЛИ 115, выход которого соединен с входом установки в О триггера 83. Основание, счетчика 86 равно N, основание счетчика 87 равно числу слов, которые могут хранитьс в регистрах сдвига блока 10 Р, основание счетчика 88 равно числу вычисл емых компо- нент ДПФ К. На этапе измерени начальных значений параметров гармоник в реверсивный счетчик 89 заноситс М единиц в соответствии с числом локальных максимумов спектра (числом сигналов Q, поступающих на вход 121 блока управлени ). При коррекции значений параметров гармоник окончанию коррекции значений параметров какой- либо гармоники соответствует сигнал S, поступающий на вход 123 блока управлени . Пройд через элемент И 96, сигнал S поступает- на вычитающий вход реверсивного счетчика 89, вычита единицу. После коррекции М гар- МОНИК и поступлени М сигналов S реверсивный счетчик 89 переходит через ноль, вырабатыва сигнал окончани коррекции. На остальные входы блока управлени поступают следующие сигна лы: на вход 119 - импульсы с выхода генератора тактовых импульсов, на вход 120 - сигнал Пуск дл блока управлени , на вход 122 - сигнал Сброс, устанавливающий блок управлени в исходное состо ние, на вход 124 - сигнал G из блока 9 коррекции . В результате воздействи поступающих на вход сигналов на выхо2 .18
дах триггеров 80-85 формируютс сигналы , временна диаграмма которых приведена на фиг. 11. Эти сигналы вл ютс базовыми дл формировани
необходимых управл ющих потенциалов на управл ющих входах блоков устройства .
Таким образом, введение блоков 7 и 8 измерений частоты и измерени амплитуды и фазы соответственно позвол ет измер ть в цифровом анализаторе спектра значени частот, амплитуд и фаз гармонических составл ющих сигнала также и в тех случа х, когда частоты гармоник не совпадет с значени ми дискретных частот компонент ДПФ сигнала, что снижает погрешность измерений указанных параметров. Введение блоков 9 коррекции и блока 10 регистров сдвига позвол ет совместно с блоком 2 тригонометрического умножени реализовать алгоритм аддитивной итерационной коррекции погрешностей измерений параметров гармоник, что позвол ет корректировать погрешности .
Claims (2)
- Формула изобретениЦифровой анализатор спектра, осованный на дискретном преобразовании урье, содержащий аналого-цифровой преобразователь, блок тригонометриеского умножени , сумматор, блок пам ти , блок накоплени , блок управлени , причем вход аналого-цифрового преобразовател вл етс входом устройства , а выход подключен к первому входу блока тригонометрического умножени , первые три входа сумматора подключены соответственно к выходам блока тригонометрического умножени , блока пам ти и блока накоплени ,а его первые два выхода соединены соответственно с входами блока пам ти и блока накоплени , отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени частоты, амплитуды и фазы гармонических составл ющих сигнала и сокращени времени анализа, в него дополнительно введены блок вычислени модул и фазы, блок измерени частоты, блок измерени амплитуды и фазы, блок коррекции и блок регистров сдвига, причем первый вход блока вычислени модул и фазы соединен с третьим выходом сумматора , первый его выход соединен с четвертым входом сумматора, второй третий его выходы соединены соот19 .1ветственно с первым и вторым входами блока измерени частоты, первый выход которого соединен с первыми входами блока измерени амплитуды и фазы и блока регистров сдвига, второй и третий входы блока измерени амплитуды и фазы подключены соответственно к четвертому и п тому выходам блока вычислени модул и фазы, выходы блока измерени амплитуды и фазы соединены соответственно с вторым и третьим входом блока регистров сдвига , первый выход блока коррекции соединен с входом блока управлени , а второй его выход соединен с четвер- тьтм входом блока регистров сдвига, выход KOTopoi o соединен с входом блока коррекции и вторым входом блока тригонометрического умножени , третий вход которого соединен с вторым выходом блока накоплени , второй выход блока измерени частоты соединен с п тым входом блока регистров сдвига , а выходы блока управлени соединены с управл ющими входами всех блоков устройства,
- 2. Анализатор по п. 1, отличающийс тем, что блок коррекции состоит из трех кооректирую- щих звеньев, схемы сравнени , реги- стра, элемента И и синхронизатора, причем первый выход синхронизатора соединен с тактовым входом регистра и первыми входами корректирующих звеньев, перва шина входа блока коррекции соединена с вторым входом регистра , информационным входом первого корректирующего звена и первым входом схемы сравнени , а выход регистра соединен с вторым ее входом, выход схемы сравнени соединен с первым входом синхронизатора, второй выход которого соединен с вторыми входами корректирующих звеньев, а0 507220третий выход - с третьими входами корректирующих, звеньев и с первой контрольной шиной блока коррекции, втора и треть шины входа блока коррекции соединены соответственно с информационными входами второго и третьего корректирующих звеньев, первые выходы всех корректирующих звеньев вл ютс соответственно первой, второй и третьей шинами выхода блока коррекции, а их вторые выходы подключены к входам элемента И, выход которого соединен с вторым входом синхронизатора и с второй контрольной шиной блока коррекции, а третий вход синхронизатора соединен с третьей контрольной шиной блока коррекции,3, Анализатор по пп. 1-2, отличающийс тем, что корректирующее звено состоит из ключа, вычи- тател , сумматора, схемы сравнени и двух регистров, причем второй вход корректирующего звена подключен к управл ющему входу ключа, выходы которого соответственно подключены к первому входу вычитател и входу первого регистра, а вход ключа соединен с информационным входом корректирующего звена, первьш вход которого соединен с тактовым входом первого регистра, а третий вход - с тактовым входом второго регистра, выход которого соеди нен с первым входом схемы сравнени , и вторым входом вычитател , выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого регистра, а выход - с входом второго регистра и вторым входом схемы сравнени , выход второго регистра вл етс первым выходом корректирующего звена, второй выход которого соединен с выходом схемы сравнени .,,,::nw I iliii MlшЗO«,j«,Й L™Jl...-,.,8H J7 t™,™,t:tf iir --- I i WsFfc J V- Ч-,,,™. Ji. IЙ1/глsFjйА / Ф Ifif/J., ...x--I.-.inLilЛФиг. 5Фиг.вФиг.9113iP919299116тИSOт 012109212205«т0П ,-п гпИ5С:итг 11мs-a(hJg :зт12И 0-97 s8f10PU2 ЮСоставитель В.Смолин Редактор Л.Гратилло Техред Л.ОлийныкЗаказ 2858/40Тираж 730ПодписноеБНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Корректор Г.Решетник
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853969969A SU1322172A1 (ru) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | Цифровой анализатор спектра |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853969969A SU1322172A1 (ru) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | Цифровой анализатор спектра |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1322172A1 true SU1322172A1 (ru) | 1987-07-07 |
Family
ID=21202891
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU853969969A SU1322172A1 (ru) | 1985-10-29 | 1985-10-29 | Цифровой анализатор спектра |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1322172A1 (ru) |
-
1985
- 1985-10-29 SU SU853969969A patent/SU1322172A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 807187, кл. G 01 R 23/00, 1985. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SU1322172A1 (ru) | Цифровой анализатор спектра | |
SU1023341A1 (ru) | Анализатор спектров | |
JPH1078314A (ja) | 変位量検出装置 | |
SU1273837A1 (ru) | Фазометр | |
SU1576875A1 (ru) | Автоматический измеритель частотных характеристик группового времени запаздывани четырехполюсника | |
SU860296A1 (ru) | Устройство дл формировани импульсных последовательностей | |
SU746339A1 (ru) | Устройство дл автоматического допускового контрол сопротивлени изол ции | |
SU738128A1 (ru) | Умножитель частоты следовани периодических сигналов | |
SU935969A1 (ru) | Цифровой полигональный аппроксиматор | |
SU1124319A1 (ru) | Устройство дл перебора сочетаний,размещений и перестановок | |
SU1642409A1 (ru) | Измеритель нелинейных искажений | |
SU1483466A1 (ru) | Кусочно-линейный интерпол тор | |
SU1376241A2 (ru) | Устройство цифрового сопровождени фазы периодического сигнала | |
SU1631511A1 (ru) | Устройство измерени частотных характеристик группового времени запаздывани четырехполюсников | |
SU1402980A2 (ru) | Устройство дл автоматической коррекции погрешностей измерительного преобразовател | |
SU1352401A2 (ru) | Регулируема мера фазовых сдвигов | |
SU1318927A1 (ru) | След щий фазометр | |
SU744360A1 (ru) | Анализатор относительных фазовых сдвигов | |
SU949668A1 (ru) | Устройство дл считывани графической информации | |
RU2037190C1 (ru) | Многоканальная система для регистрации физических величин | |
SU1652933A1 (ru) | Цифровой вольтметр среднеквадратического значени переменного напр жени | |
SU1555677A1 (ru) | Калибратор сигналов, нормированных по коэффициенту гармоник | |
SU1539999A2 (ru) | Устройство автоматической подстройки частоты | |
SU762025A1 (ru) | МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА В УГОЛ ПОВОРОТА ВАЛА " ......... ''1 | |
SU1015381A1 (ru) | Генератор случайного процесса |