SU1363244A1 - Устройство дл вычислени спектра сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности к устройствам спектрального анализа сигналов , представленных в цифровой форме. Цель изобретени  - повьшение точности путем устранени  амплитудно-час- :тотных искажений в спектре сигналов. Поставленна  цель достигаетс  за счет того, что в состав устройства вход т фильтры 1 промежуточной частоты , коммутатор 2, фазовые детекторы 3, фильтры 4 нижних частот, аналого- цифровые преобразователи 5, блок 6 дискретного преобразовани  Фурье, генератор 7 шумового сигнала, переключатели 8, 9, клмчи 10, 11, умножитель 12, сумматор 13, блок 14 пам ти , счетчик 15 адреса, блок 16 посто нной пам ти, инфррмационные входы 17, информационный выход 18, вход 19 задани  режима, тактовые входы 20, 21. 1 ил. с $ (Л со 05 00 го 4; N

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности к устройствам спектрального анализа сигналов , представленных в цифровой форме

Целью изобретени   вл етс  повышение точности путем устранени  амплитудно-частотных искажений в спектре сигналов.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство дл  вычислени  спектра сигналов содержит фильтры 1 промежуточной частоты, коммутатор 2, два канала , каждый из которых состоит из последовательно соединенных фазового детектора 3, фильтра 4 нижних частот аналого-цифрового преобразовател  (АЦП) 5, блок 6 дискретного преобразовани  Фурье (БПФ), генератор 7 шу- нового сигнала, переключатели 8-9, ключи 10-11, умножитель 12, сумматор 13, блок 14 пам ти, счетчик 15 адре са,блок 16 посто нной пам ти, информационные входы 17, информационные выходы 18, вход 19 задани  режима,- первый 20 и второй 21 тактовые входы

Устройство работает следующим, образом .

Амплитудно-частотные искажени  в спектре сигналов, возникающие из- за различи  АЧХ фильтров 1 промежуточной частбты, подвергаютс  коррекции . Причем исполнительные элементы схемы коррекции вход т в ту ее часть котора  содержит ключ П, умножитель 12, блок 14 пам ти, счетчик 15 адреса и блок 16 посто нной пам ти. Дп  проведени  коррекции амплитудно- частотных искажений в спектре сигна- лов необходимо иметь информацию о виде и форме АЧХ фильтров 1 промежуточной частоты. Такую информацию можно получить при вычислении, спектра шумового сигнала, который формирует- с  генератором 7 шумового сигнала и подаетс  на первые входы переключателей 8. Периодически основной режим работы устройства вычислени  спектра сигналов превышаетс  и входы фильтров 1 промежуточной частоты с помощью переключателей 8 отключаютс  от входов 17 устройства и подключаютс  к выходу генератора 7 шумового сигнала Шумовой сигнал, прошедший через фильтры 1 промежуточной частоты, поочередно с выхода каждого фильтра I промежуточной частоты с помощью коммутатора 2 подаетс  на входы фазовых

5 0 5

О 0

5

0

5

детекторов 3. После преобразовани  в фазовых детекторах 3, фильтрах 4 нижних частот и АЦП 5 шумовой сигнал, дискретизированный по времени, квантованный по уровню и представленный в двоичном коде, подаетс  на входы БПФ 6, который производит вычисление дискретного преобразовани  Фурье по алгоритму БПФ. Таким образом, на выходе БПФ 6.будут получены три последовательности спектральных отсчетов шумового сигнала, которые  вл ютс  мгновенными спектрами шумового сигнала , прошедшего через три фильтра 1 промежуточной частоты.

С помощью переключател  9 с выхода БПФ 6 последовательности спектральных отсчетов шумового сигнала подаютс  на первый вход сумматора 13, на второй вход которого с выхода разомкнутого ключа 10 подаютс  нулевые отсчеты, которые не мен ют значений спектральных отсчетов шумового сигнала . Полученна  сумма снимаетс  со старших разр дов, что эквивалентно уменьшению результата в два раза. Этим достигаетс  усреднение двух чисел и. устран етс  возможное переполнение разр дной сетки при сложении двух чисел. С выхода сумматора 13 уменьшенные в два раза спектральные

.отсчеты шумового сигнала поочередно .записываютс  в  чейки пам ти блока 14 пам ти с адресами, которые выра- батьгеаютс  счетчиком 15 адреса. На этом заканчиваетс  один цикл вычислени  и записи мгновенных спектров шумового сигнала.

Дл  определени : АЧХ фильтров 1 промежуточной частоты необходимо провести многократное вычисление мгновенных спектров шумового сигнала и их усреднение, поэтому описанный режим работы устройства вычислени  спектра сигналов периодически повтор етс  с тем отличием, что при повторных вычислени х мгновенных спектров шумового сигнала замыкаетс  ключ 10 и амплитудные значени  вновь вычисленных мгновенных спектров шумового сигнала суммируютс  в сумматоре 13 с амплитудными значени ми мгновенных спектров шумового сигнала, записанных в блоке 14 пам ти, т.е. производитс  чередование режима считывани  из блрка 14 пам ти спектральных отсчетов шумового сигнала, которые

- были записаны в него в предыдущем

цикле вычислени  мгновенных спектров шумового сигнала, и режима записи в блок 14 пам ти вновь вычислеИных усредненных амплитудных значений спектральных отсчетов шумового сигнала.

Таким образом, после проведени  многократного вычислени  мгновенных спектров шумового сигнала в блоке 14 пам ти записаны усредненные амплитудные значени  отсчетов АЧХ фильтров 1 промежуточной частоты.

В основном режиме работы устройства входы фильтров 1 промежуточной частоты с помощью переключателей 8 отключаютс  от генератора 7 шумового сигнала и подключаютс  соответственно к входам 17 устройства. Входные сигналы, прошедшие через фильтры 1 промежуточной частоты, поочередно с выхода каждого фильтра 1 промежуточной частоты с помощью коммутатора 2 подаютс  на входы фазовых детекторов 3. После преобразовани  в фазовых детекторах 3, фильтрах 4 нижних частот и АЦП 5 обрабатываемые сигналы подаютс  на БПФ 6 Дл  вычислени  их спектров. Амплитудные значени  спектральных отсчетов входных сигналов с помощью переключател  9 подаютс  на первый вход умножител  12 дл -умножени  иа корректирующие множители, которые представл ют собой обратные величины 1/К от усредненных амплитудных значений отсчетов К АЧХ фильтров 1 промежуточной частоты. Диапазон изменени  корректирующих множите- |лей и, следовательно, диапазон проводимой коррекции амплитуд спектральных отсчетов входных сигналов определ етс  разр дностью усредненных амп литудных значений отсчетов АЧХ фильтров 1 промежуточной частоты, котора  выбираетс  равной восьми разр дам. При этом устран ютс  возможные переполнени  разр дной сетки после проведени  умножени  в умножителе 12 амплитудных значений спектральных отсчетов входных сигналов на корректирующие множители. Поэтому из шестнадцати разр дов усредненных амплитудных значений отсчетов АЧХ фильтров I промежуточной частоты используютс  только восемь старших разр дов. Последовательности спектральных отсчетов, снимаемых с выхода БПФ 6, соответствует доследовательность корректирующих множителей, значени  которых получают благодар  поочередному считы0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ванию из блока 14 пам ти, при этом ключ 10 разомкнут и информаци  с выхода блока 14 пам ти через замкнутый ключ 11 поступает на вход блока 16 посто нной пам ти и преобразуетс  в нем в последовательность корректирующих множителей, которые поочередно поступают на второй вход умножител  12.

Таким образом, на выходе умножител  I2 получают последовательности спектральных отсчетов входных сигналов , которые скорректированы в соответствии с видом и формой АЧХ фильтров 1 промежуточной частоты. Скорректированные спектры сигналов поступают на выход 18 устройства дл  дальнейшей обработки.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  вычислени  спектра сигналов, содержащее три фильтра промежуточной частоты, коммутатор, два фазовых детектора, два фильтра нижних частот, два аналого-цифровых преобразовател  и блок дискретного преобразовани  Фурье, причем выходы первого, второго и третьего фильтров промежуточной частоты подключены со-- ответственно к первому, второму-и третьему информационным входам коммутатора , выход которого подключен к входам первого и второго фазовых детекторов, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго фильтров нижних частот, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго аналого-цифровых преобразователей, выходы которых подключены к входам соответственно реальной и мнимой составл ющих блока дискретного преобразовани  Фурье, а управл ющий вход коммутатора  вл етс  первым тактовым входом устройства, отличающеес  тем, что, с целью повьш1е- ни  точности, в него введены четьфе переключател , два ключа, сумматор,, блок пам ти, блок посто нной пам ти, умножитель, счетчик адреса и генератор шумового-сигнала, выход которого подключен к первым информационным входам первого, второго и третьего переключателей, выходы которых подключены к входам соответственно первого, второго и третьего фильтров промежуточной частоты, выход блока дискретного преобразовани  Фурье под5 13632А4б

   ключей к информационному входу чет-л етс  информационным выходом устрой- вертого переключател , первый и вто-ства, первым, вторым и третьим инфор- рой выходы которого подключены соот-мационными входами которого  вл ютс  ветственно к первому входу умножите-вторые информационные входы соответ- л  и первому входу сумматора, выходственно первого, второго и третьего которого подключен к информационномупереключателей, управл ющие входы входу блока пам ти, выход которогокоторых соединены с управл ющими вхо- подключен к информационным входамдами четвертого переключател , перво- первого и второго ключей, выходы го и второго ключей и  вл ютс  вхо- торых подключены соответственно кдом задани  режима устройства, адрес- второму входу сумматора и адресномуный вход блока пам ти подключен к входу блока спосто нной пам ти, вы-информационному выходу счетчика ад- ход которого подключен к второмуреса, счетный вход которого  вл етс  входу умножител , выход которого .5 вторым тактовым входом устройства.