SU1619189A1 - Способ автоматического анализа спектра сигналов с временной компрессией и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике и может использоватьс  в измерительной технике, вокодерной телефонии , радиолокации. Цель изобрете1 ни  - расширение диапазона анализируемых частот - достигаетс  считыванием данных о стробироваиии сигнала Лий, дл  каждой составл ющей в измененном пор дке с посто нной скоростью, обес печива  ее совпадение с полосой про- пускани  полосового фильтра, центральна  частота которого равна произведению частоты одной из анализируемых частот на коэффициент умножени  частоты, стробирование осуществл ют с посто нной скоростью, завис щей от скорости считывани  запомненных данные . Устройство дл  осуществлени  способа содержит фильтр 1 нижних частот , аналого-цифровой преобразователь 2, оперативное запоминающее устройство 3, цифроаналоговый преобразователь 4, полосовй фильтр 5, детектор 6„ стробирующий блок 7, блок 8 уп  влени , накапливающий сумматор 9, элементы ИЛИ 10, 11. вентиль 12 записи, вентиль 13 считывани , формирователь 14, сумматор 15, посто нное запоминающее устройство 16, блок 17 синхронизации . 2 с.п. ф-лы, 1 ил. Вы зд & в сл О

Description

Изобретение относитс  к радиотехнике и может использоватьс  в измерительной технике, вокодерной те-- лефонии, радиолокации и т0п.

Цель изобретени  - расширение диапазона анализируемых частот за счет обработки сигнала с изменением пор дка считывани  отсчетов и упрощени  устройствао

Сущность способа анализа состоит в том, что анализируемый сигнал подвергают низкочастотной фильтрации с целью устранени  мешающего вли ни  частот выше верхней анализируемой астоты, стробированию сигнала с частотой, котора  равна или выше необходимой частоты по теореме Ко- тельникова дл  наивысшей анализируемой частоты, и запоминанию данных о стробированном сигнале в запоминающем устройстве, состо щем из N  чеек пам ти.

Обработка N запомненных отсчетов осуществл етс  дл  спектрального анализа в базисе полной системы дискретных экспоненциальных функций (ДЭФ). ,

Спектральный анализ сигнала выполн етс  за счет временной компрессии и состоит в том, что при считывании отсчетов сигнала из запоминающего устройства с посто нной скоростью, большей, чем скорость стробировани , происходит сжатие сигнала во временной области, причем последовательное совпадение каждой составл ющей с полосой пропускани  полосового фильтра осуществл ют путем перестановок спектральных составл ющих в исходном спектре сигнала

Операци  перестановок спектральны составл ющих сигнала достигаетс  за счет перестановок членов в последова тельности отсчетов сигнала S (х ) по правилу х - (kx )ц, т.е. по правилу умножени  по модулю N. Перестановка членов последовательности запомненны отсчетов при считывании из запоминающего устройства выполн етс  путем изменени  пор дка считывани . Изменение пор дка считывани  запомненных отсчетов осуществл етс  через ранее рассчитанные дл  каждой составл ющей интервалы отсчетов - коэффициенты пе рестановок (k,).

На чертеже представлена структурна  схема предлагаемого устройства.

.

JQ

15 Q

25

,Q п

35

50

55

Устройство содержит фильтр 1 нижних частот, аналого-цифровой преобразователь (АЦП)2, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)З, цифро- - аналоговый преобразователь (ЦАП)А, полосовой фильтр 5, детектор 6, стро- бирующий блок 7, блок 8 управлени , первый накапливающий сумматор 9, первый 10 и второй 11 элементы ИЛИ, вентили записи 12 и считывани  13, формирователь 14, сумматор 15, посто нное запоминающее устройство (ПЗУ) 16, блок 17 синхронизации.

Устройство работает следующим образом

Анализируемый сигнал проходит фильтр 1 нижних частот, пропускающий все составл ющие спектра вплоть до наивысшей5 и поступает в АЦП 2, где сначала квантуетс  с частотой, не меньшей, чем это необходимо по теореме Котельникова дл  наивысшей составл ющей , а затем преобразуетс  в цифровую форму и подаетс  в ОЗУ 3 дл  записи в  чейки пам ти

ОЗУ 3 содержит N  чеек пам ти, адреса которых нумеруютс  последовательностью двоичных чисел от 0 до (N - 1 ). Отсчеты сигнала записываютс  в  чейки пам ти по адресу, поступающему из блока 8 управлени  на адресный вход ОЗУ 3, при поступлении тактовых импульсов на его управл ющий вход записи. При поступлении тактовых импульсов на управл ющий вход считывани  ОЗУ 3 происходит счи тывание отсчетов из  чеек пам ти, адреса которых подаютс  на адресный вход из блока 8 управлени „

Считанные из ОЗУ отсчеты сигнала поступают в ЦАП 4, где преобразуютс  из цифровой формы в эквивалентную ей дисктерно-аналоговую, и подаютс  через узкополостный фильтр 5, пропускающий только одну спектральную составл ющую сигнала на детектор 6. Стробирующий блок 7, на который поступает выходной сигнал детектора 6, обеспечивает стробирование данных в пределах анализируемого сигнала.

Блок 8 управлени  построен на основе накапливающего сумматора 9. Адресом  чейки пам ти ОЗУ 3 дл  записи и считывани   вл етс  хран щийс  в накапливающем сумматоре 9 результат сложени  числа, поступающего на его информационный вход, с результатом предыдущего сложени  в моменты посs 16

тупленн  тактовых импульсов на его тактовый вход,

Запись отсчетов в  чейки пам ти ОЗУ 3 происходит в пр мом пор дке, поэтому нумераци  их адресов должна возрастать, измен  сь на единицу. Это осуществл етс  путем подачи единицы в виде двоичного многоразр дного числа , формируемого в формирователе 14 кода числа через открытый вентиль 12 записи и первый элемент ИЛИ 10 на информационный вход первого накапливающего сумматора 9. Считывание отсчетов из ОЗУ 3 происходит в измененном пор дке, поэтому нумераци  адресов  чеек пам ти измен етс  с шагом в kp единиц. Это осуществл етс  путем подачи чисел k« в виде двоичных многоразр дных чисел, хран щихс  в  чейках пам ти 1ПУ 16, через вентиль 13 считывани  и первый элемент ИЛИ 10 на информационный вход первого накапливающего сумматора 9.

Особенность формировани  адресов считывани  состоит в том, что при анализе одной спектральной составл ющей анализируемого сигнала шаг изменени  нумерации не должен измен тьс  пока не будут считаны все N отсчетов сигнала, и должен изменитьс  при переходе к анализу следующей спектральной составл ющей, Поэтому в течение N тактов из ПЗУ 16 считываетс  N раз одно и то же число kp, которое, поступа  в первый накапливающий сумматор 9, обеспечивает формирование адресов считывани  с интервалом в kp  чеек пам ти ОЗУ 3.

Дл  последовательного совпадени  всех спектральных составл ющих анализируемого сигнала с полосой пропускани  узкополосного фильтра 5 заранее определ ют последовательность чисел kp,которую занос т в пам ть ПЗУ 16. Последнее содержит п  чеёй пам ти, адреса которых нумеруютс  последовательностью двоичных многоразр дных чисел от 1 до п, причем, в  чейке пам ти с адресом 1 хранитс  число k,которое, поступа  N раз в первый накапливающий сумматор 9, обеспечивает формирование адресов считывани  отсчетов сигнала из ОЗУ 3 в таком пор дке, при котором анализируетс  составл юща  спектра с номером VI. В  чейке пам ти с адресом 2 хранитс  число k2, которое обеспечивает анализ спектральной

1896

составл ющей с номером 2, и так шлее дл  всех п спектральных с ста - п ющих сигнала.

. Формирователь адреса считывани  чисел, хран щихс  в ПЗУ 16, построен на основе второго накапливающего сумматора 15, который в момент поступлени  на его тактовый вход им- O пульсов измен ет свое состо ние на единицу. Эта единица в виде двоичного многоразр дного числа поступает на информационный вход второго накапливающего сумматора 15 из формирова- 5 тел  14 кода числа.

Работой анализатора управл ет блок 17 синхронизации, который формирует три последовательности импульсов определенной длительности в стро 0 го определенном пор дке. Перва  последовательность снимаетс  с первого выхода блока 17 синхронизации и пред- стлзл ет собой равномерную непрерывную последовательность тактовых им25 пульсов, следующих с периодом Т„. Эта импульсна  последовательность поступает на управл ющий вход записи ОЗУ 3 дл  записи очередного отсчета сигнала и через второй элемент

30 ИЛИ 11 на такто ый вход первого накапливающего сумматора 9 дч  изменени  адреса записи, а такге на управл ющий вход вентил  12 дл  обеспечени  прохождени  единицы из формиро ,с вател  14 кода числа.

Со второго выхода блока 17 синхронизации снимаетс  последовательность из N считывающих импульсов, представл ющих собой п пачек по N импульсов,

40 которые располагаютс  в интервале между тактовыми импульсами, снимаемыми с первого выхода блока 17 синхронизации . Эти п пачек импульсов поступают через второй элемент ИЛИ 11

45 на тактовый вход первого накапливающего сумматора 9, который формирует адреса считывани  отсчетов сигнала, и на управл ющей вход вентил  13 считывани  дл  обеспечени  прохождени 

50 чисел kp из ПЗУ 16 на второй вход первого элемента ИЛИ 10.

С третьего выхода блока 17 синхронизации снимаетс  последовательность одиночных импульсов, формируемых

55 после импульсов, снимаемых с второго выхода блока 17 синхронизации, отмечающих окончание анализа очередной спектральной составл ющей спектра сигнала и переход к анализу еле - 16

дующей спектральной составл ющей. Эта последовательность импульсов поступает на тактовьй вход второго накапливающего сумматора 15 дл  изменени  адреса считывани  очередного числа kp из ПЗУ 16, выполн   операцию сложени  по модулю N, а также на тактовьй вход стробир тощего блока 7 дл  регистрации результата анализа спектральной составл ющей сигнала.

Следовательно, при считывании отсчетов из ОЗУ 3 последовательное изменение пор дка считывани  осуществл ют последовательное приведение всех спектральных составл ющих анализируемого сигнала к одной частоте с таким одинаковым числом периодов, при котором переходные процессы в узкополосном фильтре 5 не оказывают вли ние на результат анализа спектра как дл  низкочастотных, так и дл  высокочастотных составл ющих.

Таким образом, предлагаемый способ автоматического анализа спектра сигналов и устройство дл  его осуществлени  при прочих равных услови х требуют меньшего быстродействи  элементной базы или при прежнем быстродействии позвол ют расширить диапазон анализируемых частот.

Claims (2)

1. Способ автоматического анализа спектра сигналов с временной компрессией путем низкочастотной фильтрации сигнала, вплоть до наивысшей анализируемой частоты, стробировани  отфильтрованного сигнала со скоростью не менее скорости стробировани  дл  наивысшей частоты, запоминаний стробированного сигнала в пр мом пор дке, периодического считывани  запомненного сигнала со скоростью , превышающей скорость стробировани , фильтрации считанных данных с фиксированной шириной полосы частот, стробировани  выходного сигнала в пределах анализируемого спектра частот, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона анализируемых частот, данные о стробированном сигнале считывают дл  каждой составл ющей в измененном пор дке с посто нной скоростью, каждый раз обеспечива  ее совпадение с полосой пропускани  полосового фильтра , центральна  частота которого равна произведению частоты одной из

1898

анализируемых частот на коэффициент умножени  частоты, а стробирование осуществл ют с посто нной скоростью, завис щей от скорости считывани  запомненных данных.

2. Устройство дл  автоматического анализа спектра сигналов с временной компрессией содержащее последовательQ но соединенные фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, цифроаналоговый преобразователь, узкополосный филъто, детектор, стробиc рующий блок, а также блок управлени , выход которого св зан с адресным входом оперативного запоминающего устройства, и блок синхронизации, первый В1гход которого соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразовател , входом записи оперативного запоминающего устройства и первым входом блока управлени , второй выход соединен с входом считыва5 ни  оперативного запоминающего устройства и вторым входом блока управлени , а ,выход блока синхронизации соединен с тактовым входом блока стробировани  и третьим входом

Q блока управлени , при этом блок управлени  содержит последовательно соединенные формирователь кода числа , вентиль записи, элемент ИЛИ и накапливающий сумматор, выход которого соединен с выходом блока управлени , а также второй элемент ИЛИ и вентиль считывани , выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, а управл ющий вход

0

35

соединен с вторым входом блока уп

равлени  и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом блока управлени  и управл ющим входом вентил  записи , а выход подключен к управл ющему входу накапливающего сумматора, отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона анализи- руемых частот, в блок управлени  введены последовательно соединен- ные второй накапливающий сумматор

и посто нное запоминающее устройство, выход которого соединен с информационным входом вентил  считывани , информационный вход второго накап

ливающего сумматора соединен с выходом формировател  кода числа, а его управл ющий вход соединен с треть к входом блока управлени .