SU1636787A1 - Аналого-цифровой анализатор спектра - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электроизмерительной технике и может быть использовано в области спектрального анализа детерминированных электрических сигналов в радиотехнике . Цель изобретени  - повышение надежности устройства путем исключени  одного измерительного канала - достигаетс  введением второго блока сравнени  13 и регистра пам ти 12. Устройство также содержит предварительный усилитель 1, цифро- аналоговый перемножитель 2, умножитель частоты 3, генератор опорных колебаний 4, первый формирователь импульсов 5, интегратор 6, второй формирователь импульсов 7, счетчик 8, аналого-цифровой преобразователь 9, реверсивный счетчик 10 и первый блок сравнени  11. 1 ил.I

Description

О5

со

С5 J

оо

31636787

Изобретение относитс  к электро--

ра

измерительной технике и может быть использовано в области спектрального анализа детерминированных электрических сигналов в радиотехнике , акустике и технике св зи.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности устройства путем исключени  одного измерительного канала.

На чертеже приведена функциональна  схема предложенного устройства.

Устройство содержит предварительный усилитель 1, цифроаналоговый перемножитель 2, умножитель 3 частоты, генератор 4 опорных колебаний, первый формирователь 5 импульсов, интегратор 6, второй формирователь 7 импульсов, счетчик 8, аналого-цифровой преобразователь (А1Щ) 9, реверсивный счетчик 10, первый блок 11 сравнени , регистр 12 пам ти, второй блок 13 сравнени .

Вход предварительного усилител  1  вл етс  информационным входом устройства, а его выход соединен с аналоговым входом цифроаналогового перемножител  2, выход которого подключен к входу интегратора 6, а цифровые входы - к выходам цифрового генератора 4 опорных колебаний. Тактовый Вход генератора 4 соединен с тактовым входом счетчика 8 и с вы- ходом умножител  3 частоты, вход которого  вл етс  синхронизирующим входом устройства и соединен с входом первого формировател  5 импульсов . Выход интегратора 6 соединен с входом АЦП 9, выходы которого  вл ютс  амплитудными выходами устройства и подключены к входам второго блока 13 сравнени  и регистра 12 пам ти, выходы которого соединены с вторыми входами блока 13 сравнени  . Выходы блока 13 сравнени  подключены к управл ющим входам реверсивного счетчика 10, тактовый вход которого через второй формирователь 7 импульсов соединен с выходом генератора 4 Выходы реверсивного счетчика 10 и счетчика 8 соединены входами первого блока 11 сравнени , выход которой подключен к обнул ющему входу генератора 4. Выход формировател  5 соединен с обнул ющим входом счетчика 8 и с управл ющим входом регистра 12.

Устройство работает следующим образом .

Принцип действи  анализатора ос- j нова  на поиске максимального значени  амплитуды k-й гармонической составл ющей спектра анализируемого сигнала путем изменени  фазы опорного колебани  относительно синхровизирующего сигнала.

Исследуемый детерминированный процесс x(t) поступает после нормировани  по уровню предварительным усилителем 1 на вход цифроаналого5 вого перемножител  2, на цифровой вход которого подаетс  код опорного гармонического колебани  cos(kЈ0t4p) , где k - номер гармонической составл ющей спектра сигнала; (| - те0 кущее значение фазового сдвига опорного сигнала относительно синхросигнала .

На выходе интегратора 6 формируетс  напр жение вида

5 21

С YJ x(t)cos(kOOt-C|)dt, (1)

о где Т - период синхросигнала.

АЦП 9 преобразует напр жение ин0 тегратора в цифровую форму. В конце периода синхронизации информаци  с АЦП запоминаетс  в регистре 12.Блок 12 сравнени  осуществл ет сравнение вновь полученной информации с АЦП с

$ предыдущей, хран щейс  в регистре 12. В случае, если новое значение информации с АЦП больше предыдущего, блок сравнени  сохран ет предыдущий режим реверсивного счетчика 10. Если

0. новое значение выходной информации КЩ меньше предыдущего, реверсивный счетчик мен ет направление своего i счета. Тактовый вход реверсивного счетчика подключен через формирова-

5 тель 7 к выходу генератора 4, на

котором имеетс  сигнал периода опорного напр жени . В результате, после анализа новой информации АЦП код реверсивного счетчика мен ет0 с  на единицу младшего разр да в сторону увеличени  кода АЦП.Одновременно значение кода реверсивного счетчика сравниваетс  блоком 11 сравнени  с значением кода счетчика

5 8, который имеет такой же пересчет, как и генератор 4 опорных колебаний . но находитс  в фазе с синхросигналом за счет св зи его обнул ющего входа с синхровходом через

формирователь 5. Фаза опорного ко- лебани  пропорциональна показани м реверсивного счетчика, поскольку обнул ющий вход генератора 4 соединен с выходом блока 11 сравнени .

Таким образом, из структуры видн что система автоматического регулировани  за вленного устройства приводит к установлению показаний реверсивного счетчика 10, при которых на выходе АЦП - максимальный код, при этом на выходах АЦП и реверсивного счетчика присутствуют коды, пропорциональные амплитудному и фазовому значению вектора k-й гармоники спектра исследуемого процесса.

Преобразу  выражение (1), можно выделить независимые от времени функции аргумента (

с cosCf) -fx(t)coskandtj +

|

Г)

x(t)sinkCOt dt

(2)

В квадратных скобках выражени  (2) записаны известные соотношени  дл  квадратурных коэффициентов разложени  в р д Фурье

т

а x(t)coskQ)t dt, о

1 Ъ x(t)sinkQt dt .

(3)

Замен   в (2) выражени  ках, можно получить

с acosq + bsinCf, Найдем условие максимума

c(q)

asinCf - bcosCf

cosi-P sintp а

-q, откуда

Из выражени  (5) .следует, что

Ъ

cosCP

q

Ф

+ Ь

1Г

sin

tf

л|а2 + Ъ2 (6)

Подставл   (6) в (5) можно полуить

Махе

-i

+ bz

(7)

того, из выражени  (5) можно

Ч

arete - а

(8)

Выражени  (7) и (8) полностью соответствуют соотношению между значени ми координат вектора в ортогональной и пол рной системах координат . Таким образом, описанный алгоритм приводит к нахождению пол рных координат вектора гармоники, которые снимаютс  с выходов АЦП и реверсивного счетчика в цифровом виде.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   20

   25

   30

   Аналого-цифровой анализатор спектра , содержащий последовательно соединенные предварительный усилитель,вход которого соединен с входом устройства, цифроаналоговый перемножитель и интегратор , причем цифровые входы иифроана- логового перемножител  соединены с выходами генератора опорных колебаний , тактовый вход которого подключен к тактовому входу счетчика и к выходу умножител  частоты, синхронизирующий вход устройства через первый формирователь импульсов подключен к обнул ющему входу счетчика, а также к входу умножител  частоты, цифровые выходы счетчика чепез блок сравнени  подключены к обнул ющему входу генератора опорных колебаний, причем вторые входы блока сравнени  соединены с фазовыми выходами устройства и соединены с цифровыми выходами реверсивного счетчика, тактовый вход которого через второй формирователь импульсов подключен к выходу генератора опорных колебаний, и ана5 лого-цифровой преобразователь, о т- л и чающийс  тем, что, с целью повышени  надежности устройства , в него дополнительно введены второй блок сравнени  и регистр пам ти,

   0 информационные входы которого соединены с амплитудными выходами устройства и подключены к выходам аналого- цифрового преобразовател  и к Цеп- i ным влидам второго блока сравнени ,

   5 вторые входы которого соединены с

   выходами регистра пам ти, а выходы - второго блока сравнени  подключены к управл ющим входам реверсивного счетчика, вход аналого-цифрового

   5

   0

   716367878

   преобразовател  соединен с выходом гистра пам ти подключен к выходу интегратора, а управл ющий вход ре- первого формировател  импульсов.