SU750481A1 - Устройство дл цифровой обработки сигналов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к радиотехнике . Известно устройство дл  цифровой обработки сигналов, содержащее два канала преобразовани  сигнала, сигнальные входы которых объединены, при этом к первому и второму управл ющим входам первого канала преобразовани  сигнала подключены выходы генератора сигналов дискретизации, а выходы кана лов преобразовани  сигнала соединены с выходами соответствующих буферных регистров, выходы которых подключены к входам блока вычислени  дискретного преобразовани  Фурье, выход которого через квадратор подключен к входу бу ферного блока пам ти, выходы которого соединены с входами интерпол тора и блока обнаружени  сигнала, выход которого подключен к дополнительному входу интерпол тора 1. Однако известное устройство имеет невысокое быстродействие, св занное с необходимостью вычисл ть М энерге тичёских спектров колебаний, зарегис рированных в М каналах преобразовани  сигнала. Цель изобретени  - повышение быст родействи . Дл  этого в устройство дл  ци(ровой обработки сигналов, содержащее два канала преобразовани  сигнала, сигнальные входы которых объединены, при этом к первому-и второму управл ющим входам первого канала преобразовани  сигнала подключены выходы генератора сигналов дискретизации, а выходы каналов преобразовани  сигналов соединены с входами соответствующих буферных регистров, выходы которых подключены к входам блока вычислени  дискретного преобразовани  Фурье, выход которого через квадратор подключен к входу буферного блока пам ти, выходы которого соединены с входами интерпол тора и блока обнаружени  сигнала, выход которого подключен к дополнительному входу интерпол тора, введены блок управлени , два квадратурных гетеродина и дополнительный генератор сигналов дискретизации, выходы которого подключены к первому и второму управл ющим входам второго канала преобразовани  сигнала, причем третий и четвертый управл ющие входы каналов преобразовани  сигнала соединены с выходами квадратурных гетеродинов, к управл ющим входам которых подключеНЫ выходы блока управлени , вход которого соединен с выходом генератора .

На чертеже изображена структурна  электрическа  схема предложенного устройства.

Устройство содержит два канала 1 (И преобразовани  сигнала, буферные регистры 3, 4, квадратурные гетеродины 5| б, генераторы 7 и 8 сигналов дискретизации, блок управлени  9, блок 10 вычислени  дискретного преобразовани  Фурье, квадратор 11, буферный блок пам ти 12, интерпол тор 13 и блок 14 обнаружени  сигнала.

Устройство работает следующим образом .

На сигнальные входы обоих каналов 1 и 2 преобразовани  сигнала через сигнальный вход 15 поступает измерительный сигнал

U(t) SoCos :2n(ftt4-f t H l( I )

fee (fo-F, fo-vF); f,

с € ( - f rnax- ma) где So - амплитуда сигнала,

f - ЗНаff- - значение чение частоты сигнала, производной частоты сигнала в момент интервала наблюдени  t ё(0,Т), а на первый и второй управл ющие входы - сдвинутые друг относительно друга на фазовый угол те /2 - колебани  квадратурных гетеродинов 5 и 6. В пе вый канал поступают сигналы с первого гетеродина 5, представл ющие собой линейно-частотномодулированные (ЛЧМ) - колебани  вида:

Ur Sin2- I{fo-F) fvnp-t t (2)

Upj Cos2Jcr(fo -F) 4. f nptlt

t: t при t e (0 ,T) .

ЛЧМ - добавка гетеродинируюгцего колебани  на i-M этапе измерени  примерно равна оценке ускорени  на предыдущем интервале наблюдени , т.е. fwnp fД . В первом канале 1 измерительный сигнал после гетеродинировани  подвергаетс  низкочастотной фильрации , что позвол ет сформировать на базе прин того сигнала низкочастотный аналитический сигнал,спектр которого сосредоточен, в области fU(0,2F) при этом составл ющие сигнала за сче ускррени  скомпенсированы ЛЧМ - составл ющей гетеродинирующего колебани . Далее обе компоненты низкочастотного аналитического сигнала дискретизируютс  с посто нным шагом , задаваегущм генератором 7 синалов дискретизации, и подвергаютс  аналогово-цифровому преобразованию. За интервал наблюдени  Т в регистре первого канала преобразовани  сигнала в цифровую форму накапливаетс  .дискретных отсчетов сигнала.

Во втором канале измерительный сигнал подвергаетс  гетеродинированию колебани ми квадратурного гетеродина б

U Sin2TC (fjj-F+-Unp )t (3)

Url Cos2jr (fo-F-v- ) t,

где fynp представл ет собой экстраполированное на основе оценок ч астоты и производной частоты на предыдущих этапах измерений значение чатоты низкочастотного сигнала в момент интервала наблюдени .

Затем осуществл етс  низкочастотна  фильтраци  в диапазоне f6(0,2F) выходных сигналов смесителей, что позвол ет выделить комплексную огибающую сигнала. Обе компоненты огибающей дискретизируютс  в неравноотсто щие моменты времени, причем момент вз ти  К-го отсчета задаетс  генератором 8 сигналов дискретизации согласно правилу ,/ .

,lfk, At. Vf, At ,0x1. Ci)

С помощью двух аналогово-цифровых преобразователей второго канала отсчеты огибающей преобразуютс  в цифровой код. За интервал наблюдени  Т в регистре 4 второго канала накапливаетс  М {т2/л1 дискретных отсчетов комплексной огибающей сигнала.

По окончании интервала наблюдени  содержимое регистров обоих каналов переписываетс  в соответствующие буферные регистры 3 и 4. Сразу же по ле этого начинаетс  повторное заполнение регистров каналов новой информацией .

Блок 10 вычислени  дискретного пробразовани  Фурье noKt Pf дискретньл отсчетам низкочастотного аналитического сигнала из буферного регистра 3 вычисл ет 2N отсчетов и его Фурьеспектр в диапазоне f (0,2F) с шагом Af l/iT . Квадратор 11 путем нахождени  квадратов модулей отсчетов Фурьеспектра формирует 2N отсчетов энергетического спектра, которые помещаютс  затем в буферный блок пам ти 12 Сразу же после этого блок 10 начинает обрабатывать отсчеты комплексной огибающей измерительного сигнала из буферного регистра 4, трактуемые как равноотсто щие отсчеты низкочастотного аналитического сигнала. Дл  обеспечени  полной загрузки входного регистра блоком 10 М отсчетов комплексной огибающей дополн ютс  N-M нулевыми отсчетами.

Блок 14 обнаружени  на основе анализа отсчетов энергетического спектра в буферном блоке пам ти 12 формирует грубую оценку частоты измерительного сигнала, котора  затем с помощью интерпол тора 13 уточн етс . Сформированна  оценка частоты iпоступает в блок управлени  9.

Claims (1)

1. В освобождающийс  буферный блок пам ти 12 загружаютс  отсчеты энер .гетического спектра нелинейно сжатого во времени по отношению к исходному сигналу по закону -с t колебани , по которым с помощью блоков 14, 13 формируетс  оценка ускорени  на -м интервале наблюдени , численно равна  частоте сжатоГО колебани . Оценка i поступает в Илок управлени  9. Блок управлени  9 на основании хран щихс  в его пам ти данных об оценках частоты и производной частоты сигнала на нескольких предшествующих интервалах измерений экстраполирует значение частоты сигнала и ее производной на момент начала очередного измерени  и формирует соответствующие управл ющие сигналы дл  гетеродинов 5 и б. В самом простом случае производна частоты ix/np не экстраполируетс  и чис ленно принимаетс  равной оценке производной частоты на предьщущем интервале наблюдени ; значение частоты линейно экстраполируетс : , 1% В установившемс  режиме на первыё и вторые управл ющие входы первого и второго каналов преобразовани  сигна ла в цифровую форму подаютс  колебани , след щие соответственно за производной частотой и частотой сигнала , что позвол ет полностью компенсировать мешающее воздействие неизмер емых в данном канале параметров сигнала. Измерение производной частоты мо жет быть осуществлено по описанной выше методике. Пусть измерительный сигнал имеет, вид . П(t) Выдел   кор плексную о.гибак цую v(t) u(t) . (6) и осуществл   нелинейное сжатие ее времени по закону т t где .Т вый временной масштаб, мы получаем аналитический сигнал V(r) частота которого однозначно соответ ствует производной частоты исходног измерительного сигнала. Дл  измерени  частоты указанного сигнала, пол са частот которого численно равна (- fpiQ;(.. fpigj ) применима стандартна  ме дика измерени  частоты аналитическо го сигнала. Таким образом, предлагаемое устр ство, имеющее примерно .) раз еньший по сравнению с прототипом аппаратурный объем, способно обеспечить измерение частоты сигнала и ее производной от одной цели с точност ми , близкими к потенциальным. Кроме того,предлагаемому устройству присуще существенно более высокое быстродействие , обусловленное необходимостью вычисл ть только два (вместо М ) энергетических спектра. Формула изобретени  Устройство дл  цифровой обработки сигналов, содержащее два канала преобразовани  сигнала, сигнальные входы которых объединены, при этом к первому и второму управл ющим входам первого канала преобразовани  сигнала подключены выходы генератора сигналов дискретизации, а выходы каналов преобразовани  сигнала соединены с входами соответствующих буферных регистров, выходыкоторых подключены к входам блока вычислени  дискретного преобразовани  Фурье, выход которого через квадратор подключен к входу буферного блока пам ти, выходы которого соединены с входами интерпол тора и блока обнаружени  сигнала , выход которого подключен к дополнительному входу интерпол тора, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , введены блок управлени , два квадратурных гетеродина и дополнительный генератор сигналов дискретизации, выходы которого подключены к первому и второму управл ющим входам второго канала преобразовани  сигнала, при чем третий и четвертый управл ющие входы каналов преобразовани  сигнала соединены с выходами квадратурных гетеродинов, к управл ющим входам которых подключены выходы блока управлени  вход которого соединен с выходом интерпол тора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. За вка № 2433528/09, кл. G 06 F 15/34, 1976 (прототип).

   Г/1Д