SU834548A2

SU834548A2 - Устройство дл измерени ортогональныхСОСТАВл ющиХ СигНАлА

Info

Publication number: SU834548A2
Application number: SU782666480A
Authority: SU
Inventors: Юрий Петрович Гнучев; Марлен Михайлович Барашков; Матвей Ильич Малыкин; Анатолий Павлович Мартынов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4273
Priority date: 1978-09-18
Filing date: 1978-09-18
Publication date: 1981-05-30

Description

Изобретение относится к измерительной технике с применением цифровой фильтрации и может быть использовано в радиоуправлении, радионавигации, радиолокации, а также в других областях техники, где необходимо измерение амплитуды и фазы сигналов на фоне шума.

Известно устройство для измерения ортогональных составляющих, содержащее кварцевый генератор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, преобразователь код-аналог, шифратор, блок управления, преобразователь аналог-код, блоки умножения, реверсивные счетчики, которое совместно с арифметическим устройством может быть использовано для измерения амплитуды и фазы сигнала [']

Недостатками этого устройства являются ограниченный частотный диапазон, который обусловлен временем операции произведения кодов выборок сигнала на коды ортогональных функций^и сложность его реализации.

По основному авт. св. № 759968, известно устройство для измерения ортогональных составляющих сигнала, которое совместно с вычислительным' устройством может быть использовано для измерения амплитуды и фазы сигнала, содержащее аналого-цифровой преобразователь, регистры, накапливающие сумматоры, блок управления, блок сдвига информации, блок формирования признака сдвига, блок анализа знака, сумматоры, блоки инверсии кодов, блок формирования признака знака,· добавочные блоки сдвига и связи между ними [2J,

Недостатком известного устройства является невозможность измерения амплитуды и фазы сигнала без специального арифметического устройства.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей при измерении амплитуды и фазы сигнала.

блок формирования признака знапричем первый вход блока анализа

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения орто-j тональных обставляющих сигнала,содержащее аналого-цифровой преобразователь, первый регистр, первый и второй накапливающие сумматоры, блок управления, соединенный с аналого-цифровым преобразователем, блок сдвига информации, блок формирования признака сдвига* блок анализа знака, ю второй регистр, первый, второй и третий сумматоры, первый И второй блоки инверсии кодов, блок формирования признака знака и первый и второй добавочные блоки сдвига, информационный выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входами блока сдвига информации и блока формирования признака сдвига, выход которого соединен с управляющим входом блока сдвига информации и через второй регистр с управляющими входами первого и второго добавочных блоков сдвига, выход блока сдвига информации через первый регистр соединен с первым входов первого сумматора, прямые и инвертированные выходы первого и второго сумматоров соединены соответственно с входами первого и второго блоков инверсии кодов, выходы которых подсоединены соответственно ко входам первого и второго добавочных блоков сдвига и первым входам первого и второго сумматоров, выходы первого и второго добавочных блоков сдвига соединены Соответственно со вторыми входами второго и первого сумматоров и информационными входами первого и второго накапливающих сумматоров, знаковый выход аналого-цифрового преобразовате- ‘ ля присоединен к одному из входов блока анализа знака, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления, а выход подсоединен к знаковым входам первого й второго блоков инверсии кодов и первого и второго накапливающих сумматоров, третий и четвертый выходы блока управления присоединены соответственно к управляющим входам второго регистра и через последовательно соединенные третий сумматор, выход которого соединен со входом, и блок формирования признака знака подсоединены к управляющим входам первого и второго блоков инверсии кодов, введены блок анализа максимального кода, третий добавочный блок сдвига и добавоч35

834548 ный ка, максимального кода соединен с информационным выходом аналого-цифрового преобразователя и выходом первого накапливающего сумматора, второй его вход присоединен к первому входу добавочного блока сдвига информации и выходу йторого накапливающего сумма> тора, а выход соединен со входом вто-. рого регистра и вторым входом добавочного блока сдвига информации, выход которого подсоединен к первому входу второго сумматора, прямой выход второго сумматора через добавочный блок формирования признака знака соединен с выходом блока формирования признака знака.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения ортогональных составляющих сигнала.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь(АЦП)1, блок 2 сдвига информацииблок 3 формирования признака сдвига, блок 4 анализа знака, первый и второй регистры 5 и 6, блок 7 управления, первый/ второй и третий сумматоры 8-10, первый и второй блоки Н и 12 инверсий кодов, блок 13 формирования признака знака, первый и второй добавочные блоки 14 и 15 сдвига,первый и второй накапливающий сумматоры 16 и 17, блок 18 анализа максимального кода, третий добавочный блок 19 сдвига, добавочный блок 20 формирования признака знака, работает следующим обвходов АЦП I поступает а на другой вход от

Устройство .разом.

На один из сигнал Ш), блока 7 управления серия импульсов TL· следующих с интервалом Т и определяющих моменты взятия выборок ёигнала. На выходе АЦП 1 формируется И -разрядный код выборки / Х_к/, соответствующий по величине модулю выборки, а также признак знака выборки Зн Х_к. Код/х_к/ поступает на входы блока 3 формирования признаков сдвига и блока 2 сдвига информации. Блок 3 формирования признака сдвига анализирует входной код /Х_к/и определяет положение старшей единицы в разрядной сетке. При наличии старшей единицы кода в младших разрядах разрядной сетки блок 3 формирует комаццу сдвига Кр, поступающую на блок 2 сдвига, в котором код сдвигается на соответствующее ⁵ число разрядов Р до полного заполне ния разрядной сетки. Сформированный . код|Хк|<-2?поступает на первый регистр 5, где запоминается на время Т. Команды сдвига Кр запоминаются на то же время во втором регистре 6. С регистра 5 код|Хк|-2^подается на один из входов сумматора 8, на выход которого подключен первый блок 1J инверсии кодов, где по комавде с блока 13 формирования признака знака или с блока 4 анализа знака производится формирование прямых или обратных кодов, суммирование которых в сумматорах равноценно вычитанию. 1

Выход первого блока 11 инверсии кодов подключен к входу первого добавочного блока 14 сдвига, который осуществляет сдвиг кодов. На второй вход сумматора 8 подключен выход сумматора 9 через второй блок 12 инверсии кодов и второй добавочный блок 15 сДвига. Блоки 14 и 15 сдвига кодов* управляются в соответствии с призна- ; каж сдвига, поступающими с второго регистра 6. На первый вход сумматора 9 подключен выход первого добавочного блока 14 сдвига кодов, на второй входвыход второго блока 12 инверсии кодов ,30 который одновременно подключен на вход 15 блока сдвига кодов.

Знак выборки Х^(3н Хц ) с выхода АЦП 1 поступает на один из входов блока 4 анализа знака, на другой вход Которого блок 7 управления выдает признак знака четверти опорной функции Зн(Уц. Блок 4 анализа знака формирует признак, соответствующий знаку алгебраического произведения знака выборки на знак опорной функции. Сфорьачрованный признак посту- , пает на блоки II и 12 инверсии кодов на выходах которых в соответствии с ним образуются прямые или обратные коды, которые подаются на накапливающне сумматоры 16 и 17.

Блок 7 управления вырабатывает текущее значение углов άκ опорных функций СО5б(к ¹¹ также необходимые константы, поступающие на Входы третьего сумматора 10. На выход сумматора 10 подключен блок 13 форшрования признака знака. Поступающие на вход сумматора 10 значения текущего угла опорной функции сумми-

834548 в р уюте я с константами, равными в соответствии с уравнениями ’’’AJ.jCirC'bg’ 2.

/4 = ·+ 10 т-номер итерации _2,... .и-1); и-число итераI где (1=0.1,2 ЦИЙ .J Начальные условия: c&dKtf_oWiXo*falll·· , ч Блок 13 формирования признака знака формирует знак, поступающий на блоки Н и 12 инверсии кодов, Сум-_{х ;}маторы 8 и 9 и блоки 11 и 12 инверсии кодов осуществляют операции суммирования кодов и их инверсии в соответствии с уравнениями,

-WW’V

На вход сумматора 8 заносится код. IXк | 2^Р' на вход сумматора 9 - код.

равный 0, на вход сумматрра 10 - .

код о(к · По истечении итерации на выходе сумматоров 8 и 9 образуются произведения Κι/ΧκΙ2^ρ/5·»ΐΐ€(κί и |Х кГcosd.к I соответственно, где Ki = · При выполнении итераций блоки II и 12 инверсии кодов управляются признаками знака формируемыми блоком I3, блоки I4 и 15 сдвига управляются через, регистр 6, который формирует сдвиги по командам с блока 7 управления. Подученные коды произведений с выходов сумматоров 8 и 9 поступают на входы блоков 11 и 12 инверсии кодов соответственно, на выходе которых образуются прямые или обратные коды в соответствии с признаком, поступаемым от блока 4 анализа знака, т. е. учитывается знак выборки и знак опорной функоди. Коды К X ц 2^? Sihd к и К поступают на блоки 14 и 15, где но Λ команде с регистра 6 осуществляют необходимый сдвиг на 2 разрядов. Сформированные коды КХ^Ио^и с выхода блоков 14 и 15 сдвига поступают на накапливающие сумматоры 16 и 17, которые производят следующие операции:

W-4 Ν-Ί

А-К 2 X_KSi>ict_v и B*-KS X coscL*, К=О * * к-о * где Р» - число выборок.

834548 8

Полученные значения А и В поступают одновременно На входы блока 2 сдвига Информации,добавочного блока 19 и блока 18 анализа максимального кода. В блоках 2 и 19 производится ₅сдвиг информации в сторону старших разрядов по команде, вырабатываемой блоком 18 анализа максимального кода, до полного заполнения разрядной сетки на величину щ , определяемую поло- ю жением старшей единицы в максимальном из чисел А или В. Одновременно величина сдвига информации запоминается на регистре 6.

С выходов блоков 2 и 19 сдвига ин- 15 формация поступает на первый вход сумматоров 8 и 9. Сумматоры 8 и 9jj блоки 11 и 12 инверсии кодов и блоки 14 и 15 сдвига осуществляют операцию . суммирования кодов или их инверсий и 20 сдвигав соответствии с уравнениями где · ί = 0,1,2,3,.. И , = + 1, h -число итераций. Начальные условия: Хо~ А; У_о~ В- ³⁰

Операция определенийSigTl осуществляется блоком 20 формирования знака, вход которого соединен с прямым выходом сумматора 9, а выход управляет блоками 11 и 12 инверсии ко- ' ³⁵дов. ,

На выходе сумматора 8 по окончаний И итераций образуется значение

Величина гм,., хранящаяся в регистре 6, поступает на блоки 14 и 15 сдвига, где осуществляется сдвиг на 2~*\ На 45 выходе блока 14 образуется значение амплитуды сигнала

От блока 7 управления на сумма- ⁵⁰тор 10 поступают, значения констант, равных circt^r

Блок ’сумматора 10 производит операцию .

dr^cCr^^arcte'²’’

Начальные условия ct_o=0.

По окончании Г) итераций на выходе сумматора 10 образуется значение кода 06ц , равное фазе измеряв-, мого сигнала Ψβ·

Изобретение позволяет сократить количество аппаратуры в измерительных системах для измерения амплитуды и фазы с сохранением высокой точности. Добавлением трех небольших блоков и многократным использованием основной аппаратуры расширяются функциональные возможности предлагаемого устройства без применения специального арифметического устройства.

Claims

(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОРТОГОНАЛЬНЫХ сбсТАВЛЯЩИХ СИГНАЛА Поставленна цель достигаетс тем что в устройство дл измерени ортотональных сЬставл ющих сигнала,со держащее аналого-цифровой преобразователь , первый регистр, первый и второй накапливающие сумматоры, блок управлени , соединенный с аналого-циф ровым преобразователем, блок сдви га информаци , блок формировани приз нака сдвига блок анализа знака, второй регистр, первый, второй и третий .сумматоры, первый и второй блоки инверсии кодов, блок формировани признака знака и первый и второй добавочные блоки сдвига, информационный выход аналого-цифрового преобразовател соединен с входами блока сдвига информации и блока фор1 ровани признака сдвига,, выход которого соединен с управл ющим входом блока сдвига информации и через второй регистр с управл ющи1ад входами первого и второго добавочных блоков сдвига, выход блока сдвига информации через первый регистр соединен с первым входов первого сумматора, пр мые и инвертирован ные выходы первого и второго суммато ров соединены соответственно с входам первого и второго блоков инверсии кодов, выходы которых подсоединены соответственно ко входам первого и второго добавочных блоков сдвига и первым входам первого и второго сумматоров , выходы первого и второго добавочных блоков сдвига соединены соответственно со вторыми входами второго и первого сумматоров и информ ционными входами первого и второго накашшвакдцих сумматоров, знаковый вы ход аналого-цифрового преобрйзовател присоединен к одному из входов блока анализа знака, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управлени , а выход подсоедине к знаковым входам первого и второго блоков инверсии кодов ипервого и второго накапливающих сумматоров, тр тий и четвертый выходы блока управле ни присоединены соответственно к управл ющим входам второго регистра и через последовательно соединенные третий сумматор, выход которого соединен со входом, и блок формировани признака знака подсоединены к управл ющим входам первого и второго блоков инверсии кодов, введены блок анализа максимального кода, третий (Обавочный блок сдвига и добавочный блок формировани признака знака , причем первый вход блока анализа максимального кода соединен с информационным выходом аналого-цифрового преобразовател и выходом первого накапливающего сумматора, второй его вход присоединен к первому входу добавочного блока сдвига информации и выходу Йторого накапливающего сумматора , а выход соединен со входом вто-. рого регистра и вторым входом добавочного блока сдвига информации, выход которого подсоединен к первому входу второго с1ПФ1атора, пр мой выход второго сумматора через добавочный блок формироваш признака знака соединен с выходом блока формировани признака знака,. На чертеже представлена структурна схема устройства дл измерени ортогоналыадх составл ющих сигнала Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь(АЦП)1, блок 2 сдвига ин4)Ормации блок 3 формировани признака сдвига, блок 4 анадагза знака, первый и второй регистры 5 и 6, блок 7 управлени , первый, второй и третий сумматоры 8- 10, первый и второй блоки 11 и 12 инверсии кодов, блок 13 формировани признака знака, первый и в:торой добавочные блоки 14 и 5 сдвига, первый и второй накашшва -щий сук(маторы 16 и 17, блок 18 анализа максимального кода, третий добавочный блок 19 сдвига, добавочмай блок 20 формировани признака знака. Устройство работает следующим об .разом. На один из входов МЩ 1 поступает сигнал U{i-), а на другой вход от блока 7 управлени сери импульсов Тл/ сле ущих с интервалом Т и определ ющих моменты вз ти выборок (Сигнала, На выходе АЦП I формируетс И -разр дный код выборки / Х|4/,соответствукиций по величине модулю выборки, а также признак знака выборки Зн Хц. Код/Х(/ поступает на входы блока 3 формировани признаков сдвига и блока 2 сдвига информации. Блок 3 формировани признака сдвига анализирует входной код /Х,/и определ ет положение старшей единицы в разр дной сетке. При наличии старшей единицы кода в младших разр дах разр дной сетки блок 3 формирует команду сдвига Кр, поступающую на блок 2 сдвига, в котором код / сдвигаетс на соответствукедее число разр дов Р до полного заполнени разр дной сетки. Сформированный .2 поступает на 1первый регистр 5, где запоминаетс на врем Т. Кома ды сдвига Кр запоминаютс на то же врем во втором регистре 6. С регистра 5 код|Хк|-2подаетс на один и входов сумматора 8, на выход которого подключен первый блок 1 инверсии кодов, где по комавде с блока 13 формировани признака знака или с блока 4 анализа знака производитс формирование пр мых или обратных кодов, сум№1рование которых в сумматорах равноценно вычита1ию. Выход первого блока 11 инверсии кодов подключен к входу первого добавочного блока 14 сдвига, который осуществл ет сдвиг кодов. На второй вход сумматора 8 подключен выход сум тора 9 через второй блок 12 инверсии кодов и второй добавочш 1Й блок 15 сДвига. Блоки 14 и 15 сдвига кодовуправл ютс в соответствии с признакамл сдвига, поступающими с второго регистра 6, На первый вход сумматора 9 подключен выход первого добавочног 6л(жа 14 сдвига кодов, на второй вхо шкод второго блока 12 инверсии кодо который одновременно подключен на вход-15 блока сдвига кодов. Знак выборки Х|((3н Х( ) с выхода АЦП 1 поступает на один из входов блока 4 анализа знака, на другой вхо которого блок 7 управлени вьщает признак знака четверти ойорной функции Зн . Блок 4 анализа знака форьшрует признак, соответствующий знаку алгебраического произведени знака выборки на знак опорной функЕШИ . ефорьмрованный признак посту- , пает на блоки Пи 12 инверсии кодов на выходах которых в соответствии с ним образуютс пр мые или обратные коДы, которые подаютс на накапливаю 1ф1е сумматоры 16 и 17. Блок 7 управлени вырабатывает текущее значение углов оСк опорных функций СО5е(ц и SlHct a также необходимые константы, поступаюище на ёходы третьего сумматора 10. На выход сумматора 10 подключен блок 13 фop 0ipoвaни признака знака. Поступаювще на вход сумматора 10 значени текущего угла опорной функции суммируютс с константами, равными с| -с1&2Г| в соответствии с ура внени ми eigm., I где /4 t 19 i-HOMep итерации (,l,2,... .И-9;и-число итераций .J Начальше услови : otcpdniVOiXo lXKli Блок 13 формировани признака .знака формирует знак, поступающий на блоки 11 и 12 инверсии кодов, Сум- ; . маторы 8 и 9 и блоки 11 и 2 инверсии кодов осуществл ют операции суммировани кодов и их инверсии в соответствии с уравнени ми, .-, iHi i2.-4На вход сумматора 8 заноситс код. IXк 12. на вход .сумматора 9 - код. О, на вход сумматрра 10 код о{.к По истечении итерации на выходе сумматоров 8 и 9 образуютс произведени К(1Хк1 /51У1с(к1 и К f X к t I с о отв етс тв енно, гдеК1« ) ) При выполнешш итеращсй блоки Пи 12 инверсии ксдсю управл ютс пpизнaкa в знака Ц формируеьолми блоком 13, блоки 14 и 15 сдвига управл ютс через. })егистр б, который формирует сдвит 2, по командам с блока 7 управлени . Полученные коды произведений с выходов сумматоров 8 и 9 поступают на входы блоков 11 и 12 инверсии кодов соответетэенно , на выходе которых образуютс пр 14 е или обратные коды в соответствии с признаком, поступаемым от блока , 4 анализа знака, т. е. учитываетс знак и знак опорной фу1ас19а1 KoдыKX гsiho(.и поступает на блоки 14 и 15, где по комаэде с регистра 6 осуществл ет нeoбxoди Bdй сдвиг на 2 разр дов Сформированные коды КХц81Иа{циКХ| « о 1ц, выхода блоков 14 и 15 сдвига постуают на накапливающие сумматоры 16 17, которые прсшзвод т следук111р1е пераЕ91и: ; -К S Х oL и В К S Х соаЛк, де W - число выборок. Полученные значени А и В поступают одновременно йа входы блока 2 сдвига информации,добавочного блока 19 и блока 18 анализа максимального кода, В блоках 2 и 19 производитс сдвиг информации в сторону старших разр дов по команде, вырабатываемой блоком 18 анализа максимального кода до полдого1 заполнени разр дной сетки на величину | , определ емую поло жением старшей единицы в максимально из чисел А или В. Одновременно величина сдвига информации запоминаетс на регистре 6. С выходов блоков 2 и 19 сдвига ин формаци поступает на первый вход сумматоров 8 и 9. Сумматоры 8 и 9j; блоки 11 и 12 инверсии кодов и блоки 14 и 15 сдвига осуществл ют операцию суммировани кодов или их инверсий и сдвигав соответствии с уравнени ми , ,.2-,-; i9ig-M --si9riiv i где м 0,1,2,3. .. П , + I, Ц -число итераций. Начальные услови : /д-ВОпераци определени5( - осуществл етс блоком 20 формировани знака, вход которого соединен с пр мым выходом сумматора 9, а выход управл ет блоками 11 и 12 инверсии коД°8 о .. На выходе сумматора 8 по окончании VJ итераций образуетс значение u-K,, Величина Ш, хран ща с в регистр 6, поступает на блоки 14 и 15 сдвига где осуществл етс сдвиг на 2 . На выходе блока 14 образуетс значение амплитуды сигнала и -ХзУАЧв От блока 7 управлени на сумматор 10 поступают, значени констант, равных arctgf 2 Блок сумматора 10 производит опеацию Начальные услови . По окончании итераций на выходе сумматора 10 образуетс значение кода о6ц , равное фазе измер е-. мого сигнала РеИзобретение позвол ет сократить количество аппаратуры в измерительных системах дл измерени амплитуды и фазы с сохранением высокой точности. Добавлением трех небольших блоков и многократным использованием основной аппаратуры распир ютс функциональные возможности предлагаемого устройства без применени специального арифметического устройства. Формула изобретени Устройство дл измерени ортогоНальных составл ющих сигнала по авт. св. К 759968, отличающеес тем, что, с целью расширени функциональных возможностей при измерении амплитуды и фазы сигнала, введены блок анализа максимального кода, третий добавочный блок сдвига и добавочный блок формировани признака знака, причем первый вход блока анализа максимального кода соединен с информационным выходом аналого-цифрового преобразовател и выходом первого накапливающего сумматора, второй его вход присоединен к первому входу добавочного блока сдвига информации и выходу второго накапливающего сумматора , а выход соединен со входом второго регистра и вторым входом добавочного блока сдвига информации, выход которого подсоединен к первому входу второго сумматора, пр мой выход второго сумматора через добавочный блок формировани признака знака соединен с выходом блока формировани признака знака. . Источники информации, прин тые во внимание при зкспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 278228, кл. G 01 R 19/00, 1963.
2.Авторское свидетельство СССР № 759968, кл. S 01 R 19/06.