Claims (2)
Изобретение относитс к измерительной технике и предназначено дл получени коэффициентов Фурье - эле трических сигналов произвольной фор мы конечной длительности на группе частот в реальном времени. Известен дискретно-аналоговый Фурье-преобразователь, содержащий устройство выборки мгновенных значений сигнала, управл ющий вход которого соединен с первым выходом блока управл§ни , два суммирукмцих интегратора , управл ющие входы которых со динены с вторыми выходами блока управлени , устройство формировани знаков, выход которого соединен с входом исполнительного регистра знаков , последовательно соединенные регистр номера частоты, сумматор, регистр адреса весового коэффициента, посто нное запоминающее устройство, а также две резисторныё матрицы, два исполнительных регистра модулей синусов и косинусов текущих аргументов , четыре ключа, причем выход устройства выборки мгновенных значений сигнала соединен с входами резисторных матриц, выходы которых через ключи соединены с входами соответствунмцих суммирующих интеграторов , управл ющие входы ключей соединегш с выходами исполнительного регистра знаков, управл кнцие входы резисторных матриц соединены с выходами исполнительных регистров модулей синусов и косинусов текущих аргументов, ухфавл кнцие входы которых соединены с выходами посто нного запоминанщего устройства, выходы которого соединены с входами сумматора и устройства формировани знаков, а управл ющий вход регистра номера частоты и регистра адреса весового коэффициента соединен соответственно с четвертым и п тым входами блока управлени l . Однако с помощью этого устройства невозможно Определить коэффициенты 3 Фурье на группе частот -дл одной реализации сигнала конечной длительности в реальном времени. Известны анализаторы, содержащие устройство выборки мгновенных значений сигнала, управл ющий вход которого соединен с первым выходом блока управлени , сумирующий интегратор с весовыми резисторами на входе , управл ющий вход которого соединен со вторым выходом блока управлени 2 . Однако такое устройство позвол ет определ ть только одну ортогональную составл ющую спектра сигналов и им невозможно определить коэффициенты Фурье на группе частот дл одной реализации сигнала в реаль ном масштабе времени. Цель изобретени - расширение ди пазона анализа. Указанна цель достигаетс тем, что в дискретно-аналоговый Фурьепреобразователь , содержащий блок вы борки мгновенных значений сигнала, управл ющий вход которого соединен первым выходом блока управлени , пе вый суммирующий интегратор с весовы резисторами На входе, управл ющий вход которого соединен со вторым вы дом блока управлени , введены вычитатель , N последовательно соединенных блоков зат гивани импульсов, N первых и вторых ключей, а также второй суммирующий интегратор с весовыми резисторами на входе и блок распределени выборок мгновенных зн чений сигнала, выходы которого подключены ко входам N блоков зат гивани импул-ьсов, вход блока распределени выборок мгновенных значений сигнала соединен с выходом блок выборки мгновенных значений сигнала , выходы N ключей в местах их посйад0вательного соединени объединены ,, выходы суммирующих и}1теграто ров соединены со входами вычитател , управл ющие входы второго сумм рующего интегратора, блока распределени выборок мгновенных значени сигнала, блоков зат гивани импуль сов и ключей соединены соответстве но с вторымиутретьими, четвертыми и п тыми выходами блока управлени На чертеже представлена структу на схема дискретно-аналогового Фу преобразовател , Дискретно-аналоговый Фурье-преобразователь содержит блок 1 выборки мгновенных значений сигнала, управл ющий вход которого соединен с первым выходом блока 2 управлени , два суммирующих интегратора 3 и 4, управл ющие входы которых соединены со вторыми выходами блока 2 управлени , вычитатель 5, ключи б-Иб-Ы и 7-lr7-N, блоки 8-1-8-N зат гивани импульсов и блок 9 распределени выборок мгновенных значений сигнала, а суммирующие интеграторы 3 и 4 выполнены с весовыми резисторами 10-1-г 10-М на входах, причем весовые резисторы с номерами 1- - подключены к входам суммирующего интегратора 3, а весовые резисторы с номерами подключены к входам суммирующего интегратора 4, каждый из весовых резисторов 10 суммирующих интеграторов через последовательно соединенные два ключа 6-1 и 7-1 и блок 8-1 зат гивани импульсов соединен с одним из выходов блока 9 распределени выборок мгновенных значений сигнала , вход которого соединен с выходом блока I выборки мгновенных значений сигнала, выходы ключей 7-1-7-N в местах их последовательного соединени с входами ключей 6-1--6-N объединены, выходы сзшмирующих интеграторов 3 и 4 соединены с входами вычитател 5, выход которого соединен с выходом Фурьепреобразовател , управл ющие входы блока 9 распределени выборок мгновенных , значений сигнала, блоков 8-17-8-N зат гивани импульсов и ключей 6-l-r6-N и 7-Ir7-N соединены соответственно с третьими, четвертыми и п тыми выходами блока 2 управлени , I Фурье-преобразователь работает следующим образом. Выборки исследуемого сигнала длительностью Т, вз тые блоком 1 выборки , равномерно во времени с интервалом дТ поступают на вход блока 9 распределени выборок, который распредел ет выборки по мере их поступлени на соответствующие входы блоков 8-1-8-N зат гивани импульсов, т,е, перва выборка поступает на блок 8-1 зат гивани , втора - на 8-2 и т,д.После поступлени последней N-ой выборки исследуемого сигнала на выходах блоков 8-1-8-N зат гивани устанавливаютс напр жени j равные значени м соответствующих выбррок иссл дуемого сигнала. Количество выборок равно N, причем Т(N-1 )д t. В момент времени t, соответствующий окончанию -сигнала (так как начинаетс формирование коэффициент Фурье на частотах (Jt 21U1/T. За врем Тф в определенной последовательности входы суммирующих интеграторов 3 и 4 подключаютс к выходам блоков зат гивани импульсов на короткое врем Atrt, причем Л1д;; Тф/ /(N-1). Пор док подключени определ етс следующим образом. Записываем числовой р д, состо щий из п отрезков натурального р да чисел длиной N, на чина с единицы, т.е. 1,2,3,4f..,N; 1,2,3,4,...М; 1,2,.. Каждое (К-1)п+1 число этого р да есть номера резисторов, которые необходимо последовательно во времени подключать на врем &t к выходам блоков 8-1t8-N зат гивани импульсов в пор дке возрастани номеров послед них при формировании синусных коэффициентов Фурье на частотах (Ю, Каж дое - +(К-1)п+1 число этого р да есть номера резисторов, которые необходимо подключать последовательно во времени к выходам блоков зат гивани импульсов, впор дке возрастани номеров последних при определении косинусных коэффициентов Фурье на частотах Wyi . При определеНИИ коэффициента Фурье на нулевой частоте (посто нной составл ющей) каждый из вькодов блоков зат гивани импульсов поочередно подключаетс к весовому резистору с номером- - -1 Весовые резисторы lO-lrO-M выбираютс таким образом, что коэффициент передачи соответствукицих входов суммирую1цих интеграторов изме н етс по закону jsin2(K-1)At/T | (,2,....,N). При этом на выходе суммирующего интегратора 3 будет формироватьс напр жение, пропорциональное сумме,например, при формировании синусного коэффициента Фурье на частоте иЛ( 2Й7Т (Nv«)/2 . 2 1ак.-)л)б1и 1Ск-1)&Ъ/т1, . а на выходе суммирующего интегратора 4 N . S S((tC-4)-t)(K-l)A-b/T}; )/i ( здесь S((K-l)&t} - значени выборок исследуемого сигнала). Эти два напр жени поступают на входы вычитател 5, причем второе напр жение на инвертирующий вход вычитател 5, в результате на его выходе формируетс напр жение, пропорциональное сумме S S((K-l)&t)(K-l)&i/T, а это и есть синусный коэффициент Фурье на частоте tf . Аналогично формируютс и другие коэффициенты Фурье. Таким образом, на выходе вычитател формируетс напр жение в виде коротких импульсов с периодом следовани Тф и амплитудой импульса, пропорциональной соответствующему коэффициенту Фурье. Врем формировани М коэффициентов Фурье составл ет МТф. Врем полного цикла работы Фурье-преобразовател равно Т+МТл. Выбрав быстродействующие схемы ключей 6-I-6-N и 7-I-7-N, это врем можно существенно уменьшить по сравнению -с длительностью исследуемого , таким обсигнала , т.е. разом, осуществл ть Фурье-преобразование в реальном времени в широком диапазоне частот. Таким образом, дискретно-аналоговый Фурье-преобразователь позвол ет измер ть коэффициенты Фурье на группе частот дл одной реализации сигнала длительностью л/Т в реальном асштабе времени. Формула изобретени Дискретно-аналоговый Фурье-пребразователь , содержащий блок выборки гновенных значений сигнала, управ ющий вход которого соединен с перым вькодом блока управлени , первый уммирующий интегратор с весовыми езисторами на входе, управл ющий ход которого соединен со вторым выодом блока управлени , отличащийс тем, что, с целью расирени диапазона анализа, в него ведены вычитатель, N последовательо соединенньк блоков зат гивани мпульсов, N первых и вторых ключей, также второй суммирующий интеграор с весовыми резисторами на входе блок распределени выборок мгновенных значений сигнала, выходы которого подключены ко входам N блоков зат гивани импульсов, вход бло ка распределени выборок мгновенных значений сигнала соединен с выходом блока выборки мгновенных значений , сигнала, выходы N ключей в местах их последовательного соединени объ единены, выходы суммирунщих интеграторов соединены со входами вычитател , управл ющие входы второго суммирующего интегратора, блокаThe invention relates to a measurement technique and is intended to obtain Fourier coefficients - electric signals of arbitrary shape of a finite duration on a group of frequencies in real time. A discrete-analog Fourier transducer is known, which contains a device for sampling instantaneous signal values, the control input of which is connected to the first output of the control unit, two summation integrators, the control inputs of which are connected to the second outputs of the control unit, a device that generates the characters, the output of which connected to the input of the executive register of characters, serially connected to the register of the frequency number, adder, register of the address of the weighting factor, permanent memory, and two matrix matrices, two executive registers of sine and cosine modules of current arguments, four keys, the output of the instantaneous signal sampling device is connected to the inputs of resistor matrices, the outputs of which are connected via keys to the inputs of the corresponding summing integrators that control the inputs of the keys connected to the outputs of the executive register of characters , the control inputs of the resistor matrices are connected to the outputs of the executive registers of the modules of the sines and cosines of the current arguments, uhflavl of the input to toryh connected to outputs constant zapominanschego device which outputs are connected to inputs of the adder and signs forming apparatus, and a control input frequency number register, and register address a weight coefficient is connected respectively with the fourth and fifth inputs of the control unit l. However, using this device it is impossible to determine the 3 Fourier coefficients on a group of frequencies — for one implementation of a signal of finite duration in real time. Analyzers are known that contain a device for sampling instantaneous signal values, the control input of which is connected to the first output of the control unit, summing integrator with weighting resistors on the input, the control input of which is connected to the second output of the control unit 2. However, such a device allows only one orthogonal component of the signal spectrum to be determined, and it is impossible for them to determine the Fourier coefficients on a group of frequencies for one realization of a signal on a real time scale. The purpose of the invention is to expand the range of analysis. This goal is achieved by the fact that a discrete-analog Fourier transducer containing a sampling block of instantaneous values of the signal, the control input of which is connected to the first output of the control unit, a first summing integrator with weight resistors. The input control input of which is connected to the second terminal of the unit control, introduced subtractor, N serially connected pulse pulling blocks, N first and second keys, as well as a second summing integrator with weighting resistors at the input and a sample distribution block the instantaneous signal values, the outputs of which are connected to the inputs N of the impulse tightening units, the input unit of the distribution of samples of the instantaneous signal values is connected to the output of the sampling unit of instantaneous signal values, the N outputs of the keys at their connection points, the summing and} 1grate the ditch is connected to the inputs of the subtractor, the control inputs of the second sum integrator, the block of the distribution of samples, the instantaneous values of the signal, the blocks for tightening the pulses, and the keys are connected respectively to the second and the third, fourth and fifth outputs of the control unit. The drawing shows the structure of the discrete-analogue Fu converter, Discrete-analogue Fourier converter contains the unit 1 sample of instantaneous values of the signal, the control input of which is connected to the first output of the control unit 2, two sum integrators 3 and 4, the control inputs of which are connected to the second outputs of control unit 2, subtractor 5, b-Ib-S keys and 7-lr7-N, blocks 8-1-8-N of pulse pulling, and block 9 of instantaneous value sample distribution with drove, and the summing integrators 3 and 4 are made with weight resistors 10-1-g 10-M at the inputs, and the weight resistors with numbers 1- are connected to the inputs of the summing integrator 3, and the weight resistors with numbers are connected to the inputs of the summing integrator 4, Each of the weight resistors 10 summing integrators is connected through one two keys 6-1 and 7-1 in series and a pulse pulling unit 8-1 connected to one of the outputs of the sample distribution unit 9 of the instantaneous signal values, the input of which is connected to the output of the sample block I is instantaneous x signal values, the outputs of the keys 7-1-7-N in the places of their serial connection with the inputs of the keys 6-1--6-N are combined, the outputs of the secondary integrator 3 and 4 are connected to the inputs of the subtractor 5, the output of which is connected to the output of the Fourier transducer, the control inputs of the instantaneous sample distribution unit 9, the signal values, the pulse suppressor blocks 8-17-8-N and the keys 6-l-r6-N and 7-Ir7-N are connected to the third, fourth and fifth outputs of the block 2, respectively control, I Fourier transducer works as follows. The samples of the signal under investigation T, taken by the sampling unit 1, evenly in time with the interval dT arrive at the input of the sample distribution unit 9, which distributes the samples as they arrive at the corresponding inputs of the pulses 8-1-8-N, t The first sample is fed to the tightening unit 8-1, the second by 8-2 and t, d. After the last N-th sample of the signal under study arrives, the voltage j is set at the outputs of the 8-1-8-N blocking units. equal values of the corresponding signals of the signal under study. The number of samples is N, and T (N-1) d t. At time t, corresponding to the end of the signal (since the formation of the Fourier coefficient begins at frequencies (Jt 21U1 / T. During Tf, in a certain sequence, the inputs of summing integrators 3 and 4 are connected to the outputs of the pulse tightening units for a short time Atrt, and L1d ;; Tf / / (N-1). The connection order is defined as follows: Write a numerical series consisting of n segments of a natural number series of length N, starting from 1, that is, 1,2,3 , 4f .., N; 1,2,3,4, ... M; 1,2, .. Each (K-1) n + 1 number of this p yes there are numbers of resistors, which It is necessary to consistently connect time & t to the outputs of the 8-1t8-N blocks of pulsing in order of increasing the numbers of the latter when forming the sinus Fourier coefficients at frequencies (Yu, Each do - + (К-1) п + 1 the number of this row is the number of resistors that must be connected in series in time to the outputs of the pulse pulling blocks, in order to increase the number of the latter when determining the cosine Fourier coefficients at Wyi frequencies. When determining the Fourier coefficient at zero frequency (constant component), each of the codes of the pulse tightening blocks is alternately connected to the weighing resistor with the number - -1 -1. The weight resistors lO-lrO-M are selected so that the transfer coefficient of the corresponding inputs of the total integrators of according to the jsin2 (K-1) At / T | (, 2, ...., N). In this case, the output of the summing integrator 3 will form a voltage proportional to the sum, for example, when forming the sinus Fourier coefficient at the frequency IL (2X7T (NV) / 2 .2 1ak. -) l) Blt and 1SC-1) & p1,. and at the output of the summing integrator 4 N. S S ((tC-4) -t) (K-l) A-b / T}; ) i (here S ((Kl) & t} are the sampling values of the signal under investigation.) These two voltages are fed to the inputs of the subtractor 5, the second voltage is applied to the inverting input of the subtractor 5, as a result, a voltage is generated at its output proportional to the sum SS ((Kl) & t) (Kl) & i / T, and this is the sine Fourier coefficient at the frequency tf. Other Fourier coefficients are similarly formed. Thus, the voltage in the form of short pulses with a period of Tf and a pulse amplitude proportional to the corresponding to the Fourier Ficient. The formation time of the M Fourier coefficients is MTF. The total cycle time of the Fourier transducer is T + MTL. By choosing high-speed key schemes 6-I-6-N and 7-I-7-N, this time can be significantly reduced by comparing with the duration of the studied, so the signal, i.e., at once, to carry out Fourier transform in real time in a wide range of frequencies. Thus, the discrete-analog Fourier transducer allows you to measure Fourier coefficients on a group of frequencies for one implementation of the signal duration l / T in real time. The invention of the Discrete-Analogue Fourier transformer containing a unit of sampling of signal values, the control input of which is connected to the first code of the control unit, the first adding integrator with weighting resistors at the input, the control course of which is connected to the second output of the control unit, different from that, in order to increase the range of the analysis, a subtractor is entered into it, N is connected to the series of pulling of the pulses, N first and second keys, also the second summing integrator with the weighting resistor The input unit of the distribution of samples of the instantaneous values of the signal, the outputs of which are connected to the inputs N of the pulse tightening units, the input of the distribution unit of the samples of the instantaneous values of the signal are connected to the output of the block of the selection of instantaneous values, the signal, the outputs of the N keys, the outputs of the summing integrators are connected to the inputs of the subtractor, the control inputs of the second summing integrator, block
SitesSites
345828345828
распределени выборок мгновенных значений сигнала, блоков зат гивани импульсов и ключей соединены соответственно с вторыми, третьими, четвертыми и п тыми выходами блока . управлени . the distribution of samples of the instantaneous values of the signal, the pulse pulling blocks, and the keys are connected respectively to the second, third, fourth, and fifth outputs of the block. management
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination
l.iАвторское свидетельство СССР 10 № 617744, кл. G 01 R 23/00, 1977.l.i USSR Author's Certificate 10 No. 617744, cl. G 01 R 23/00, 1977.
2. Авторское свидетельство СССР № 438939, кл. coi R 23/00, 1975.2. USSR author's certificate number 438939, cl. coi R 23/00, 1975.
Suxe9Suxe9