SU834584A2

SU834584A2 - Discrete spectrum analyzer

Info

Publication number: SU834584A2
Application number: SU792807220A
Authority: SU
Inventors: Евгений Иванович Духнич; Валерий Михайлович Чернышев
Original assignee: Новороссийское Высшее Инженерноеморское Училище
Priority date: 1979-08-06
Filing date: 1979-08-06
Publication date: 1981-05-30

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для спектрального анализа электри >The invention relates to measuring equipment and is intended for spectral analysis of electric>

ί ческих сигналов.ί cue signals.

По основному авт. св. № 610026 известен дискретный анализатор спектра,содержащий фильтр нижних частот, аттенюатор, переключатель, преобразователь напряжения, в число импульсов, блок управления, два ре- ₍версивных счетчика и два индикатора [1 ].According to the main author. St. No. 610026 known discrete spectrum analyzer containing a low-pass filter, an attenuator, a switch, a voltage converter, the number of pulses, a control unit, two re- ₍ version counters and two indicators [1].

Однако точность анализа его недо- . статочна, так как он не может изме рять амплитуду спектра.However, the accuracy of the analysis is not enough. It is sufficient because it cannot measure the amplitude of the spectrum.

Цель изобретения - повышение точ ности анализа.The purpose of the invention is to increase the accuracy of the analysis.

Указанная цель достигается тем, что в дискретный анализатор спектра, содержащий входной фильтр нижних частот, подключенный к электронному переключателю непосредственно и через ,аттенюатор, преобразователь напряжения в число импульсов, вход которого соединен с выходом электронного переключателя, а выход подключен.ко входам двух реверсивных счетчиков, блок управления, выход которого связан с управляющими входами обоих реверсивных счетчиков, преобразователя напряжения в число импульсов и электронного переключателя, дополнительно введены два коммутатора и два преобразователя параллельного двоичного кода в числоимпульсный код, причем выход первого реверсивного счетчика подключен ко второму входу второго реверсивного счетчика через последовательно соединенные первый коммутатор и первый введенный преобразователь, выход второго реверсивного счетчика подключен ко второму входу первого реверсивного счетчика через последовательно соединенные второй коммутатор и второй введенный преобразователь, а управляющие входы обоих коммутаторов соединены со вторым выходом блока управления, вход ко торого подключен к одному из выходов первого реверсивного счетчика.This goal is achieved by the fact that in a discrete spectrum analyzer containing an input low-pass filter connected to the electronic switch directly and through, an attenuator, a voltage to number of pulses converter, the input of which is connected to the output of the electronic switch, and the output is connected to the inputs of two reversible counters , a control unit, the output of which is connected to the control inputs of both reversible counters, a voltage to number of pulses converter and an electronic switch, we have two switches and two converters of a parallel binary code into a pulse-number code, the output of the first reversing counter connected to the second input of the second reversing counter via a series-connected first switch and the first input converter, the output of the second reversing counter connected to the second input of the first reversing counter through a series-connected second the switch and the second input converter, and the control inputs of both switches are connected to the second output of the unit control, the input of which is connected to one of the outputs of the first reversible counter.

На чертеже представлена структурная схема анализатора.The drawing shows a structural diagram of the analyzer.

Устройство содержит аттенюатор 5 входного сигнала, электронный переключатель 2, преобразователь 3 напряжения входного сигнала в число импульсов, реверсивные счетчики 4 и 5, индикаторы 6 и 7, блок 8 управ- 10 ления, входной фильтр 9 нижних частот , коммутаторы 10 и II и преобразователи 12 и 13 параллельного двоичного кода в числоимпульсный код.The device contains an attenuator 5 of the input signal, an electronic switch 2, a converter 3 of the input voltage to the number of pulses, reversible counters 4 and 5, indicators 6 and 7, a control unit 8, an input low-pass filter 9, switches 10 and II, and converters 12 and 13 parallel binary code into a pulse number code.

Работа дискретного анализатора 15 спектра основана на первоначальном измерении квадратурных составляющих спектра сигнала и последующем преобразовании результатов в двоичной цифровой форме по итеративной про- .20 ‘ цедуре путем последовательного дискретного поворота системы координат для вектора амплитуды спектра до полного совмещения вектора амплитуды с направлением его синусной (или ко- 25 синусной) составляющей.The work of the discrete spectrum analyzer 15 is based on the initial measurement of the quadrature components of the signal spectrum and the subsequent conversion of the results in binary digital form using an iterative .20 'procedure by sequential discrete rotation of the coordinate system for the spectrum amplitude vector until the amplitude vector is fully aligned with its sinus direction (or co-25 sinus) component.

При измерении квадратурных составляющих спектра непрерывные синусные и косинусные опорные колебания ₃θ заменяются кусочно-постоянными на двоично-радиальных отрезках периода опорными колебаниями, не 'содержащими практически четных и ближайших к первой нечетной гармоник. Аттенюатор 1 ₃₅ обеспечивает ослабление сигнала на фиксированных уровнях, число которых определяется числом уровней квантования опорных колебаний. Переключатель 2 поочередно и с повышенной ₄θ скоростью дискретизации подает полное и ослабленное аттенюатором .1 напряу жение входного сигнала на вход преобразователя 3 напряжения в число импульсов. Импульсы с выхода преобра- ₄₅зователя 3 суммируются и вычитаются в соответствующие промежутки времени⁸в реверсивных счетчиках 4 и 5 квадратурных каналов. При этом содержимое реверсивных счетчиков 4 и 5 соответствует значениям синусной и косинусной составляющих гармонического спектра для анализируемой частоты и регистрируется индикаторами 6, и 7. Блок 8 управления приводит в действие пре- _5Jобразователь 3, реверсивные счетчики 4 и 5, переключатель 2 и после считывания значений квадратурных составляющих спектра переводит анализатор в режим преобразования квадратурных составляющих в амплитуду спектра. Преобразование выполняется по итеративной процедуре.When measuring the quadrature components of the spectrum, continuous sine and cosine reference oscillations ₃ θ are replaced by piecewise constant reference oscillations on the binary-radial segments of the period that do not contain practically even harmonics that are closest to the first odd one. The attenuator 1 ₃₅ provides attenuation of the signal at fixed levels, the number of which is determined by the number of quantization levels of the reference oscillations. Switch 2 alternately and with an increased ₄ θ sampling rate supplies the attenuator fully and attenuated .1 the voltage of the input signal to the input of voltage converter 3 to the number of pulses. The pulses from the output of the converter ₄₅ are summed and subtracted at the corresponding time intervals ⁸ in the reversible counters 4 and 5 of the quadrature channels. The contents of the reversible counters 4 and 5 correspond to the values of the sine and cosine components of the harmonic spectrum for the analyzed frequency and are recorded by indicators 6 and 7. The control unit 8 activates the pre- _{5J generator} 3, the reversible counters 4 and 5, switch 2 and after reading values of the quadrature components of the spectrum puts the analyzer in the mode of conversion of the quadrature components to the amplitude of the spectrum. The conversion is performed using an iterative procedure.

На i-ой итерации по сигналу из блока управления коммутатора 10 и 11 передают из счетчиков в преобразователи 12 и 13 сдвинутые на ί разрядов’ значения хи у сигнала. Преобразователи преобразуют эти коды в числа импульсов, которые со знаком накапливаются в.реверсивных счетчиках и 5. Знак полученного значения у₄'₊₄из счетчика 4 передается как сигнал Ζγ^Β блоков управления, который настраивает для следующей итерации 9четчики на сложение или вычитание. На этом итерация заканчивается. При достижении заданного количества итераций, примерно равного разрядности счетчиков, содержимое счетчика станет равным амплитуде сигнала и будет выведено на индикатор 7, а содержимое счетчика 4 станет равным ‘нулю.At the ith iteration, according to the signal from the control unit of the switch 10 and 11, the chi values of the signal shifted by ί bits' are transmitted from the counters to the converters 12 and 13. The converters convert these codes to the number of pulses that are accumulated with a sign in reversible counters and 5. The sign of the obtained value at ₄ ' ₊₄ from counter 4 is transmitted as a signal Ζγ ^ Β of the control units, which sets 9 counters for addition or subtraction for the next iteration. This ends the iteration. Upon reaching the specified number of iterations, approximately equal to the bit depth of the counters, the contents of the counter will become equal to the amplitude of the signal and will be displayed on indicator 7, and the contents of the counter 4 will become 'zero.

' Использование двух коммутаторов двух преобразователей двоичного кода в число импульсов позволяет расширить область применения анализатора спектра и повысить его точность благодаря возможности измерения амплитуда спектра наряду с его квадратурными составляющими.'The use of two switches of two converters of binary code into a number of pulses allows us to expand the scope of the spectrum analyzer and increase its accuracy due to the possibility of measuring the amplitude of the spectrum along with its quadrature components.

Claims

The invention relates to a measurement technique and is intended for the spectral analysis of electrical signals. According to the main author. St. N 610026 is known a discrete spectrum analyzer containing a low-pass filter, an attenuator, a switch, a voltage converter, a number of pulses, a control unit, two reversible counters and two indicators 1. However, the accuracy of the analysis is insufficient, as it cannot measure the amplitude of the spectrum . The purpose of the invention is to improve the accuracy of the analysis. This goal is achieved by the fact that in a discrete spectrum analyzer containing an input low-pass filter, connected to an electronic switch directly and a black attenuator, the converter is not in the number of pulses, the input is connected to the output of the electronic switch, and the output is connected to two reversible counters, a control unit, the output of which is connected to the control inputs of both reversible counters, a voltage-to-voltage converter, and an electronic switch, additionally There are two switches and two parallel binary code converters into a pulse code code, the output of the first reversible counter is connected to the second input of the second reversible counter through the first switch connected to the first switch and the first converter inserted The first switch and the second entered converter, and the control inputs of both switches are connected to the second output. Lok control, ko38 torogo input connected to one of the first outputs; reversible counter. The drawing shows a structural diagram of the analyzer. The device contains an input signal attenuator 1, an electronic switch 2, an input signal voltage-to-pulse converter 3, reversible counters 4 and 5, indicators 6 and 7, a control unit 8, an input low-pass filter 9, switches 10 and 11, and converters 12 and 13 parallel binary code in the pulse code. The operation of the discrete spectrum analyzer is based on the initial measurement of the quadrature components of the signal spectrum and the subsequent conversion of the results in binary digital form through an iterative procedure by successive discrete rotation of the coordinate system for the amplitude vector of the spectrum until the amplitude vector is fully aligned with its sinus (or cosine) direction . .. When measuring the quadrature components of the spectrum, continuous sine-wave and cosine reference oscillations are replaced by piecewise-constant reference oscillations on two radial segments of the period, which do not contain practically even and closest to the first odd harmonics. Attenuator 1 attenuates the signal at fixed levels, the number of which is determined by the number of quantization levels of the reference oscillations. Switch 2 alternately and at a higher sampling rate delivers a full and weakened attenuator. 1 is the input voltage to the input of the converter 3 voltage to the number of ip4 pulses. The pulses from the output of converter 3 are summed and subtracted at appropriate intervals in the reversible counters 4 and 5 of the quadrature channels. The contents of the reversible counters 4 and 5 correspond to the sine and cosine components of the harmonic spectrum for the analyzed frequency and are detected by the indicators 6, and 7, the Control Unit 8 actuates the transducer 3, the reversible counter 4 and 5, the switch 2 and after reading the values of the quadrature components of the spectrum switches the analyzer to the quadrature conversion mode in the amplitude of the spectra. The conversion is performed by an iterative procedure. At the i-th iteration, the signal from the control unit of the switch 10 and 11 is transferred from the counters to the converters 12 and 13 shifted by i bits of the values and of the signal. The transducers convert these codes into numbers of pulses that are with the i sign. accumulate in the 4 and 5 counter counters. Sign of the value obtained. from counter 4, the control unit 8 is transmitted as a signal, which adjusts the counters for addition or subtraction for the next iteration. This iteration ends. When a specified number of iterations, approximately equal to the counter size, is reached, the contents of counter 5 will become equal to the signal amplitude and will be displayed on indicator 7, B: the contents of counter 4 will become zero. The use of two switches of two converters of a binary code into the number of pulses allows spreading the field of application of the spectrum analyzer and increasing its accuracy due to the possibility of measuring the amplitude of the spectrum along with its quadrature components. Claims of the invention Discrete spectrum analyzer according to the author. St. No. characterized in that, in order to improve the accuracy of the analysis, two switches and two parallel binary code converters are inserted into the pulse code, the output of the first reversible counter is connected to the second input of the second reversible counter through the serially connected first switch , the output of the second reversible counter is connected to the second input of the first reversible counter through a serially connected second switch and the second one entered th transducer, and control inputs of both switches are connected

with the second output of the control unit, the input of which is connected to one of the outputs of the first ribbing counter.

Sources of information taken into account in the examination

I. USSR Author's Certificate “610626. cl. G 01 R 23/16, 1978.