SU892336A1 - Фазовый анализатор - Google Patents

Description

(54) ФАЗОВЫЙ АНАЛИЗАТОР

I Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  вычислени  частоты и фазы широкополосных колебаний в реальном масштабе времени, в частности при анализе биотоков -мозга - электроэнцефалограм Известны анализаторы, используе мые дл  определени  спектральных и амплитудных составл ющих сигнала, в которых вычисление частоты и амплитуды колебаний сложной формы произво дитс  с использованием фильтров путем усреднени  вычислений за конечные отрезки времени 1. Недостаток устройства заключаетс  в невысокой точности анализа. Известен фазовый детектор, который содержит устройство дл  вычисле ни  преобразовани  Гильберта в непр рывном аналоговом виде, осуществл ю щем преобразование колебани  вида S R-sin9 в колебание S R-cosS, два аналого-цифровых преобразовател колебаний, блоки логарифмировани  анапизируемой и сопр женной выборок логарифмический сумматор и фазовый дискриминатор, причем оба аналогоцифровых преобразовател  св заны с фазовым дискриминатором 2.Принципиальным недостатком указанного фазового детектора  вл етс  то, что преобразование Гильберта, в непрерывном аналоговом виде возможно только дл  сравнительно узкополосных колебаний с соотношением верхней частоты UJB к нижней незначительно большим единицы. Кроме того, данный детектор осуществл ет вычисление лишь совокупной фазы входного колебани  и не предусматривает разделени  отдельных составл ющих частот широкополосного колебани . Цель изобретени  - повышение точности анализа. Указанна  цель достигаетс  тем, что в фазовый анализатор, содержащий аналого-цифровой преобразователь и фазовый дискриминатор, дополнительно введены дискретный преобразователь Гильберта, вход которого соединён с выходом аналого-цифрового преобразовател , а выход - со входом фазового дискриминатора, и блок управлени , подключенный к преобразователю Гильберта, и последовательно соединенные частотный дискриминатор, интегратор и вычислитель, второй вход которого подключен ко второму выходу

частотного дискриминатора, а вход последнего - к выходу фазового дискриминатора .

Кроме того, дискретный преобразователь Гильберта выполнен в виде усройства сжати , подключенных к его выходу буферного регистра сдвига и блока четных и нечетных выборок, последовательно соединенных периодичекого генератора коэффициентов и перемножител , соединенных вторыми входами с блоком управлени , а такж сумматора со сбросом, причем вход устройства сжати  соединен с выходо аналого-цифрового преобразовател , выход блока четных и нечетных выборок соединен со вторым входом перемножител , выход которого подключен ко входу сумматора со сбросом, выхо последнего соединен с одним входом фазового дискриминатора, второй вход которого йоединен с выходом буферного регистра сдвига, а второй вход сумматора со сбросом,устройства сжати  и упом нутого блока буферного регистра - с выходами блока управлени .

На чертеже представлена-блоксхема оптимального варианта фазового анализатора.

Предлагаемый фазовый анализатор содержит аналого-цифровой преобразователь 1, дискретный преобразователь 2 Гильберта, фазовый дискриминатор 3 и блок 4 управлени . Дискретный преобразователь 2 Гильберта содержит устройство ,5 сжати , блок 6 четных и нечетных выборок, буферный , регистр 7 сдвига, перемножитель 8, сумматор 9 со сбросом и периодический генератор 10 коэффициентов.

Анализатор работает следующим образом.

Анализируемое колебание поступае на вход аналого-цифрового преобразовател , осуществл ющего преобразование непрерывного колебани  в дискретный цифровой вид. Установленное за преобразователем 1 устройство 5 позвол ет разместить 2п выборок из исходного колебани  между двум  выборками . После устройства 5 сжати  выборки поступают в два канала, где формируютс  пр мой и сопр женный сигналы. В канале сопр женного сигнала выборки с устройства 5 сжати  поступают в блок 6 четных и нечетных выборок, который может быть выполнен в виде логического элемента И, на второй вход которого подаютс  соответствующие управл ющие импульс с блока управлени  4. С выхода блок б сигнал поступает на перемножитель 8 и далее на сумматор 9, которые на интервале между двум  соседними выборками из входного колебани  осуществл ют операцию

(1)

I8ITV-7M)

котора   вл етс  преобразованием Гильберта широкополосного колеба-ни . На перемножитель 8 с генератора 10 коэффициентов поступают также цифровые величины С JL ,

необходимые дл  вычислени  сопр женных выборок в соответствии с выражением (1) .

В том, что.выражение (1)  вл етс 

преобразованием Гильберта, нетруд-но убедитьс , если, например, в качестве S выбрать cos ш mAt и вз ть пределы интегрировани  от - со до +со В результате получим Sf sinuj niAt.

Конечные пределы интегрировани  привод т к тому, что перед sin w mut по вл етс  множитель

4 пsinuuiA t (2е+1) и S

jr 2Е+1

который означает, что амплитудна  характеристика преобразовател  Гильберта будет неравномерной в пределах полосы анализа. Можно показать что в пределах этой полосы неравномерность амплитудной характеристики будет не хуже 30%, если нижн   и верхн   частоты, определ ютс  следующим образом

Т

,1

(4п-1) ,

г- 4НТЕ 4nit

причем полоса анализа да) - . 22lLi,

it 2п

Таким образом , приведенные оценки Q позвол ют определить необходимый объем пам ти дл  достижени  заданной полосы анализа.

В канале пр мого сигнала выборки , с устройства сжати  5 поступают в буферный регистр 7 сдвига, на выходе которого формируютс  выборки, имеющие те же номера, что и выборки сопр женного сигнала. Пр мые и сопр женные выборки с. выхода сумматора 9 и буферного регистра 7 поступают на вход фазового дискриминатора 3. Фазовый дискриминатор 3 осуществл ет операцию

S. 1

(2)

4,- arctg

Si

то есть производит вычисление фазы анализируемого колебани .

Блок 4 управлени  вырабатывает

систему управл ющих импульсов, обеспечивающих синхронную работу устройства 5 сжати , буферного регистра 7 сдвига, блока б четных и нечетных выборок, периодического генератора

Claims (2)

1.Патент США 3621388, кл.32477 , 1973.

2.Патент Великобритании 1387078 кл. G 01 R, 1975.