Устройство для спектрального анализа сигналов

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) Я ц 0 01 К 23/16 ГОС ДАРСТВЕННЫИЕЛАМ ИЗОБ МИТЕТ СССР ТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМ коммутаторы и элементы И по числу цифровых сдвиговых регистров, а также преобразователь кода, вьщодыкоторого соединены с цифровым выходом устройства, входы соединены с выходами соответствующих элементов И, а тактирунций вход соединен с четвертым выходом синхронизатора, причем первый вход аналогового коммутатора соединен с входом устройства, его управлякиций вход соединен с управляющими входами логических коммутаторов, вторыми входами элементов И и пятым выходом синхронизатора, второй вход аналоговогою коммутатора подключен к выходудисперсионного анализатора спектра, а выход - к входу аналого-цифрового преобразователя, первые входы логических коммутаторов соединены сФ соответствукщими выходами аналогоцифрового преобразователя, их вторые входы - с вьпсодом соответствующегоФей цифрового сдвигового регистра, авькоды - с входом того ае цифрового Оф сдвигового регистра, при этом пер- ФФ вые входы элементов И,соединены спервыми входами соответствующих логических коммутаторов. ОО(21) 3581237/ (22) 1604.83 (46) 07.07.85 (72) А,М. Кир (53) 621.317 (56) 1. Ргос .ч. 127, У 2,Бюл. В 25юхин и В.И. Минин757(088,8)1 ВЕ, Рс.р 1980,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СИГНАЛОВ, содерхащееаналого-цифровой преобразователь,.цифровые сдвиговые регистры, цифроаналоговый преобразователь, соотвествующие .входы которого соединеныс вькодами цифровых сдвиговых регистров, дисперсионный анализаторспектра, вход которого подключен квыходу цифроаналогового преобразователя, и синхронизатор, первыйвыход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобраэователя, второй -. с тактирущцимивходами цифровых сдвиговых регнстров, а третий - с синхронизирующимвходом дисперсионного анализатораспектра, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью увеличения динамического диапазона, в него введеныаналоговый коммутатор, логические 1166008 А10 15 20 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к области радиотехнических измерений и предназначено для спектрального анализа сигналов, а поскольку оно выводит информацию в цифровой форме,то может быть использовано для работы в комплексе с ЦВИ.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для спектрального анализа сигналов, представляющее собой сочетание цифрового компрессора, дисперсионного анализатора спектра и выходного аналого-цифрового пре" образователя (АЦП). Устройство содержит АЦП, цифровые сдвиговые регистры, вход каждого из которых подключен к соответствующему выходу АЦП, синхронизатор, цифроаналоговый преобразователь и дисперсионный анализатор спектра, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 111Недостатком известного устройства является то, что его динамическйй диапазон оказывается ограниченным по выходу эа счет принципиальной ограниченности параметров выходного АЦП.Цель изобретения - увеличение динамического диапазона устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее АЦП, цифровые сдвиговые регистры, цифроаналоговый преобразователь, соответствующие входы которого соединены с выходами цифровых сдвиговых регистров, дисперсионный анализатор спектра, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, и синхронизатор, первыя выход которого соединеч с управ" ляющим входом АЦП, второй - с тактирующими входами цйфровых сдвиговых регистров, а третий - с синхронизирующим входом дисперсионного анализатора спектра, введены аналоговый коммутатор, логические комму- . таторы и элементы И по числу цифровых сдвиговых регистров, а также преобразователь кода, выходы которого соединены с цифровым выходом устройства, входы соединены с выходами соответствующих элементов И, а тактирующий вход соединен с четвертым выходом синхронизатора, причем первый вход аналогового коммутатора соединен с входом устройства, его управляющий вход соединен с управляющими входами логических коммутаторов, вторыми входами элементов Ии пятым выходом синхронизатора,второй вход аналогового коммутатораподключен к выходу дисперсионногоанализатора спектра, а выход - квходу АЦП, первые входы логическихкоммутаторов соединены с соответствующими выходами АЦП, их вторыевходы - с выходом соответствующегоцифрового сдвигового регистра, авыходы - с входом того же цифровогосдвигового регистра, при этом первые входы элементов И,.соединены спервыми входами соответствующихлогических коммутаторов,Увеличение динамического диапазона устройства обеспечивается за счеттого, что выходной сигнал дисперсионного анализатора спектра преобразуется в цифровую форму с помощьюмногоразрядного АЦП низкого быстродействия, используемого также ив режиме записи информации в цифровые сдвиговые регистры. Переключение АЦП из режима обработки входного сигнала в режим обработки выходного сигнала производится с помощью аналогового коммутатора. Приэтом использование АЦП низкого быстродействия становится возможнымэа счет многократного спектральногоанализа в дисперсионном анализаторесигнала, записанного в цифровыхсдвиговых регистрах. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство для спектрального анализа сигналов содержит АЦП 1, цифровые сдвиговые регистры 2-1 2-И, цифроаналоговый преобразователь 3, соответствующие входы которого соединены с выходами регистров 2-.12-М. В устройство входят также дисперсионный анализатор 4 спектра, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 3, и синхронизатор 5, первый выход которого соединен с управляющим входом АЦП 1, второй - с тактирующими входами регистров 2-12-Б, а третий - с синхронизирующим входом дисперсионного анализатора 4 спекгра, аналоговый коммутатор 6, первый вход которого является входом устройства, второй50 55 вход подключен к выходу дисперсионного анализатора 4 спектра, а выход - к входу АЦП 1, и логические коммутаторы 7-17-Я, первый вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом АЦП 1, второй вход - с выходом соответствующего цифрового сдвигового регистра, а выход - с входом того же цифрового сдвигового регистра. Устройство содержит также элементы И 8-18-11, первые входы которых соединены с первыми входами соответствующих логических коммутаторов 7-17-Я, и преобразователь 9 кода, выходы которого являются цифровьи выходом устройства, а входы соединены с выходами соответствующих элементов И 8-18-Я, причемуправлякщий вход аналогового коммутатора 6 объединен с управляющими входами логических коммутаторов 7-17-Я и вторыми входами элементов И 8-1,..,8-Я и подключен к пятому выходу синхронизатора, а тактирующий вход преобразователя 9 кода соединен с четвертым выходом синхронизатора 5.Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии первый вход аналогового коммутатора 6 подключен к его выходу, т.е. исследуемый сигнал поступает на вход АЦП 1, где информация о его форме преобразуется в цифровой код. В исходном состоянии на управляющие входы логических коммутаторов 7-17-Я и вторые входы элементов И 8-1 8-Я не подается управляющий сигнал, в результате чего выходы АЦП 1 оказываются подключенными к входам соответствующих цифровых сдвиговых регистров 2-12-Я. Такое исходное состояние сохраняется в течение всего цикла аналого-цифрового преобразования и записи цифровой информации в сдвиговые регистры 2-12-Я, Преобразование и запись информации производится с частотой, определяемой в соответствии с теоремой Котельникова.После того, как информация о входном сигнале оказывается записанной в память устройства (т.е. по все ячейки цифровых регистров 2-12-Я записаны числа), происходит циклическое считывание информации о записанном сигнале изрегистровВ этом режиме работыустройства на четвертом выходесинхронизатора появляется управляющий сигнал, в результате чего через второй вход аналогового коммутатора 6 выход дисперсионного анализатора 4 оказывается соединеннымс входом АЦП 1. Кроме того, через 10 вторые входы логических коммутато- ров 7-1,э 7-Я выход каждого изрегистров 2-12-Я оказывается.подключенным к собственному выходу,а информация с выходов АЦП 1 поступает через открытые элементы И8-18-Я на соответствующие входы преобразователя 9 кода.На тактирующие входы цифровыхсдвиговых регистров 2-12-Я по ступают импульсы, следующие со значительно более высокой частотой,чем при записи информации о входномсигнале, В результате этого навыходе цифро-аналогового преобразо вателя 3 появляется сжатая во времени копия входного сигнала, котораяпо длительности и ширине спектрасогласована с параметрами дисперсионного анализатора 4 спектра. Поскольку быстродействие АЦП недостаточно для обработки за один циклвыходного сигнала дисперсионного анализатора 4, преобразование информации о спектре производится в несколько циклов. Если, например, быстродействие АЦП оказывается в четырераза ниже, чем требуется для обработки сигнала с выхода дисперснонногоанализатора 4,. количество таких 40циклов (и) следует положить равньачетырем. Тогда в первом цикле произ.водится кодирование следующих выборок иэ выходного сигнала анализатора 4: 1,5,9(К); во второмцикле: 2,6,10,(К) в третьемцикле: 3,7, 11(К); в четвертом цикле: 4,8,12К, где К -количество выборок (отсчетов) выходного сигнала дисперсионного анализатора, определяемых в соответствии с теоремой Котельникова. Таким образом, необходимое время преобразования информации об амплитуде каждой выборки увеличивается в приведенном примере в 4 раза.После окончания четвертого цикла в памяти преобразователя 9 кода оказывается записанной информация1166008 Составитель А. ОрловРедактор Н.Данкулич Техред О,Неце Корректор Г. Реше ое 5/39 Тираж 748 Подпис ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4аказ 1атент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 обо всех отсчетах спектра. В преобразователе 9 кода производится преобразование порядка следования чиселтаким образом, что с его выходаинформация о спектре .выдается в последовательности выборок (отсчетов);1,2,3,4,5К. Преобразователь 9 кода может быть построен наоснове последовательно-параллельныхили параллельных регистров по числувьмодов АЦП, которые в совокупностис вспомогательными схемами обеспечивают преобразование последовательнопараллельного кода в последовательный. Следует отметить, что операциюпреобразованиякода, щаполняемуюпреобразователем 9 кода, можно порчить цифровой вычислительной машине,в которой осуществляется последующаяобработка информации о спектре, засчет соответствующего программирования ЦВМ, В этом случае.преобразователь 9 кода можно исключить иэ устройства.Предлагаемое устройство для спектрального анализа сигналов выгодноотличается от известного большимдинамическим диапазоном выходнойинформации, так как выходной цифро"10 вой код получается с помощью сравнительно низкочастотного АЦП с большим числом двоичньм разрядов. Так,например, построение 8-разрядногоАЦП для вывода информации с частотой5 МГц представляет собой сложнуюзадачу. В то же время создание 8-разрядного АЦП поразрядного приближения с частотой кодирования 1 МГЦ невстречает сзатруднений. Применение2 О предлагаемого устройства в этомслучае позволяет увеличить динамический диапазон на 12 дБ,