Цифровое устройство для анализа сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 7 19) С Об Р 15/3 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ РСКО К ВИДЕТЕЛ в ог п ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) (57) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНА.ЛИЗА СИГНАЛОВ,. содержащее цифровойфильтр, информационный вход которогоподключен к информационному выходупервого аналого-цифрового преобразователя,информационный вход которогоявляется информационным входом уст-.ройства, блок дискретного преобразования Фурье, выход которого является.информационным выходом устройства,синхронизатор, первый выход которогоподключен к входу синхронизации приема первого аналого-цифрового преобразователя, вход синхронизации выдачикоторого объединен с тактовыми входами цифрового фильтра и блока дискретного преобразования Фурье и подключен к второму выходу синхронизатора, третий выход которого подключенк входам обнуления цифрового фильтраи блока дискретного преобразованияФурье, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности, внего введены коммутатор, цифроаналоговый преобразователь, второй аналого-цифровой преобразователь и формирователь опорного сигнала, выход ко"торого подключен к входу опорногосигнала второго аналого-цифровогопреобразователя, выход которого подключен к информационному входу блокадискретного преобразователя Фурье,выход цифрового фильтра подключенкинформационному входу коммутатора,первый и второй выходы которого подключены соответственно к информационному входу циФроаналогового преобразователя и первому входу формирователя опорного сигнала, второй вход которого подключен к четвертому выходусинхронизатора, пятый выход которогоподключен к управляющему входу коммутатора, выход которого подключен кинформационному входу второго аналого-цифрового преобразователя, первыйвыход синхронизатора подключен к входу синхронизации приема второго аналого-цифрового преобразователя, выходсинхронизации выдачи которого соединен с входом Формирователя опорногосигнала и подключен к второму выходусинхронизатора, третий выход которогоподключен к четвертому входу Формирователя опорного сигнала, причемформирователь опорного сигнала содержит масштабируюший усилитель, узелизвлечения квадратного корня, цифроаналоговый преобразователь, первый и рвторой регистры, блок. сравнения, счет- рчик, элемент задерии, элемент И,сумматор и квадратор, выход котор оподключен к первому входу сумматора,выход которого подключен к информационному входу первого регистра, выход которого подключен к второму входу сумматора и информационному входувторого регистра, выход которого подключен к информационному входу цифро- франалогового преобразователя, выходааЗкоторого подключен к входу блока извлечения квадратного корня, выход которого подключен к выходу масштабирующего усилителя, выход элемента Иодключен к входу элемента задержки,подключен к тактовому входу первого1545227 г=Й/6,регистра и счетному входу счетчика,информационный выход которого подключен к входу блока сравнения, выходкоторого подключен к тактовому входублока сравнения, вход квадратора,первый вход элемента И второй входэлемента И являются соответственно Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для анализа данных в различныхциЬровых системах обработки информацииаЦелью изобретения является повышение точности обработки информации(эа счет дополнительного аналого-циф-.рового преобразования данных на выходе цифрового фильтра с учетом сжатия.динамического диапазона, входного сигнала).На фиг.1 изображена структурная 25схема устройства; на фиг.2 -: струк етурная схема формирователя опорногосигнала; на Лиг.З - эпюры напряжения,поясняющие работу устройства.Устройство содержит последователь- З 0но соединенные аналого-цифровой преобразователь.1, цифровой фильтр 2,коммутатор 3, первый цифроаналоговыйпреобразователь 4, аналого"питеровойпреобразователь 5, блок 6 дискретного преобразования, формирователь 7опорного сигнала, синхронизатор 8.Формирователь 7 опорного сигнала(фиг.2) содержит последовательно соединенные квадратор 9, сумматор 10,регистр 11, регистр 1 2 (совпадения),цифроаналоговый преобразователь 13,блок 14 извлечения квадратного корняи масштабирующий усилитель 35 элемент И .16 и элемент .1.7 задержкисчетчик 38 и блок 19 сравнения,Устройство работает следующим образом.3 цифровых системах обработки информации когерентно-импульсных радиолокационных станций (РЛС) решаетсязадача выделения сигнала, отраженного от движущегося объекта, на Фонекоррелированной помехи, мощность которой, как правило, превосходит мощность полезного сигнала на 60-80 дБ(4).Формирование потока цифровых сигналов в таких системах происходитследующим образом . Аналоговый вицеопервым, вторым и третьим входами йормиров ателя опорно го сигнала, выходомкоторого является выход масштабирую-.щего усилителя, выходы обнулениясчетчика и первого регистра объединены и являются четвертым входом формирователя опорного сигнала. сигнал Ц (Г) поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (А 13 Ч) 1с выхода канала фазового детектирова"ния РЛС, Поскольку динамический диапазон входных сигналов определяетсямощностью коррелированной помехи, торазрядность г АПП 1 выбирается в соответствии с соотношением где Й - динамический диапазон входныхсигналов, дБ.Так как смещение частоты отражен" ного от объекта сигнала значительно превосходит максимальную доплеровскую частоту сигнала помехи, то сигнал помехи можно подавить, используя специальные. цифровые фильтры 2. При этом динамический диапазон сигналов на вы" ходе фильтра Й можно определить в виде Й = Й - К,где Кя - коэффициент подавления помехи, дБ.Уменьшение динамического диапазо-.на входного сигнала приводит к тому,что часть старших разрядов параллельного двоичного кода на выходе цифрового Фильтра все время нулевая и лишьг 1 младших разрядов несут информацию.Величина г 1 определяется соотношением таким образом, появляется воэможность без увеличения разрядности обрабатываемых данных за счет дополнительного аналого-цифрового преобразования информации с учетом остатков нескомпенсированных помех на выходе цифро-.вого фильтра 2 повысить точность обрабатываемых отсчетов,Аналоговый сигнал Ц Ы преобразовывается в АЦП 1 в параллельный гразрядный код.С выхода синхронизатора 8 на вход АЦП 1 поступают импульсы Т (эпюра И 1 П.Т 6, фиг.З) взятия отсчетов, при5 1.54этом на выходах компараторов А 1 Д 1устанавливается параллельный единичный т"разрядный код (х 1 о 8 щ), который затем преобразовывается в двоичный код, для чего на его вход поступают, импульсы преобразования Тп(эпюра ИМП.Тп фиг.З) . Величина ойорного сигнала Ц в А 171 1 выбирается, исходя из максимального значения динамического диапазона входныхсигналов.С выхода АЦП 1 двоичный код поступает в иифровой Фильтр 2, которыйосуществляет сжатие динамическогодиапазона,С выхода циФрового Фильтра 2 цифровой поток сигналов поступает в коммутатор 3 (Фиг.1), на управляющийвход которого с третьего выхода синхронизатора поступает сигнал Т переключения, показанный на соответствующей эпюре (фиг.З), В силу этогоцифровые отсчеты поступают:в формирователь 7 опорного сигнала, которыйопределяет опорный сигнал Ц р дополнительного АЦП 5 путем усреднения ос-татков нескомпенсированной помехи навыходе блока 2 за М периодов.На вход элемента И 16 поступаетсигнал Т, (эпюра И 1 П.Т фиг.3) с выхода синхронизатора 8; в силу этогоИ импульсов Т 1, проходят через элемент И 16 и поступают на вход элемента 17 задержки. Информация совтороговыхода коммутатора 3 через квадратор9 поступает на вход сумматора 10, вкотором суммируется с предыдущим накопленным значением квадрата огибаю"щей выходного сигнала Фильтра, а за 1тем импульсом Т(импульс 1, эпюраИМП.Тп, фиг.З), поступающим с выходаэлемента 1 задержки, записывается врегистр 11, который в начале работыобнуляется импульсом Т . При этом величина 2, задержки сигйала элементом17 определяется соотношениемгл л- у + кЬ +ллгде о, какя,- времена задержексигнала соответст- .венно в блоках 2, 9и 10,В процессе накопления сигнала первый счетчик 18, предварительно обну текущий номер частотной гармоники;объем анализируемойвыборки;входной сигнал блока 6 ДПФ; где К О, Б-х(п) як 2ехр -,1 - йКМ Б5 весовые коэффициенты преобразования. 5227 6ленный импульсом То, считает импульсыТпр, а выходной код Ь, счетчика 18поступает в блок 19 сравнения, в ко 5тором сравнивается с циФровым кодомИ. В момент равенства ЬИ на выходе блока 1 9 формируется сигнал Т(эпюра И 14 П.Т, Фиг.З), поступающийна вход регистра 1 2 совпадения, С выхода регистра 11 через регистр 12 навход второго цифроаналогового .преобразователя (ПАП) 13 .поступит усредненное значение нескомпенсированныхостатков помехи Е., которое определя 15 ется с помощью соотношенияМЕ=2 ЦЯ,где п 1,И - текущий номер отсчета;20 Ци-- отсчеты сигналов на выходе фильтра 2,На выходе масштабирующего усилителя 15 устанавливается опорный сигнал Ц и в соответствии с алгоритмомЦ= К Рфгде К - коэффициент масштабирующегоусилителя 15.После формирования опорного сигнала Цоп информация с первого выхода коммутатора 3 начинает поступать в ЦАП 4, в котором преобразовывается в аналоговую форму, причем цифроаналоговое преобразование производится относительно Ц, Далее аналоговый сигнал поступает в АПП 5, в котором производится аналого-цифрочое преобразование с использованием опорного сигнала Цо . С выхода АПП 5 информация поступает в блок 6 дискретного преобразования Фурье (ДПФ), который осуществляет спектральный анализ входного сигнала в соответствии со следующим алгоритмомпкХ(К) щ,Е.х(а)Ук,в=оСоста дактор Г.Гербер орректор Н.Ревска х Заказ 492 Тираж 563 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101