Аналого-цифровой анализатор спектра

(71) Куйбышевский электротехниче ский институт связи(56) Авторское свидетельство СС Ф 792171, кл, С 01 К 23/16, 19 (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в области спект рального анализа детерминированнь СР 79 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР электрических сигналов в радиотехнике, Цель изобретения - повышение надежности устройства путем исключения одного измерительного канала - достигается введением второго блока сравнения 13 и регистра памяти 12. Устройство также. содержит предварительный усилитель 1, цифроаналоговый перемиожитель 2, умножитель частоты 3, генератор опорных колебаний 4, первый формирователь импульсов 5, интегратор 6, второй формирователь импульсов 7, счетчик 8, аналого-цифровой преобразователь 9, реверсивный счетчик 10 и первый блок сравнения 111 ил.с1636787 1 О усилителем 1 на вход цийроаналого 15 вого перемножителя 2, на циФровой 20 25 Вход предварительного усилителя1 является информационным входомустройства, а его выход соединен саналоговым входом цийроаналоговогоперемножителя 2, выход которого подключен к входу интегратора 6, а цифровые входы - к выходам цийровогогенератора 4 опорных колебаний. Тактовый вход генератора 4 соединен стактовым входом счетчика 8 и с вы 35ходом умножителя 3 частоты, входкоторого является синхронизирующимвходом устройства и соединен с входом первого Формирователя 5 импульсов ВыхОД интегратора 6 соединен 40с входом АЦП 9, выходы которого являются амплитудными выходами устройства и подключены к входам второго блока 13 сравнения и регистра 12памяти, выходы которого соединены 45с вторыми входами блока 13 сравнения. Выходы блока 13 сравнения подключены к управляющим входам реверсивного счетчика 10, тактовый входкоторого через второй йормирователь7 импульсов соединен с выходом генератора 4, Выходы реверсивногосчетчика 10 и счетчика 8 соединены свходами первого блока 11 сравнения,выход которай подключен к обнуляющему входу генератора 4. Выход форми 55рователя 5 соединен с обнуляющимвходом счетчика 8 и с управляющимвходом регистра 12,ИзЬбретение относится к электро в "измерительной технике и может бытьиспользовано в области спектрального анализа детерминированныхэлектрических сигналов в радиотехнике, акустике и технике связи.Целью изобретения является повышение надежности устройства путемисключения одного измерительногоканала.На чертеже приведена йункциональная схема предложенного устройства.Устройство содержит предварительный усилитель 1, цифроаналоговый перемножитель 2, умножитель 3 частоты,генератор 4 опорных колебаний, первый формирователь 5 импульсов, интегратор 6, второй формирователь 7импульсов, счетчик 8, аналого-цийровой преобразователь (АЦП) 9, реверсивный счетчик 10, первый блок11 сравнения, регистр 12 памяти,второй блок 13 сравнения,Устройство работает следующим образом. Принцип действия анализатора основан на поиске максимального значения амплитуды к-й гармонической составляющей спектра анализируемого сигнала путем изменения йазы опорного колебания относительно синхронизирующего сигнала.Исследуемый детерминированный процесс х(С) поступает после нормированйя, по уровню предварительным вход которого подается код опорного гармонического колебания соз(1 сЯ-, где 1 - номер гармонической составляющей спектра сигнала; Ц - текущее значение фазового сдвига опорного сигнала относительно синхросигнала.На выходе интегратора б Формируется напряжение видатс = -х(с) соя йыс- ) й, (1)2огде Т - период синхросигнала,АЦП 9 преобразует напряжение интегратора в цифровую йорму. В конце периода синхронизации инйормация с АЦП запоминается в регистре 12.Блок 12 сравнения осуществляет сравнениевновь полученной информации с АЦП спредьдущей, хранящейся в регистре12. В случае, если новое значение информации с АЦП больше предыдущего,блок сравнения сохраняет предьдущийрежим реверсивного счетчика 10. Если новое значение выходной инйормации АЦП меньше предьдущего, реверсивныйсчетчик меняет направление своего счета, Тактовый вход реверсивного счетчика подключен через йормирователь 7 к выходу генератора 4, на котором имеется сигнал периода опорного напряжения. В результате, после анализа новой инйормации АЦП код реверсивного счетчика меняется на единицу младшего разряда в сторону увеличения кода АЦП.Одновременно значение кода реверсивного счетчика сравнивается блоком 11 сравнения с значением кода счетчика ,8, который имеет такой же пересчет, как и генератор 4 опорных колебаний но находится в фазе с синхро)сигналом за счет связи его обнуляющего входа с синхровхлдом через1636787 6 Кроме того, из выражения (5) можно получить формирователь 5. Фаза опорного колебания пропорциональна показаниям реверсивного счетчика, поскольку обнуляющий вход генератора 4 соединен с выходом блока 11 сравнения.Таким образом, из структуры видно, что система автоматического регулирования заявленного устройства приводит к установлению показаний реверсивного счетчика 10, при которых на выходе АЦП - максимальный код, при этом на выходах АЦП и реверсивного счетчика присутствуют коды, пропорциональные амплитудному и фазовому значению вектора -й гармоники спектра исследуемого процесса.Преобразуя выражение (1), можно выделить независимые от времени Ь Ч) = агсС 8 -а(8) 20 Аналого-цифровой анализатор спектра, содержащий последовательно соединенные предварительный усилитель, входкоторого соединен с входом устройства,цифроаналоговый перемножитель и интегратор,причем цифровь)е входы цифроаналогового перемножителя соединены свыходами генератора опорных колебаний, тактовый вход которого подключен к тактовому входу счетчика и квыходу умножителя частоты, синхронизирующий вход устройства через первый формирователь импульсов подключен к обнуляющему входу счетчика, атакже к входу умножителя частоты,цифровые выходы счетчика через блоксравнения подключены к обнуляющемувходу генератора опорных колебаний,причем вторые входы блока сравнениясоединены с фазовыми выходами устройства и соединены с цифровыми выходами реверсивного счетчика, тактовыйвход которого через второй формирователь импульсов йодключен к выходугенератора опорных колебаний, и аналого-цифровой преобразователь, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него дополнительно введены второй блок сравнения и регистр памяти,информационные входы которого соединены с амплитудными выходами устрой ства и подключены к выходам аналого. цифрового преобразователя и к цеп-ным входам второго блока сравнения,вторые входы которого соединены свыходами регистра памяти, а выходывторого блока сравнения подключенык управляющим входам реверсивного счетчика, вход аналого-цифрового 25 30-- х соя 1 сЯ с 1, 1 о(4) 45 со яс я пСР а Ь откуда Из выражения (5) следует, что50 55 Подставляя (6) в (5) можно полу- чить с = а + ЬМако(7) функции аргумента ус = ссс -, х(С)ссс)сЫСйсТ 1о 2 тВ квадратных скобках выражения (2) записаны известные соотношения для квадратурных коэффициентов разложения в ряд Фурье Ь = - .х(ь) яз.гйЯ 1 Йс, 1 2 Т оЗаменяя в (2) выражения в скобках, можно получить с = асоя+ Ьяпч),Найдем условие максимума функцииВыражения (7) и (8) полностью соответствуют соотношению между значениями координат вектора в ортогональной и полярной системах координат. Таким образом, описанный алгоритм приводит к нахождению полярных координат вектора гармоники, которые снимаются с выходов АЦП и реверсивного счетчика в цифровом виде. Формула изобретения1636787 Составитель В.Величкин Техред С,Мигунова Корректор В.Гирняк Редактор Л.Гратилло Заказ 813 Тираж 426 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 преобразователя соединен с выходом интегратора, а управляющий вход ре-..гистра памяти подключен к выходу первого Формирователя импульсов,