Анализатор спектра фурье

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУВЛИК Ж 1824593 5 Н 5 0 01 В 23/ ОПИСА ИЗОБРЕТЕН И АВТОРСКОМ В ЕЛЬСТВ(57) Изобретение оной технике, преднсигналов в реальн может быть испол ния сигналов на ном анализе, в сигналов и т.п. Ус тор базисных фун импульсов, допо ячейку выборки-э ров первого и вт венно, вычитат делитель частоть нания. 1 ил.)ч. 24 технический институ детельство СССР1 В 23/16, 1989.СПЕКТРА ФУРЬЕтносится к вычислительазначено для обработком масштабе времени Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для обработкисигналов в реальном масштабе времени иможет быть использовано в задачах выделения сигналов на фоне помех в спектральноманализе, в задаче классификации сигналовит,п,Цель изобретения - повышение быстродействия и надежности устройства.На чертеже представлена блок-схемаанализатора спектра Фурье.Анализатор спектра Фурье содержит генератор 1 базисных функций (ГБФ) с первым и вторым синхронизирующимивыходами 1-1 и 1-2 и с группами выходовпервого и второго каналов соответственно1-1-1, 1-1-2, 1-1-), ., 1-1-и и 1-2-1, 1-2-2,1-2-) 1-2-и. выход 1-0 ГБФ 1 соединен свыходом генератора 2 тактовых импульсов.Первый и второй каналы из п интеграторов 3 и 4 содержат по и интеграторов соответственно 3-1, 3-2, 3-), 3-п и 4-1, 4-2,, 4-1, , 4-п, Входы соответственно 3-1-1,3-1-2, 3-1-), , 3-1-и и 4-1-1, 4-1-2, , 4-Н,., 4-1-и являются входами соответственно интеграторов первого и второго каналов, Выходами первого и второго каналов иэ интеграторов являются соответственно выходы 3-2-1, 3-2-2, 3-2-п 3-2- и 4-2-1, 4-2-2, , 4-2-), 4-2-и. Причем выходы 4-2-1, 4-2-2,4-2-и являются выходами второго канала устройства. Дополнительный интегратор 5 имеет входной зажим 5-1, который является входом устройства, а выход дополнительного интегратора 5 соединен с ячейкой 6 вы-, Ьф гв борки-запоминания, управляющий вход )мв котооой соединен с выходом пассивной дифференцирующей цепи 7, вход которой (Д соединен с выходом делителя 8 частоты, вход которого соединен с первой группой выходов первого канала ГБФ посредствомюг первого входа 1-1-1. Блок 9 вычитания содержит и вычитателей 9-1 9-2, .9-п, Выходы 9-1-1, 9-1-2, , 9-1-п являются выходамипервого канала устройства.Блок генератора 1 базисных функций игенератор 2 тактовых импульсов служат дляформирования системы базисных кусочноГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ьзовано в задачах выделе- фоне помех, в спектральэадаче классификации тройство содержит генеракций, генератор тактовых лнительный интегратор, апоминания п интегратоорого каналов соответстели блока вычитания, , ячейку ьыборки-запоми1824593 постоянных периодических функций, а также формируют импульсы синхронизации и импульсы управления соответственно интеграторов первого и второго каналов и дополнительного интегратора 5, 5Устройство работает следующим образом,Пусть на вход 5-1 устройства поступает сигнал Ов(1).-- Х ( - ХО(т ) ст)Я (1) дт (3) П О 4 - 2 -= - , Оь с ( 1 ) сИо1существующие на выходах его первого ивторого каналов соответственно 1-1-1,1-1-и и 1-2-11-2-п.С учетом свойств базисных функций Я 1)и с(1) на выходах 3-2-13-2-п первогоканала интеграторов 3 будут сигналы МОъ а.з=и 1,оь-О-О,Ю 5 Оо04 = Са,25 (оЯь(-и = ц оп - 025 и 0 Ь 2 а 2 - со 2 ол + -51 в 2 л - 2 ю " 2) 30 Ьз а 2 зсов Зол + - зп Зол - ,. Зв 3 о)35Для второго канала интеграторов 4 наих соответствующих выходах 4-1, .4-п, которые одновременно являются и выходами второго канала устройства, будут сигналы: Ьо соз 10 л + 10 зи 10 ол (2) аю 10 в 10 о)40 Дискретные отсчеты в соответствии с50выражением (2) с выхода дополнительногоинтегратора 5 поступают одновременно навсе входы интеграторов 3-13-п и 4-1, ,4-и первого и второго каналов соответствен- Необходимо отметить, что в выражении но 3 и 4, в которых будут выполняться опе- (б) при умножении Оь на 5(1), 1 = 1, , й и рации в соответствии свыражениями последующего интегрирования на интерваа леО,Твозникает"паразитная" постояннаясоставляющая, равная 0,25 л 2 2 Чо. В то же время, при умножении Оь на с(1),1= 1, 1 ч и где а, Ь - спектральные коэффициенты, 1=1;К=1,2,3, ,:ш- угловая частота.На выходе дополнительного интегратора 5 появится сигнал (для простоты описания ограничимся й = 10) На выходе дополнительного интегратора 5 формируется ряд дискретных отсчетов, следующих друг за другом с частотой дискретизации, определяемой частотой генератора 2 тактовых импульсов, причем значения этих отсчетов соответствуют дискретным отсчетам, получаемым численным интегрированием по методу трапеций с шагом интегрирования, равным периоду дискретизации. 4 Ь 1, с 9 +РЬ - Ь+ - Ь фЙ 5 49Я 9о (ь .-ьь, - ь )12 9 6 5 1 оь (ь,- ь,1 с04а= заа-ф 1- и"л ц10 последующего интегрирования на интервале О. Т подобных постоянных составляющих не возникает (см. выражение (7, поэтому на выходах интеграторов второго канала соответственно 4-2-1, 4-2-2, 4-2-п, пренебрегая составляющими с коэффициентами 1/9, 1/25, 1/49, 1/81 и т,д,. входящими в соответствующий искомый коэффициент Ь, Ьг, Ьз, Ь Ьи ряда Фурье, сформируются искомые спектральные коэффициенты Ь 1, Ь 2, Ьз. Ьь ., Ьн,для определения которых не требуется выполнения арифметических операций, обусловленных выделением, и с последующим исключением составляющих с коэффициентами 1/3, 1/5, 1/7, 1/9, 1/11, , входящими в искомый спектральный коэффициент.Чтобы на выходах блока интеграторов 3 первого канала соответственно 3-2-1, 3-2- 2, 3-2-п были сформированы искомые спектральные коэффициенты а 1, аг, аз, аь ам ряда Фурье, необходимо исключить из соответствующих искомых спектральных коэффициентов постоянную Составляющую 0,25 лЧ, С этой целью в делителе 8 частоты, который представляет собой простейшее триггерное устройство, сформируется прямоугольный импульс длительностью Т, равный периоду основнои гармоники вход ного сигнала, Это просто реализуется путем деления на две частоты следования первой базисной функции Я(1). По окончании длительности импульса на выходе делителя 8 частоты по его заднему фронту сформируется на выходе пассивной РС дифференцирующей цепи короткий импульс, который поступает на управляющий вход ячейки 6 выборки-запоминания. В этот момент произойдет запоминание значения постоянной составляющей Ч, входного сигнала 0(т), которая сформируется на выходе дополнительного интегратора 5 в конце периода Т, Значение постоянной составляющей Чо с выхода ячейки 6 выборки-запоминания поступает на первые входы соответствующих вычитателей 9-1. 9-2, . 9-п, на вторые входы которых подаются сигналы, согласно выражению (б), с соответствующих выходов блока интеграторов 3 первого канала. В соответствующих вычитателях 9-1, , 9-и производится вычитание составляющей 0,25 л 2 Ч, и на выходах соответствующих вычитателей 9-1, , 9-и сформируются иско 15 20 25 30 35 40 45 50 мые спектральные коэффициенты а, а, аз. , аь аи ряда Фурье. Значение 0,25 лЧ, реализуется в самих вычитателях путем подбора соответствующих элементов резисторов в схемах вычитателей на операционных усилителях,Формула изобретения Анализатор спектра Фурье, содержащий генератор базисных функций, вход которого соединен с ваходом генератора тактовых импульсов, и интеграторов первого и и интеграторов второго каналов, блок вычитания из и вычитателей. причем группа управляющих входов интеграторов с первого по п-й, первого и второго каналов подключены к соответствующей группе выходов первого и второго каналов генератора базисных функций, а первый и второй синхрониэирующие выходы последнего подключены к первому и второму синхрониэирующим входам и интеграторов первого и второго каналов, отл и чаю щи йс я тем, что, с целью пдвышения быстродействия и надежности анализатора спектра Фурье, в него введены дополнительный интегратор, ячейка выборки-запоминания и последовательно соединенные делитель частоты и пассивная дифференцирующая цепь, причем вход дополнительного интегратора соединен с входом анализатора спектра. а выход - с входом-х интеграторов первого и второго каналов и с входом ячейки выборки- запоминания, управляющий вход которой подключен к выходу пассивной дифференЦирующей цепи, вход делителя частоты соединен с первым выходом группы выходов первого канала генератора базисных функций, выход ячейки выборки-запоминания подключен к первым входам каждого 1-го вычитателя блока вычитания, вторые входы которых подключены соответственно к выходам каждого -го интегратора первого канала. выходы каждого-го вычитателя блока вычитания соединены с выходами первого канала анализатора спектра, выходы каждого 1-го интегратора второго канала соединены с выходами второго канала анализатора спектра а первый и второй управляющие входы дополнительного интегратора подключены к первому и второму синхронизирующему выходу генератора базисных функций.1824593 ль Л. УстиноваМоргентал оставит ректор Н. Король х дакто Подписноеетениям и открытиям при ГКНТ СССская наб., 4/5 роиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 2224 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по иэо 113035, Москва, Ж, Ра