Дискретно-аналоговый анализатор спектра

Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 02,0178 (21) 2562961/18-24 с присоединенИем заявки Йо 6 01 й 23/00 С Об Р 15/34 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(71) Заявитель Институт кибернетики АН Украинской ССР(54) ДИСКРЕТНО-АНАЛОГОВЫЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА Изобретение относится к специализированным средствам аналоговой вычислительной техники, предназначенным для спектрального анализа широкополосных детерминированных и слу 5чайных сигналов,Известен спектральный анализатор,содержащий сдвигающий регистр, блокиумножения, усреднения, генераторыгармонических сигналов, компараторы,селекторы счетчика 1,Однако устройство характеризуетсясложностью и разнородностью аппаратуры.Известно также устройство дляспектрального анализа, содержащее.генератор импульсов, квантователь,вход которого является входом анализатора, а выход соединен со входом ячейки памяти, выход которойподключен к объединенным входамдискретно-аналоговых вычислительныхячеек первой иэ последовательно соединенных матриц, выходы ясеек последней матрицы являются выходамианализатора (21.Такое устройство обладает большойсложностью и низкой точностью, Так,они содержат по И квантователей, В ячеек памяти и Иф и аналоговых вычислительных ячеек, где Н - число одновременно обрабатываемых отсчетов анализируемого сигнала, и - число последовательно соединенных матриц вычислительных ячеек, равное числу итераций быстрого преобразования фурье (БПФ). Низкая точность обусловлена необходимостью хранить в ячейках памяти выборки входного аналого-, вого сигнала в течение всего времени анализа равного Иа, где д т. - интервал дискретизации.Цель изобретения - повышение точности и упрощение анализатора,Для достижения поставленной цели в устройство введен формирователь серий тактовых импульсов, вход кото" рого соединен с выходом генератора импульсов, первый выход - с управляющим входом ,квантователя, а другие выходы подключены к управляющим входам дискретно-аналоговых вычислительных ячеек соответствующих матриц, число ячеек в первой матрице равно основанию первой итерации быстрого преобразования Фурье (БПФ), при этом в каждой иэ последующих матриц вы" числительные ячейки объединены в группы, число ячеек в группе равно реализуемому в этой матрице основаниюбыстрого преобразования Фурье, ачисло групп равно числу ячеек предыдущей матрицы, информационные входы всех ячеек, входящих в одну группу объединены и соединены с выходомсоответствующей ячейки предыдущейматрицы.Дискретно-аналоговые вычислительные ячейки всех матриц содержат двадифференциальных сумматора с симметрируюшими резисторами и звеньямиобратной связи и коммутатор, первыйи второй входы которого янляютсяинформационными входами дискретноаналоговой вычислительной ячейки,управляющий вход которой являетсятретьим входом коммутатора, перваяи вторая группа выходов которого соединена соответственно с входнымирезисторами первого и второго дифФеренциальных сумматоров, выходы когорых являются соответстзуюшими выходами дискретно-аналоговой вычислитвльной ячейки, причем число, величина и место подключения входных резисторов каждого дифференциальногосумматора, определяются грифом БПФ,В дискретно-аналоговых вычислительных ячейках всех матриц, кроме последней, в качестве звеньев обратнойсвязи применены резисторы, а в ячейках последней матрицы применены конденсаторы с параллельно подключенными разрядниками, первый и второй подключены между выходом соответствующего дифференциального сумматора исуммирующей точкой его инвертируюшего входа, а третий и четвертый подключены между суммирующей точкой неинвертируюшего входа и нулевой шиной,На фиг. 1 представлена блок-схема 40дискретно-аналогового анализатораспектра комплексных сигналов; нафиг, 2 - схема типовой дискретно-аналоговой вычислительной ячейки, используемой во всех матрицах, кРоме 45последней; на фиг. 3 - схема типовойдискретно-аналоговой вычислительнойячейки, используемой в последнейматрице,Анализатор содержит блок 1 управления с генератором 2 импульсов иформирователем 3 серий тактовых импульсов, квантователь 4.по временис ячейкой 5 памяти, блоки 6, состоящие иэ дискретно-аналоговых вычислительных ячеек 7 и 8,Дискретно-аналоговая вычислительная ячейка, используемая во всехматрицах, кроме последней, представляет собой комплексное взвешивающееустройство, коэффициент комплексного 0взвешивания которого изменяется всоответствии с управляющими импульса-ми.Т,М 1,п, Ячейка 7 содержиткоммутатор 9, два дифференциальныхсумматора 10 с симметрируюшими реис торами 11 (11 ) и резисторами обратной связи 12,Дискретно-аналогоная вычислительная ячейка, используемая в последнейматрице, представляет собой комплексное взвешивающе-интегрирующее устройство, коэффициент комплексноговзвешивания которого изменяется всоответстнии с управляющими импульсами. Ячейка 8 вместо резисторов обратной связи содержит интегрирующиеемкости 13, параллельно которым подключены разрядники 14 (электронныеключи), управляемые импульсом сброса ТСложность используемых дискретноаналоговых вычислительных ячеек неПревышает сложности соответствующиханалоговых вычислительных ячеек известного устройства, а их число равноеиИ=Г тГГ +Г,Г Г ,фй=,Е П ГД2 3гораздо меньше числа ячеек известного устройства, .равного пБ. Напримерв случае г =г ==г, И=г , числойячеек в ." Г " Раз меньше числаг ю-ячеек извест ого устройства, В случае проектирования дискретно-аналогового анализатора для анализа только действительных нходных сигналовиспользование свойств комплекснойсопряженности позволяет уменьшитьчисло ячеек в два раза.Дискретно-аналоговый анализаторспектра работает следующим образом.Аналоговый входной сигнал поступает на вход кнантователя 4. Импульсы с генератора 2 блока 1 управлениячерез Формирователь 3 стробируюткнантователь 4, Выборочные значениявходного сигнала, фиксируемые счастотой следования стробируюших импульсов, подаются на ячейку 5 памяти, где они запоминаются на время6 г (вместо БЫ). Выходное напряжениеячейки памяти поступает на входыячеек 1 первой матрицы 6, В процессе ввода информации серии тактовыхимпульсов Т ТТ с формирователя 3 йодаются на вычислительные ячейки соответствующих матриц,осуществляя управление комплекснымвзвешиванием каждой ныборки сигналав соответствии с грифом БВФ для каждой из групп гармоник. К концу вводапоследней выборки анализируемогосигнала с выходом ячеек 8 последнейматрицы снимаются значения ортогональных составляющих комплексногоспектра и осуществляется сброс показаний по сигналу импульса ТФормула изобретения1, Дискретно-аналоговый анализаторспектра, содержащий генератор импуль 734578сов, квантователь, вход которого является входом анализатора, а выход соединен со входом ячейки памяти, выход которой подключен к объединенным входам дискретно-аналоговых вычислительных ячеек первой иэ последовательно соединенных матриц, выходы ячеек последней матрицы являются выходами анализатора, о т л и ч а ю ш и й ся тем, что, с целью повышения точности и упрощения анализатора, в дискретно-аналоговый анализатор спектра введен Формирователь серий тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом генератора им,пульсов, первый выход - с управляющим входом квантователя, а другие выходы подключены к управляющим входам дискретно-аналоговых вычислительных ячеек соответствующих матриц, число ячеек в первой матрице равно основанию первой итерации быстрого преобразования Фурье, пои этом в каждой из последующих матриц вичислительные ячейки, объединены в группы, число ячеек в группе равчо реализуемому в этой матрице. основанию итерацчи быстрого преобразования Фурье, а число групп равно числу ячеек предыдушей матрицы, информационные входы всех ячеек, входящих в одну группу, объединены и соединены с выходом соответствующей ячейки предыдущей матрицы.2, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что дискретно- аналоговые вычислительные ячейки всех матриц, содержат два дифференциальных сумматора с симметрируюшими резисторами и звеньями обратной связи и коммутатор, первый и второй вхо- Г 1 ды которого являются информационными входами дискретно-аналоговой вычислительной ячейки, управляющий входкоторой является третьим входомкоммутатора, первая и вторая группавыходов котоРого соединена соответственно с входными резисторами первого и второго дифференциальных сумматоров, выходы которых являются соответствующими выходами дискретноаналоговой вычислительной ячейкипричем число, величина и место подключения входных резисторов каждогодифференциального сумматора, определяются грифом быстрого преобразования Фурье.15 3. Устройство по пц, 1, 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что,в дискретноаналоговых вычислительных ячейкахвсех матриц, кроме последней, в ка, честве звеньев обратной связи приме 20 нены резисторы, а в ячейках последней матрицы применены конденсаторы спараллельно подключенными разрядниками, первый и второй подкЛюченымежду выходом соответствующего дифференциального сумматора и суммирующей точкой его инвертирующего входа,,а третий и четвертый подключенымежду суммирующей точкой неинвер.тируюшего входа и нулевой шиной.ЗОИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Мирский С,Я, Аппаратурноеопределение характеристик случайных процессов, Энергия, 1972,35 с, 2 б 4,2, Авторское свидетельство СССР9 484528, кл, С 01 В 23/00, 1974Ф 2 филиал г, Ухсг ПП Патен од, ул, Пр ктная, 4 734578