Устройство для анализа периодических сигналов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВЦДДТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик 11978066(22) Заявлено 16.03.81(21) 3289999/18-21с присоединением заявки М 9(23) ПриоритетОпубликовано 30.1182 Ьюллетеиь йо 44Дата опубликования описания 30.11,82 1311 М. Кл.з С 01 й 23/16 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ПЕРИОДИЧЕСКИХ СИГНАЛОВИзобретение относится к измерительной технике и может быть исполь эовано для анализа сигналов в радиолокационных и навигационных системах.Известны устройство для анализа сигналов, содержащее генератор. функций Уолша,1 аналого-цифровой преобра" зователь и реверсивним) счетчик 13.Недостатком такого устройства является ограниченная точность иэмерв" ний из-эа нестабильности генератора тактовых импульсов.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее анализатор спектра Фурье-Уолща и цепь синхронизации, состоящую йэ Фильтра, усилителя, детектора, интегратора и дифференцируищей цепочки 23.Недостаток укаэанного устройства заключается в ограниченной точности измерений иэ-эа наличия частотноэависимой модуляции сигналов цепи синхронизации.цель изобретения - повыаение точности анализа.указанная цапль достигается тем, что в устройство для анализа .периодических сигналов, содержащее последовательно соединенные источник сигнала, полосовой Фильтр и усилительограничитель, а также анализаторспектра:фурье-уолша, один вход которого соединен с выходом источникасигнала, дополнительно введены Формирователь интервала ортогональностифункций Уолйа и последовательно соединенные компаратор кода, первыйтриггер, элемент задержки, второй 1 О триггер, блок импульсно-Фазовой автоматической подстройки частоты иэлемент совпадения, второй вход которого соединен с вьиодом элемента задержки, а выход - со вторым входоманализатора спектра Фурье-уолша,выход которого через Формировательинтервала ортогональности ФункцийУолша связан со вторыми входами первого и второго триггеров, при этомвыход усилителя-ограничителя соеди О нен со вторым входом блока импульснофазовой автоматической подстройкичастою, второй выход которого соединен со входом компаратора кода.При этом блок импульсно-Фазовой 25 автоматической подстройки частотысодержит последовательно соединенныеэлемент совпадения, импульсно-фазовый детектор, второй элемент совпадения, реверсивный счетчик, цифро- ЗО аналоговый преобразователь, управи 978066тель частоты, подстраиваемый генератор, усилитель-ограничитель, делительчастоты с переменным коэффициентомделения, двоичный делитель частотыи третий элемент совпадения, выходкоторого подключен ко второму входу 5импульсно-Фазового детектора, а так-же генератор импульсов, подключенныйко нторому входу реверсивного счетчика, третий вход которого соединен совторым выходом импульсно-Фазоного де тектора, причем выход делителя частоты с переменным коэффициентом деленияподключен к первому выходу блока, выход усилителя-ограничителя соединенсо вторым входом второго элементасовпадения, ныход реверсивного счетчика подключен ко второму выходу блока, вторые входы первого и третьегоэлементов совпадения объединены иподключены ко второму входу блока,первый вход которого соединен с первйм входом первого элемента совпадения.На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.Устройство содержит источник 1 сигЗнала, полосовой фильтр 2, усилительограничитель 3, анализатор 4 спектраФурье-уолша, Формирователь 5 интерва,ла ортогональности Функций Уолша,компаратор 6 кода, первый триггер 7, 3 Оэлемент 8 задержки, второй триггер 9,блок 10 импульсно-Фазовой автоматической подстройки .частоты (БИФАПЧ)и элемент 11 совпадения.БИФАПЧ 10 содержит соединенные 35в кольцо третий элемент 12 совпадения, импульсно-Фазовый детектор 13(ИФД), второй элемент 14 совпадения,ренерсивный счетчик 15, цифро-аналоговый преобразователь 16 (ПКН), упранитель 17 частоты подстраиваемййгенератор 18,усилитель-ограничитель19 и делитель 20 частоты, состоящийиз последовательно соединенных делителя 21 с переменным коэффициентомделения и двоичного делителя 22,а также первый элемент 23 совпаденияи генератор 24 импульсов.Устройство работает следующим образом,Сигнал с выхода источника 1 сигнала поступает в полосоной Фильтр 2 идалее ограничивается усилителем-ограничителем 3. Импульсы с выхода последнего через элемент 23 совпадения, открытый потенциальным сигналом с ныхо да триггера 9 при установке его внулевое состояние, поступают на одинвход ИФД 13 (триггер 9 устанавливается н нулевое состояние периодическив процессе работы устройства сигна- ,60лом с выхода формирователя 5 интервала ортогональности Аункций Уолша);На другой вход ИФД 13 через элемент12 совпадения, открытый тем же сигналом триггер 9, поступает импульсный 65 сигнал, представляющий собой ограниченный усилителем-ограничителем 19 сигнал с выхода подстраинаемого генератора 18, частота которого может вдостаточно широких пределах изменяться при изменении управлягощего паграметра управителя 17 частоты, управляемого напряжением с выхода ПКН 16, Величина частотного рассогласования входного и опорного сигналов преобразуется в ИФД 13 н импульсный сигнал, длительность которого пропорциональна величине рассогласования частоты. Этот сигнал поступает на один вход элемента 14 совпадения. Направление рассогласования н виде кода знака поступает с другого выхода ИФД 13 в реверсивный счетчик 15На второй вход элемента 14 совпадения поступают импульсы высокой частоты подстраиваемого генератора 18, ограниченные ;усилителегл-ограничителем 19. Их количество на выходе элемента 14 сопадения пропорционально частотному рассогласованию входного и опорного сигналон, усредненному за М циклов поступления .входного сигнала, где М коэффициент деления частоты опорного сигнала делителя 20 частоты. Величина частотного рассогласования представлена, таким образом, числоимпульсным кодом, который. поступает в реверсивный счетчик 15 и в зависимости от направления рассогласования частот по сигналу с выхода ИФД 13 изменяет число в реверсивном счетчике.Перед началом работы в реверсив: ный счетчик 15 записывается код, соответствующий половине диапазона его изменения, Это осуществляется установкой в единичное состояние триггера старшего разряда реверсивного счетчика 15, осуществляемого при включег нии устройства генератором 24 импульсон, Этот же код, кроме кода младшего разряда, записывается в коггпаратор 6 кода, представляющего собой цифровую схему сравнения предварительно записанного в него кода с нходным кодом, поступающим с выхода ренерсив= ного счетчика 15. Код с выхода реверсивного счетчика 15 преобразуется преобразователем 16 код - напряжение н управляющее напряжение управления 17 частоты. При этом частота подстраинаемого генератора 18 изменяется, уменьшая величину частотного рассогласования входных сигналов и, соответственно, кад реверсивного счетчика 15 изменяется, приближаясь к числу, записанному в него в исходном состоянии.При величине рассогласования, близ.кой к нулю, компаратор б кода устанавлинает в единичное состояние триггер 7,.выходной сигнал которого через время задержки, определяемое элементом 8 задержки, устанавливает в единичное состояние триггер 9 и разрешает поступление импульсов с выхода делителя 21 через элемент 11 совпадения на второй вход (вход тактовых импульсов) анализатора 4 спектра Фурье-уол-. ша. Формирователем 5 интервала орто гональности Функций Уолша, формируется интервал ортогональности, спад которого устанавливает в исходное нулевое состояние оба управляющих триггера 7 и 9, Элементы 12 и 23 совпаде ния при этом закрываются, что обеспе чивает неизменность частоты подстраиваемого генератора 18 в течение времени анализа входных сигналов, определяемого Формирователем .5 интерва ла ортогональности Функций Уолша,Частота импульсов, поступающих в анализатор 4 спектра Фурье-уолша, т,е. частота запуска генератора Функций уо ша в ан изаторе 4 спектра 20 оказывается жестко связанной с частотой входного сигнала, усредненной за М его реализаций, и в 2 раз больше последней.Таким образом, предлагаемое устройство имеет большой коэффициент сжатия спектра сигналов, частота которых дискретно изменяется в широких пределах, и обеспечивает анализ сигналов с большой точностью. В устройстве обеспечивается точная .синхронизация входного сигнала с анализатором спект" ра Фурье-Уолша и строго выполняется условие кратности в степени "два" двух частот: частоты входного сигнала и частоты запуска в анализаторе З 5 спехтра, т.е. тактовой частоты устройства. Сохранение кратности этих частот стабильно во времени и при воздействии дестабилизирующих Факто- . ров точность поддержания кратности 40 частот определяется временной разрешающей способностью устройства, среднее значение которой равно периоду высокочастотных колебаний подстраиваемого генератора 18, деленному на коэффициент М деления делителя 20 частоты (последний равен произведению коэффициента деления делителей 21 и 22 частоты), Кроме того, при увели= чении числа точек дискретизации Фазы сигнала, т.е. Увеличении показателя степени ю, повышается точность поддержания кратности частот за счет дополнительного усреднения сигналов55Высокая точность синхронизации входных сигналов с анализатором спект" ра обеспечивает дополнительную воэможность повышения точности анализа сигналов по Функции Уолиа, так как отсутствие корреляции между спектральными составляющими Фурье-уолйа, (появляющейся при неточной синхронизации сигналов с анализатором) позволяет однозначно представлять сигнал совокупностью этих составляющих. 65 Формула изобретения1. Устройство для анализа периодических сигналов, содержащее последовательно соединенные источник .сигнала, полосовой фильтр и усилитель-ограничитель, а также анализатор спектрЪ Фурье-уолша, один вход которого со" единен с выходом источника сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности анализа,.", в него дополнительно введены Формирователь интервала ортогональности Функций уолша и последовательно соединенные компаратор кода, первый триггер, элемент задержки, второй триггер, блок импульсно-фазовой автоматической подстройки частоты и элемент сов" падения, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, а выход - с вторым входом анализатора спектра Фурье-уолша, выход которого через формирователь интервала ортогональности Функций Уолша связан .с вторыми входами первого и второго триггеров, при этом выход усилителя-огра" ничителя соединен с вторым входом блока импульсно"Фазовой автоматической подстройки частоты, второй выход которого соединен с входом компара" тора кода.2. Устройство по п. 1, о т л ич а и щ е е с я тем, что блок импульсно-Фазовой автОматической подстройки частоты содержит последовательно соединенные элемент совпаде" ния, импульсно-Фазовый детектор, второй элемент совпадения, реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразо ватель, управитель частоты, подстраиваемцй генератор, усилитель-ограничитель, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, двоичный делитель частоты и третий элемент совпадения, выход которого подключен к второму входу импульсно-фазового детектора, а также генератор импульсов, подклеенный к второму входу реверсивного счетчика, третий вход которого соединен с вторим выходом импульсно-Фазового детектора, при этом выход делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к первому выходу блока, выход усилителя-ограничителя соединен с вторым входом второго элемента совпадения, выход реверсивного счетчика подключен к второму выходу блока, вторые входы первого и третьего алементов совпадения объединены и подключены к второму входу блока, первыйвход которого соединен с первым входом первого элемента совпадения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 432547, кл. С 06 Л 3/00, 1"73.2. Авторское свидетельство СССРР 470754, кл, С 01 й 23/00, 197597 В 066 Составитель А. Орловая Техред Л.Пекарь Корректор Г, Ог Редактор Н. Бе ород, ул. Проектн каз 9209/61 ВНИИПИ Госуд по делам 113035, МосквТираа 717арственногзобретенийЖ, Ра лиал ППП "Патент", г, У Подписноекомитета СССРоткрытийская наб д. 4/5