Устройство для определения амплитуды узкополосного случайного сигнала

СОЮЭ СОВЕТСНИХсачелаМИШИЖРЕОПУБЛИН 09) 01) за) С 06 Г 15 36 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОВРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1. Авторское свидетельство СССРР 488214, кл., С 06 Р 15/36, 1975.2Авторское свидетельство СССРР 780010, кл. С 06 Р 15/36, 1979(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯАМПЛИТУДЫ УЗКОПОЛОСНОГО СЛУЧАЙНОГОСИГНАЛА, содержащее первый компаратор,счетчик, аналого-цифровой преобразователь, выходы которого являются выходами амплитуды устройства,вход которого соединен с первымвходом первого компаратора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей эа счет определения фазысигнала, в него введены мультиплексор, второй и третий компараторы,первый и второй элементы аналоговойпамяти, инвертор, первый, второй,третий и четвертый формирователиимпульсов, первый и второй элементыИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, втором счетчик,первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, умножитель частоты, регистр, выход которого является выходом кода фазы устройства, входинвертора объединен с информационным входом первого элемента аналоговой памяти, первым входом второгокомпаратора и соединен с,входом устройства, выход инвертора подключенк первому входу третьего компаратораи к информационному входу второгоэлемента аналоговой памяти, выходкоторого соединен с вторым входомтретьего компаратора и первым информационным входом мультиплексора,второй информационный вход мультиплексора соединен с вторым входомвторого компаратора и подключенк выходу первого элемента аналоговойпамяти, вход сброса которого объединен с входом записи второго элементааналоговой памяти и соединен с выходом третьего компаратора, входсброса второго элемента аналоговойпамяти объединен с входом записипервого элемента аналоговой памяти;с управляющим входом мультиплексора,входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и подключен к выходу второгокомпаратора, выход первого компаратора соединен с первым входомвторого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,второй вход которого объединен свходами первого и второго формирователей импульсов, вторым входомвторого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,входом третьего формирователяимпульсов и входом умножителя частоты и подключен к выходу четвертого формирователя импульсов, выходтретьего формирователя импульсовсоединен с входами сброса первогои второго счетчиков и с входомсинхронизации регистра, иинформационный вход которого подключенк информационным выходам первогосчетчика, выход переполнения второгосчетчика соединен с и-и информационньм входом регистра, первые входы1 первого и второго элементов И объединены и подключены к выходу умножителя частоты, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с выходами первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого и второго элементов И подключены соответствен 124328но к счетно входам первого и второго счетчиков, выходы первого и второго формироватеЛей импульсов соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя,информационный вход которого соединен с выходом мультиплексора.30 Изобретение относится к устрой"ствам преобразования. данных и может использоваться в специализированных вычислительных устройствах исистемах автоматического управления для предварительной обработкиузкополосного случайного сигнала,обеспечивая получение оценокмгновенного значения амплитудыи фазы.10Известно устройство для оценки .амплитуды узкополосного случайногопроцесса, содержащее делитель, блокквантования по уровням, первый ивторой измерители, преобразователи и регистр-счетчик, выход которого соединен с выходом устройства, вход блока квантования поуровням, первые входы измерителей ипреобразователя соединены с входомустройства, первый выход блока квантования по уровням соединен с вторыми входами измерителей и преобразователя, д второй выход соединенс третьим входом второго измерйтеля,выход первого измерителя соединенс третьим входом преобразователя,выход которого соединен с первымвходом делителя, второй вход которого соединен с выходом второгоизмерителяа выход делителя соединен с входом регистра-счетчика 11Недостатком этого устройства является сравнительно низкое быстродействие, что ограничивает воэможности анализа быстро изменяющихсяпроцессов. Кроме того, это устройство. имеет ограниченные функциональные возможности,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для определения амплитуды узкополосного случайного сигнала, содержащее первый компаратор,счетчик, аналого-цифровойпреобразователь, выходы которогоявляются выходами амплитуды устройства, вход которого соединен спервым входом первого компаратора ЦНедостатком этого устройстваявляется ограниченность его функциональных воэмОжностей, посколькуоно не обеспечивает определенияфазы сигнала,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей засчет определения фазы сигналаПоставленная цель достигаетсятем, что в устройство для определения амплитуды узкополосного случайного сигнала, содержащее первыйкомпаратор, счетчик, аналого-цифровой преобразователь, выходы которого являются выходами амплитудыустройства, вход которого соединенс первым входом первого компаратора,введены мультиплексор, второй итретий компараторы, первый и второйэлементы аналоговой памяти, инвертор, первый, второй, третий и четвертый формирователи импульсов,первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй счетчик, первый ивторой элементы И, элемент ИЛИ, умножитель частоты, регистр, выходкоторого является выходом кода фазыустройства, вход инвертора объединен с информационным входом первого элемента аналоговой памяти, первым входом второго компаратора исоединен с входом устройства, выходинвертора подключен к первому входутретьего компаратора и к информационному входу второго элемента1124 3аналоговой памяти, выход которого соединен с вторым входом третьего компаратора и первым информационным входом мультиплексора, второй информационный вход мультиплексора соединен с вторым входом второго компаратора и подключен квыходу первого элемента аналоговой памяти вход сброса которого объединен с входом записи второго элемента анало 0 говой памяти и соединен с выходом третьего компаратора, вход сброса второго элемента аналоговой памяти объединен с входом записи первого элемента аналоговой памяти, с управляющим входом мультиплексора, входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и подключен к выходу второго компаратора, выход первого компаратора соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которОго объединен с входами первого и второго формирователей импульсов, вторым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входом третьего формирователя импульсов и входом умножите.ля частоты и подключен к выходу четвертого формирователя импульсов, выход третьего формирователя импульсов соединен с входами сброса первого и второго счетчиков и с входом синхронизации регистра, иинформационный вход которого .подключен к информационным выходам первого счетчика, выход переполнения второго счетчика соединен с и-ым информационным входом регистра, первые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к выходу умножителя частоты, вторые входы первого и второго40 элементов И соединены соответственно с выходами первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого и второго элементов И подключены соответственно к счетным входам первого и второго счетчиков, выходы первого и второго формирователей импульсов соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу аналогоцифрового преобразователя, информационный вход которого соединен с выходом мультиплексора.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства для определения амплитуды узкополос ного случайного процесса.Устройство для определения амплитуды узкополосного случайного 328 4сигнала содержит первый компаратор 1, первый счетчик 2, аналого-цифровой преобразователь 3, выходы которого являются выходами 4 амплитуды устройства, вход 5 которого соединен с первым входом первого компаратора 1, а также мультиплексор 6, второй 6 и третий 8 компараторы, первый 9 и второй 10 элементы аналоговой памяти, инвертор 11, первый 12, второй 13, третий 14 и четвертый 15 формирователи импульсов, первый 16 и второй 16 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй счетчик 18, первый 19 и второй 20 элементы И, элемент ИЛИ 21, умно- житель 22 частоты, регистр 23, выход которого является выходом 24 кода фазы устройства, вход инвертора 11 объединен с информационньк входом первого элемента 9 аналоговой памяти, первым входом второго компаратора 6 и соединен с входом 5 устройства, выход инвертора 11 подключен к первому входу третьего компаратора 8 и к информационному входу второго элемента 10 аналоговой памяти, выход которого соединен с вторым входом третьего компаратора 8 и первым информационным входом мультиплексора 6,второй информационный вход мультиплексора 6 соединен с вторым входом второго компаратора 6 и подключен к выходу первого элемента 9 аналоговой памяти, вход сброса которого объединен с входом записи второго . элемента 1 О аналоговой памяти и соединен с выходом третьего компаратора 8, вход сброса второго элемента 1 О аналоговой памяти объединенс входом записи первого элемента 9 аналоговой памяти, с управляющим входом мультиплексора 6, входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16 и подключен к выходу второго компаратора 6, выход первого компаратора 1 соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, второй вход которого объединен с входами первого 12 и второго 13 формирователей импульсов, вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 16, входом третьего Формирователя 14 импульсов и входом умножителя частоты и подключен к выходу четвертого формирователя 15 импульсов. Выход третьего формирователя 14 импульсов соединен с входамисброса первого 2 и второго 18 счетчиков и с входом синхронизации регистра 23, иинформационный вход которого подключен к информационным выходам первого счетчика 2, выход переполнения второго счетчика 18 соединен с и-м информационным входом регистра 2, первые входы первого 19 и второго 20,элементов И объединены и подключены к выходу умножителя 22 частоты, вторые входы первого 19 и второго 20 элементов И соединены соответственно с выходами первого 16 и второго 17 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого 19 и второго 20 элементов И подключены соответственно к счетным входам первого 2 и второго 18 счетчиков, выходы первого 12 и второго 13 формирователей импульсов соединены с входами элемента ИЛИ 21, выход ко" торого подключен к управляющему входу аналого-цифрового преобразователя 3, информационный вход кото" рого соединен с выходом мультиплексора 6.Устройство для определения амплитуды узкополосного случайного сигнала работает следующим образом.Исследуемый сигнал подаютна вход 5, откуда он поступает на вход компаратора 1, на выходе которого Формируется знаковая функция входного сигнала, а также на вход компаратора 7 и элемента 9 аналоговой памяти. Если выходной сигнал элемента 9 ниже входного, компаратор 7 открывается и разрешает запись в элемент 9. Таким образом, сигнал на выходе элемента 9 достигает амплитудного значения, после чего компаратор 7 переключается и выбранное значение амплитуды сохраня" ется до момента выключения компаратора 8, управляемого инвертированным инвертором 11 выходным сигналом. Элемент 10 работает аналогич" ным образом, но для убывающего значения входного сигнала. Таким образом, на выходах элементов 9 и 10 на каждом периоде формируются оценки пиковых значений на положительной и отрицательной полуволнах входного сигнала, что позволяет с помощжо мультиплексора б считать оценку амплитуды, корректируемую два раза за период. После формирования одной оценкисрезом импуль 5 1 О 15 20 75 ЗО 35 40 45 50 5 са на выходах компараторов 7 и 8 обеспечивается сброс соответствующего элемента выборки и хранения, Сигнал на выходе компаратора 7 можно рассматривать как аппроксимацию знаковой функции сигнала, сопряженного с входным - зх 8 п х+(с),Опорный сигнал прямоугольной формы Формируется с помощью Формирователя 15 и имеет частоту, совпадающую с центральной частотой узкополосного случайного сигнала. Этот сигнал поступает на вход запуска аналого-цифрового преобразователя 3, который запускается по переднему и заднему фронту этого сигнала и обеспечивает формирование двух оценок текущего значения амплитуды узкополосного случайного процесса в течение периода. Код, характеризующий амплитуду, Формируется на выходах.4.Сигналы з 8 п х(Й) з 18 п х" (Й) поступают на входы элементов ИСКЛЮЧЙОЩЕЕ ИЛИ 16 и 17, которые обеспечивают сравнение их с опорным прямоугольным сигналом. Интервалы времени, соответствующие несовпадению знаков входного и опорного сигналов, заполняются квантующими импульсами от умножителя 22 частоты. Благодаря этому, в счетчике 2. Формируется оценка модуля фазового сдвига исследуемого сигнала относительно опорного. Аналогично, в счетчике 18 Формируется код модуля фазового сдвига сигнала, сопряженного с сигналом х(й), относительно опорного, что позволяет оценить знак фазового сдвига сигнала хИ) . Действительно, если модуль фазового сдвига сигнала х И) относительно опорного. меньше и/2, знак Фазового сдвига сигнала х(й) .относительно опорного положительный. Контроль за превьппением величины и /2 осуществляется по наличию сигнала на выходе переноса счетчика 18.Предложенное устройство обеспечивает формирование оценок на каждом полупериоде исследуемого сигнала по амплитуде и фазе, если формирователь 13 формирует импульс сброса по переднему и заднему фронтам сигнала на выходе формирователя 14Это позволяет проводить исследование быстроизменяющихся узкополосныхСоставитель Г. ПешковРедактор Л. Алексеенко Техред А.Бабинец орректор С, Чер Заказ 828 Тираж 698 ПоВНИИПИ Государственного комитета Спо делам изобретений и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д писное Р филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектн 7 1124328 8случайных сигналов, ширина полосы вается расширение функциональных которых достигает центральной часто- возможностей и более эффективная ты сигнала. Таким образом обеспечи- обработка сигнала.