Устройство для спектрального анализа сигналов

:К обострителК-входовогоментов задервходы триггеся установочка, входы обк нулевым вьтриггеров, пта ИЛИ (гдеобострителя,мента ИЛИ) я ным входом К-го элеменс выходом ( ход - с вто ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Соцг 1 ег Н. Тоцгпохз Р. БЦпа 0 Ргосеззп 8 Пз 1 п 8 ЯцгГасеасоцзгхс Уаче апй Мргга 1 Солропепг.з. - 1 ЕЕ Ргос., Рг. Р; ч.127,М 2 У 1980, р. 92-98 (прототип).(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СИГНАЛОВ, содержащееаналого-цифровой преобразователь,вход которого является входом устройства, И цифровых сдвиговых регистров, информационные входы которых подключены к соответствующимвыходам аналого-цифрового преобразователя, синхронизатор, первый выходкоторого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя а второй выход в . с тактирующими вхоцами цифровых сдвиговых регистров, М входовой цифроаналоговыйпреобразователь, дисперсионный анализатор спектра, вход которого подключен к выходу цифроаналоговогопреобразователя, и индикатор,.синхронизирующий вход которого соединенс синхронизирующим входом дисперсионного анализатора спектра и третьивыходом синхронизатора, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности анализа при циклическом измерении спектров, в неговведены дополнительно К цифровыхсдвиговых регистров, Й коммутаторов,количество входов каждого из которыхравно К+1, блок масштабирования ЯО 1129544 А и решающий блок, причем информационные входы 1-го коммутатора (где1-номер коммутатора и цифрового сдвигового регистра) соединены с выходами 1-го, (1+1)-гоб+Х)-го цифровых сдвиговых регистров, а выходы .с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, вход блока масштабирования подключен к выходу дисперсионного анализатораспектра, а выход - к входу индикатора, соответствующие информационныевходы решающего блока соединены синформационными входами дополнительно введенных цифровых регистров,установочный вход - с четвертымвыходом синхронизатора, установочными входами коммутаторови блока мас-штабирования, а выход - с управляющими входами коммутаторов иуправляющим входом блока масштабиро.вания."ство по п, 1, о т л ис я тем, что решающийн в виде К триггеровей, К -1 элементов ИЛИ,элемента ИЛИ и Кэлежки, причем единичныеров объединены и являют"ным входом решающего блбострителей подключеныходам соответствующихервый вход К-го элемеиК- номер триггера,элемента задержки и эле-вляется К-м информационешающего блока, входа задержки соединен+1)-го обострителя, выым входом К-го элемен 1129544та ИЛИ, выход которого подключенк нулевому входу К-го триггера, вы"ход К-входового элемента ИЛИ является выходом решающего блока, а еговходы соединены с соответствующимивыходами обострителей.Изобретение относится к радиотехническим измерениям, предназначено для спектрального анализа сигналов и может быть использовано для измерения спектров радиосигналов при 5 обеспечении перестройки его разрешающей способности.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для спектрального анализа 10 сигналов, представляющее собой сочетание цифрового компрессора и дисперсионного анализатора спектра. Устройство содержит аналого-цифровой преобразоватЕль, сигнальный вход ко торого является входом устройства, И цифровых сдвиговых регистров, синхронизатор, первый выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, а 20 второй выход - с тактирующими входами цифровых сдвиговых регистров, Ы-входовый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), дисперсионный анализатор спектра, вход которого подклю чен к выходу ЦАП, соответствующие входы которого соединены с выходами цифровых сдвиговых регистров, и индикатор, вход которого подключен к выходу дисперсионного анализатора З 0 спектра, а синхронизирующий вход соединен с синхронизирующим входом дисперсионного анализатора спектра и третьим выходом синхронизатора 1Для согласования характеристик входных сигналов с параметрами дисперсионного анализатора спектра информация из регистров должна извлекаться с высокой скоростью. При этом к ЦАП предъявляется требование большого быстродействия. Однако чем выше быстродействие ЦАП, тем меньше возможное количество их управляющих входов. В связи с этим оказывается ограниченным динамический диапазон сигналов, которые могут быть преобр- зованы в ЦАП. Если динамический диа" пазон входного сигнала больше динамического диапазона устройства, тоточность анализа существенно зависитот степени согласования верхнегоуровня входного сигнала с используемым ЦАП.Целью изобретения является повышение точности анализа при циклическом измерении спектров путем согласования информации об уровне входного сигнала с динамическим диапазономЦАП и восстановления истинного уровня сигнала на выходе дисперсионногоанализатора спектра.Поставленная цель достигается темчто в устройство, содержащее аналого"цифровой преобразователь, вход кото"рого является входом устройства,Н цифровых сдвиговых регистров, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам аналогб"цифрового преобразователя, синхронизатор, первый выход которого соединен с управляющим входом аналогоцифрового преобразователя, а второйвыход - с тактирующими входами цифрдвых сдвиговых регистров, И входовойЦАП, дисперсионный анализатор спектра, вход которого подключен к выходуЦАП, и индикатор, синхрониэирующийвход которого соединен с синхрониэирующим входом дисперсионного анализатора спектра и третьим выходом син"хронизатора, введены дополнительно Кцифровых сдвиговых регистров, Б коммутаторов, количество входов каждогоиз которых равно К+1, блок масштабирования и решающий блок, причем информационные входы -го коммутатора(1+К)-го цифровых сдвиговых регистров, а выходы - с соответствующимивходами цифроаналогового преобразователй, вход блока масштабированияцодключен к выходу дисперсионногоанализатора спектра, а выход - квходу индикатора, соответствующие3 112 информацйонные входы решающего блока соединены с информационными входами дополнительно введенных цифровых регистров, установочный вход - с четвертым выходом синхронизатора, установочными входами коммутаторов и блока масштабирования, а выход - с управляющими входами коммутаторов и управляющим входом блока масштабирования.Решающий блок выполнен в виде К триггеров, К обострителей, Кэлементов ИЛИ,К-входового элемента ИЛИ, и Кэлементов задержки, причем единичные входы триггеров объединены и являются установочным входом решающего блока, входы обострителей подключены к нулевым выходам соответствующих триггеров, первый вход К-го элемента ИЛИ (где К - номер триггера, обострителя, элемента задержки и элемента ИЛИ) является К-м информационным входом решающего блока, вход К-го элемента задержки соединен с выходом (К+1)-го обострителя, выход - с вторым входом К-го элемента ИЛИ, выход которого подключен к нулевому входу К-го триггера, выход К-входового элемента ИЛИ является выходом решающего блока, а его .входы соединены с соответствующими выходами обострителей.В предлагаемом устройстве количество цифровых сдвиговых регистров увеличено по сравнению с прототипом, причем в зависимости от амплитуды входного сигнала, информация о котором записывается в эти регистры, с помощью введенных коммутаторов к ЦАП (количество входов И которого такое же, как у прототипа) подключаются только Н соответствующих регистров. При этом не происходит ограничение входного сигнала, а меняется его масштаб и динамический диапазон изменения сигнала на выходе ЦАП остается таким же, как в прототипе,. ИнФормация об изменении масштаба амплитуды сигнала Фиксируется в решающем блоке, который вырабатывает на своем выходе команду о соответствующем восстановлении истинной амплитуды сигнала, которое производится с помощью блока масштабирования.На Фиг. 1 и 2 представлены блоксхемы предлагаемого устройства.Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, выходы которого соединены с входами цифровых 9544 4сдвиговых регистров 2-1, 2-2,2-М. ,2-(К), 2-К, синхронизатор 3, ЦАП 4, подключенный к входудисперсионного анализатора спектра 5,индикатор 6, коммутаторы 7-1-7-Б,блок масштабирования 8, вход которого подключен к выходу решающего блока 9, триггеры 10-1-10-К соединеныс входами обострителей 11-1-11-К,элементы ИЛИ 12-1-12-(К), одни входы которых соединены с выходами элементов задержки 13-1-13-(К), входы которых связаны с К-входами элемента ИЛИ 14.Устройство работает следующимобразом.Входной сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь 1.,на входах которого появляется цифровая информация, соответствующаяамплитуде выборок из этого сигнала.На фиг. 1 количество регистров,соответствующее числу двоичных разрядов числа, характеризующего амплитуду выборки, для определенности положено равным шести (И+К=6) Информация о выборках записывается в цифровые сдвиговые регистры 2-1, ,2-Кс малой частотой Г , определяемойиз теоремы Котельникова: Г2 ЬГ,30где а Г - ширина спектра сигнала.После того, как будут заполнены всеячейки регистровой памяти, на такто- .вые входы регистров подаются импульсы считывания, следующие с высокойчастотой, соответствующей полосеобзора дисперсионного анализатораспектра 5, причем преобразованиецифровой информации в аналоговую форму производится с помощью ЦАП 4.40 На фиг. 1 представлен 4-входовый ЦАП(И=4), при этом для определенностиполагается, что это максимально возможное число управляющих входов дляЦАП такого быстродействия. Аналогичное устройство может быть построенои для других значений И и К,Перед началом работы устройствасигнал с 4 - го выхода синхронизаторапоступает на установочные входы решающего блока 9, коммутаторов 7-1, , 7-М и блока масштабирования 8, в результате чего обеспечивается исходное состояние этихблоков Если амплитуда сигнала навходе устройства не слишком великаи поэтому информация о нем записывается только в первых четырех сдвиговых регистрах 2-12-И, на входыдополнительно введенных регистров 2-(К), 2-К в течение всего цикла записи поступают логические нули.В результате исходное состояние решающего блока 9 не меняется, 5 на его выходе отсутствует команда и коммутаторы 7-17-И, а также блок масштабирования 8 остаются в исходном состоянии. При этом ко входам ЦАП оказываются подключенными 1 О первые входы всех коммутаторов, а блок масштабирования обеспечивает минимальный коэффициент передачи, например А=1/4. В режиме считывания информации из цифровых регистров ана"1 логовый сигнал с выхода ЦАП поступает на вход дисперсионного анализатора спектра 5, и сигнал, характеризующий спектр, через блок масштабирования 8 поступает на индикатор б. 20Если амплитуда входного сигнала достаточно велика и информация о нем записывается в пяти регист-,. рах 2-1, ,2-(К), на вход регистра 2-(К) в течение цикла записи 25 поступают не только нули, но и единицы. Первый же импульс, соответствующий логической единице, поступает через элемент ИЛИ 12-1 на нулевой вход триггера 10-1 и меняет его исходное состояние (фиг., 2). В результате этого обостритель 11-1 формирует короткий импульс, который через элемент ИЛИ 14 поступает на выход решающего блока 9. Этот импульс является командой ьа переключение коммутаторов 7-17-И и блока масштабирования 8 таким образом, что ко входам ЦАП подключаются вторые входы всех коммутаторов, а блок масштабирования обеспечивает коэффициент передачи в два разабольший исходного, т,е. А=1/2. При этом информация первого регистра 2-1, в котором записывается младший разряд цифрового кода, не используется, а код на выходе коммутаторов соответствует числу в два раза меньшему инстинного. Реальный уровень сигнала восстанавливается с помощью блока масштабирования 8; Восстановление масштаба амплитуды сигнала после ана лизатора 5 позволяет уменьшить требования к динамическому диапазонудисперсионного анализатора спектра 5, так как при этом его динамический диапазон может не превышатьдинамический диапазон ЦАП 4.В случае еще большей амплитудывходного сигнала информация о немзаписывается во всех регистрах 2"12-К, т.е, логическиеединицы поступают и в дополнительные регистры 2-(К) и 2-К, Поэтомуизменяется состояние обоих триггеров 10-1 и 10-2, входящих в составрешающего блока 9 (фиг. 2). На еговыходе появляются два коротких импульса, которые являются командойна переключение коммутаторов 7-1,7-И и блока масштабирования 8 таким образом,. что ко входам ЦАП 4 подключаются третьи входывсех коммутаторов, а блок масштабирования обеспечивает коэффициентпередачи в четыре раза больше исходного, т.е. А=1 (элементы задержки 131-13-(К) и элементы ИЛИ 12-1-12(К) введены в решающий блок 9 длятого, чтобы он вырабатывал два выходних импульса и в том случае, когдана его первом входе отсутствуют логи-ческие единицы, В этом случае триггер 10-1 также срабатывает с некоторой задержкой после триггера 10-2.Для работы ЦАП 4 используется информация последних четырех регистров 2-32-К, а код на выходекоммутаторов соответствует числу,в четыре раза меньшему истинного.Реальный уровень сигнала восстанавливается с помощью блока масштабирования 8, и на экране индикатора б наблюдается истинный уровень спектрасигнала,Предлагаемое устройство для. спектрального анализа выгодно отличаетсяот прототипа большим динамическимдиапазоном обрабатываемых сигналов,который определяется большим количеством цифровых сдвиговых регистров,превышающим предельное количествоуправляющих входов быстродействующего ЦАП.ЬОЬ ршающт Где д . Йаод Патент",фили Информ 3 9444 1129544 Тираж 710 писное л.Проектная, 4