Измеритель элементов матрицы спектральной плотности мощности двух сигналов

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ А 1 19) (11 СПУБЛИ 51)4 С 0 18 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СТ И 37 И/24-2112.8 И04,87, Бюл. Усский политехн(21) 39 (22) 27 (46) 30 (71) Од ий ин ут(И 4) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛСПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНСИГНАЛОВ овск 8.8)етельстК 23/18МЕНТОВСТИ МОЩ о СССР 196 И. МАТРИЦЫ ОСТИ Дможет быть исполь ния частотных ха(И 7) Изобретение вано для определ рактеристик объе управления. Цель шение точности и ског ов автомазобретения повыпособразреша Вход ход ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНР К. АВТОРСКОМУ СВИДЕТ ности устроиства. Устроиство содержит фазовращатель б, квадраторы 7и 8, блоки 9 и 10 умножения и интеграторы 11-14. В устройство введеныпреобразователи 1 и 2 временногомасштаба, на выходе которых получаютнабор смещенных реализаций, спектркаждой из которых сдвинут в такую чатотную область, в которой соответствующая гармоника исходной реализации совпадает с резонансной частотойвведенных узкополосных фильтров 4и И, Величины сдвигов исходных спектров, необходимые для выделения искомых гармоник, расчитываются заранееи фиксируются в блоке 3 управления.В описании дан пример конкретноговыполнения блока 3 управления, 1 з.пф-лы, 2 ил.1307375 2ь являются соответственно первым и вторым выходами блока 3 управления,единственным входом которого является второй вход сумматора 18.5 Измеритель работает следующим образом. Изобретение относится к измерителной технике и может быть использовано для определения частотных характеристик объектов автоматического управления,Цель изобретения - повышение точности и разрешающей способности измерителя.На фиг. 1 изображена блок-схемапредлагаемого измерителя, на фиг, 2 -схема блока управления.Измеритель содержит преобразователи 1 и 2 временного масштаба,блок 3 управления, узкополосныес.фильтры 4 и 5, фазовращатель 6, квадраторы 7 и 8, блоки 9 и 10 умножения и интеграторы 11-14,Блок 3 управления содержит генератор 15 тактовых импульсов, управляемый делитель 16 частоты, счетчик 17адреса, сумматор 18 и блок 19 памяти.В измерителе первые входы преобразователей 1 и 2 временного масштабаявляются соответственно первым и вторым входами последнего. Ко вторымвходам преобразователей 1 и 2 временного масштаба подключены первый и3второй выходы блока 3 управления соответственно. Выходы преобразователей 1 и 2 временного масштаба соединены со входами строго одинаковыхузкополосных фильтров 4 и 5. Выходузкополосного фильтра 4 подключен квходу фазовращателя 6 и первому входу блока 10 умножения, выход которого связан со входом интегратора 13,Выход узкополосного фильтра 5 подключен к входу квадратора 8, выходомсоединенного со входом интегратора14, и ко вторым входам блоков 9 и10 умножения. Выход фаэовращателя 6подключен к входу квадратора 7 и первому входу блока 9 умножения, выходыкоторых связаны со входами интеграторов 11 и 12 соответственно,В блоке 3 управления выход генератора 15 тактовых импульсов подсоединен к тактовому входу управляющего делителя 16 частоты, Выход управляемого делителя 16 частоты подключен к тактовому входу счетчика 17 адреса, выход которого соединен с первым входом сумматора 18. Выход переноса счетчика 17 адреса подключен к входу блока 19 памяти, выход которого соединен с информационным входом управляемого делителя 16 частоты. Выходы счетчика 17 адреса и сумматора 18 Входные реализации первого и второго сигналов поступают соответственно на первые входы преобразователей 1 и 2 временного масштаба, где осуществляется мультипликативный перенос спектра названных реализаций в область, определяемую первой фиксированной частотой изменения кодов на вторых входах преобразователей 1 и 2 временного масштаба. Реализации со смещенным спектром с выходов преобразователей 1 и 2 временного масштаба поступают соответственно на входы узкополосных фильтров 4 и 5, на выходах которых выделяются гармоники смещенных реализаций, соответствующие резонансной частоте узкополосных фильтров 4 и 5. После окончания первой пары смещенных реализаций частота изменения кодов на вторых входах преобразователей 1 и 2 временного масштаба принимает другое фиксированное значение. Это приводит к . мультипликативному переносу спектра обеих исходных реализаций в следующую область, в которой гармоники, выделяемые узкополосными фильтрами 4 и 5, будут соответствовать следующим по порядку гармоникам названных реализаций. Таким образом, на выходе каждого из преобразователей 1 и 2 временного масштаба получают-набор смещенных реализаций, спектр каждой из которых сдвинут в такую частотную область, в которой соответствующая гармоника исходной реализации совпадает с резонансной частотой узкополосных фильтров 4 и 5, Преобразователи 1 и 2 временного масштаба одновременно сдвигают. спектры соответствующих входных реализаций в совпадающие частотные области. Величины сдвигов исходных спектров, необходимые для выделения искомых гармоник, рассчитываются заранее и фиксируются в блоке 3 управления. Таким образом, на выходе узкополосных фильтров 4 и 5 получают наборы сигналов, представляющих собой результат последовательной узкополосной фильтрации соответствующих исходных реализаций.3 1 ЗО 7Совместная работа блока 3 управления и преобразователей 1 и 2 временного масштаба, содержащих последовательно соединенные устройство выборки-хранения, аналого-цифровой преобразователь, оперативно-запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь заключается в следующем. Реализации, поступающие на входы устройств выборки-хранения 10 каждого из преобразователей 1 и 2 временного масштаба, дискретизируются во времени в наборы выборок, которые на аналого-цифровых преобразователях преобразуются в два набора кодов. Эти два набора кодов синхронно заносятся в ячейки соответствующих оперативно-запоминающих устройств. Коды, снимаемые с выходов каждого из аналого-цифровых преобра разователей, последовательно заполняют все ячейки соответствующего оперативно-запоминающего устройства согласно адресации, определяемой одним на два оперативно-запоминающих 25 устройства счетчиком 17 адреса. После синхронного заполнения двух оперативно-запоминающих устройств начинается собственно процесс измерения.30Генератор 15 тактовых импульсов и управляемый делитель 16 частоты формируют последовательность импульсов, частота следования которых определяется кодом на выходе блока 19 памяти, В последнем записаны рассчи 35 танные заранее коды, соответствующие требуемым сдвигам спектров исходных реализаций. Другими словами, коды, записанные в блоке 19 памяти, определяют такие значения частоты импульсов на выходе управляемого делителя 16 частоты, которые обеспечат все необходимые сдвиги спектров исходных реализаций.45Импульсы с выхода управляемого делителя 16 частоты поступают на тактовый вход счетчика 17 адреса, который определяет адрес ячейки оперативно-запоминающего устройства пре 50 обраэователя 1 временного масштаба, иэ которой будет произведено очередное считывание информации, Таким образом, частота импульсов на выходе управляемого делителя 16 частоты определяет частоту изменения кодов на вторых входах преобразователей 1 и 2 временного масштаба. Наборы кодов, записанные в обоих опе 375 4ративно-запоминающих устройствах,первый раз будут синхронно считаныс одной скоростью, второй раз - сдругой и т.д,Цифроаналоговые преобразователи,установленные на выходах оперативнозапоминающих устройств, преобразуютсоответствующие наборы кодов в последовательности аналоговых выбороксоответствующих смещенных реализацийс частотой импульсов, поступающихна тактовый вход счетчика 17 адреса.Для точного измерения взаимногоспектра двух сигналов, один из которых запаздывает на некоторое время,необходим аппаратный временной сдвигодного из сигналов, Этот сдвиг осуществляется с помощью сумматора 18.На первый вход сумматора 18 поступает код адреса считывания, подаваемый в оперативно-запоминающее устройство преобразователя 1 временногомасштаба, а на второй - код временного сдвига между анализируемымисигналами, задаваемый оператором,Код, снимаемый с выхода сумматора 18,является кодом адреса считываниядля оперативно-запоминающего устройства преобразователя 2 временногомасштаба, поэтому информация, записанная в этом оперативно-запоминающем устройстве, будет считыватьсяначиная не с первой ячейки, как этопроисходит в преобразователе 1 временного масштаба, а с какой-то п-ой ячейки, что обеспечит требуемый временной сдвиг. После считывания информации из последней ячейки оперативнозапоминающего устройства преобразователя 2 временного масштаба считываниебудет продолжаться из первых (п)ячеек (емкость обоих оперативно-запоминающих устройств одинакова), Таким образом, на выходах преобразователей 1 и 2 временного масштаба формируются реализации с различной частотой следования выборок, что соответ. ствует мультипликатному переносу спектра исходной реализации в различные частотные области,Мультипликативный перенос спектра характеризуется коэффициентом сдвигаСЧ 1 агде Р - частота дискретизации исходоной реализации;Г , - частота считывания выбороксц 1исходной реализации записанных в оперативно-запоминаю"щем устройстве, соответствующая д-му номеру гармоники.Для выделения -й гармоники соответствующим узкополосным фильтром является условие)гарм 1 СЧ 1 или Т,р Т,Т1 1горм 1СЧ 1 Последнее выражение означает автоматическое выполнение условия отсутствия фазового скачка между реализациями на выходепреобразователей35 1 и 2 временного масштаба, так как длина реализации всегда кратна периоду анализируемой гармоники.Квадратор 7 и интегратор 11 обеспечивают получение электрических сиг налов, пропорциональных оценкам спектральной плотности мощности, соответствующим выбранным гармоникам исходной реализации сигнала, поступающего на вход преобразователя 1 временного масштаба, Значения и количество гармоник определяются кодами, записанными в блоке 19 памяти и их количеством соответственно, Аналогично,.квадратор 8 и интегратор 14 служат для получения оценок спектральной плотности мощности сигнала, поступающего на вход преобразователя 2 временного масштаба. Блок 10 умножения и интегратор 13 обеспечивают получение оценок действительной части взаимного спектра двух входных сигналов. Фазовращатель 6, обеспечивающий фазовый сдвиг гармоники, снигде Р - абсолютное значениегарн с-й гармоники,Г - резонансная частота соответствующего узкополосного Фильтра (относительная частота всех1-ых гармоник)Подставив (1) и (2), и выделив СЧ 1 ф20 маемой с выхода узкополосного фильтра 4, на /2, блок 9 умножения и интегратор 12 служат для измерения оценок мнимой части взаимного спектра двух входных сигналов,Формула и з обретения 1. Измеритель элементов матрицы спектральной плотности мощности двух сигналов, содержащий Фаэовращатель, последовательно соединенные первый квадратор и первый интегратор, первый блок умножения и второй интегратор, второй блок умножения и третий интегратор, второй квадратор и четвертый интегратор, причем вход первого квадратора объединен с первыми входами первого и второго блока умножения, вход фазовращателя объединен с вторым входом первого блока умножения, а выход фазовращателя соединен с вторым входом второго блокаумножения и входом второго квадратора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения его точностии разрешающей способности, в негодополнительно введены первый и второй преобразователи временного масштаба, блок управления, первый и второйузкополосные фильтры, причем первые входы преобразователей временногомасштаба являются первым и вторымвходом измерителя, к вторым входампреобразователей временного масштабаподключены первый и второй выходы блока управления соответственно, выходы первого и второго преобразователей временного масштаба соединеныс входами первого и второго узкополосных Фильтров, выход первого узкополосного фильтра соединен с входомпервого квадратора, а выход второгоузкополосного фильтра - с входом фазовращателя.2. Измеритель по п, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что блок управления состоит изгенератора тактовыхимпульсов, управляемого делителя частоты, счетчика адреса, сумматора иблока памяти, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом управляемого делителячастоты, второй вход которого соеди.нен с выходом блока памяти, выходуправляемого делителя частоты подключен к тактовому входу счетчика адреса, выход которого соединен с первымвходом сумматора, выход переноса.Сердюкова СоставитТехред едактор А,Реви емчик рректор Заказ 1628/45 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 счетчика адреса подключен к входублока памяти, выходы счетчика адресаи сумматора являются соответственно Тираж 731 ВНИИПИ Государственно по делам изобретен 113035, Москва, Жпервым и вторым выходами блока управления, входом которого является второй вход сумматора. комитета СССРи открытийРаушская наб., д. 4/