Анализатор спектра

(71) Опытный завод физико-механического института АН УССР, Институт космических исследований АН СССР (БЦ) и Институт авиации (Р 1.)(56) Авторское свидетельство СССР У 836602, кл. С 01 К 23/18, 1979.Научное космическое приборострое ние. Вып,3, М.: Машиностроение, 1984, с.29-37.(57) Изобретение может быть использовано в бортовых системах ИСЗ для анализа спектра сигналов от несколь ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ких источников. Цель изобретениярасширение функциональных возможностей устройства достигается путемопределения максимального значениявысокочастотных спектральных составляющих эа период анализа. Устройство содержит полосовые фильтры 1,аналого-цифровые преобразователи 2,эапоминакицие устройства (ЗУ) 3, 1 О,цифроаналоговые преобразователи 4,мультиплексор 5, смесителя 6, гетеродин 7, узкополосный фильтр 8, блоки9, 15 управления, накапливающие сумматоры 11, триггеры 12, компараторы13, параллельные регистры 14, двунаправленные шины 16. Таким образом,благодаря наличию новых элементовнакапливающих сумматоровпараллельныхрегистров, триггеров, вторых ЗУ, двунаправленных шин данных, компараторов и вторых блоков управления - уст1633366 ройство позволяет найти, максимальные значения высокочастотных спектральных, составляющих эа период анализа. В результате расширяются его Функциональ 5 Изобретение предназначено для использования в бортовых системах ИС 3для анализа спектра сигналов от нескольких источников.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей устройства за счет определения максимальногозначения высокочастотных спектральныхсоставляющих за период анализа.На Фиг. 1 представлена структурнаясхема анализатора спектра, на фиг.2 -алгоритм функционирования.Анализатор спектра (Фиг.1) состоит из полосовых фильтров 1, аналого-цифровых преобразователей 2,первых запоминающих устройств 25(ЗУ) 3, цифроаналоговых преобразователей 4, мультиплексора 5, смесителя 6, гетеродина 7, узкополосногоФильтра 8,первого блока 9 управления (БУ) вторых запоминающих устройств (ЗУ) 10, накапливающих сумматоров 11, триггеров 12, компараторов13, параллельных регистров 14, вторых блоков 15 управления (БУ) и двунаправленных шин 16,35При этом первый канал содержитпоследовательно соединенные полосовойфильтр 1, аналого-цифровой преобразователь 2, ЗУ 3 и цифроаналоговый преобразователь 4, выход которого подключен к сигнальному входу мультиплекора 5Управляющие входы блоков2-4 соединены с соответствующимивыходами первого БУ 9 . В остальных(и) каналах полосовой фильтр 1 45соединен с входом аналого-циФровогопреобразователя 2, выход которогоподключен к двунаправленной шине 16данных. К этой же шине подсоединены ЗУ 3,цифроаналоговый преобразователь 4,второе ЗУ 10 и накапливающий сумматор 11. Выход накапливающего сумматора 11 соединен с входами компаратора 13 И параллельного регистра 14.Выход параллельного регистра 14 подключен к второму входу компаратора13, выход которого соединен со счетным входом триггера 12, Управляющиевходы аналого-цифрового преобразованые воэможности, достигается экономия аппаратурных и энергетическихзатрат на борту космических аппаратов. 2 ил,теля 2, первого 3 и второго 10 ЗУ цифроаналогового преобразователя 4, накапливающего сумматора 11 и параллельного регистра 14 соединены с соответствующими командными выходами второго БУ 15, синхрониэирующий вход которого соединен с соответствующим выходом первого БУ 9, а командный вход связан с выходом триггера 12. Выход цифроаналогового преобразователя 4 в каждом иэ этих (и) каналов соединен с соответствующим сигнальным входом мультиплексора 5, синхронизирующий вход которого соединен с соответствующим выходом первого БУ 9. Выход мультиплексора 5 подключен к первому входу смесителя 6, к второму входу которого подсоединен управляемый гетеродин 7, управляющий вход которого соединен с соответствующим выходом первого БУ 9. Выход смесителя 6 соединен с узкополосным Фильтром 8, выход которого является выходом анализатора.Анализатор спектра работает следующим образом.Первый БУ 9 вырабатывает набор команд К;, которые поступают на управляющйе входы всех вторых БУ 15 - 15. аналого цифрового преобразователя 2, ЗУ 3, цифроаналогового преобразователя 4 1 мультиплексора 5, гете- родина 7, которые выполняют управление и синхронизацию в целом, а также адресные команды К для ЗУ 3 . Вторые БУ 15 в ,также формируют свой набор команд; для управления работой аналого-цифровых преобразователей 2й 2 я-К накапливающих сумматоров 11 - 11 в , Кзпараллельных регистров 14 - 14;К 4 цифроаналоговых преобразователей 4 -4 -К для обнуления накапли и 1вающих сумматоров 111-11,-К 6 команды обмена между первыми устройства 3- З-К, или вторыми 10;10,-К ЗУ и двунаправленными шинами 16-16, данных, а также команды К,одля обнуленияюрегистров 141-14, Кроме того, эти БУ вырабатывают адресные команИйми К для ЗУ 3 -3 ьг 10-10, и аналиэиесли оценка в накапливающих сумматорах 11-11,больше оценки в соответствующих параллельньгх регистрах 14, -14 я., (фиг.2), Первый раз это происходит обязательно, так как в регистры 14, -14., предварительно уже записаны нули. При этом новые состояния Т 1 триггеров 12 12равны, например, единице, и командой К 41 эти состояния записываются в БУ 15 1-15 В следующем цикле формирования массива данные с выходов аналого-цифровых преобразователей 2-2 и уже записываются в ЗУ 10 гпо командам К, Одновременно31по команде К 4 информация из накапливающих сумматоров 111 - 11 В, переписана в регистры 141 - 14 г,. Такая смена ЗУ происходит каждый раз,10 когда оценка в сумматорах 11-11 я.,превышает предыдущую оценку, сохраняемую в регистрах 141-14 В обратном случае, состояние триггеров 25 Т не меняется и следующая заггисьмассива производится в то же ЗУ, чтои предыдуг 1;ая, а перезапись из сумматоров 11 в 1., в регистры 141 в 14 1не производится, так как команда К 4 30 не формируется, Во всех случаях передканалом следующего цикпа записи массивов г.1 ,1 сукматоры 11 в ,обчу 6(14пяются командой К ,. В реву "ьате1анализа и обработки информации с 35выходов аналого-цифровых преобразователей 2- 2к концу временив ЗУ 3 - Э иг,; 1 О -10 находит-и "и-ся информация е максимальными значениями, признаки которой находятся в БУ 40 15, которые пос .с прекр. щения команды К 1 рмируют команпу К .;. организуя обмен соответствующих ЗУ сцифроаналоговых преобразователей4 -4, через шины 1 бгб., данных 45 при поступлении команд от БУ 9 накоммутацик 1 соответствующих каналовмультиплексором 5 к смесителю 6. БУ 9поочередно подключает мультиплексором 5 частотные каналы к входу сме сителя 6, куда запомненные реализации через цифроаналоговый преобразователь 4 подаются из ЗУ Эили ЗУ10 соответствующих 7-х канаг;ов в зависимости от признаков, храняпргхсяво вторых БУ 15 и триггерах 12в данный момент, Иа второй вход смесителяб подается сигнал треб"емой частотыот гетеродина 7, и выходной Фильтр 8выделяет анализируемую гармонику. По 5 1633366руют состояние триггеров 12-12,которое заносится в БУ по команде К,Алгоритмгприведенный на фиг.2, иллюстрирует работу одного из и частотных каналов (остальные, кроме пер 5вого, работают аналогично).Сразу после включения устройствакомандой пПускп в отсутствие командыКпроисходит начальная установкаустройства, заключающаяся в обнупении регистров 14 -14 п, командой К 1При этом командами К.на мультиплекэ 1сор 5 подается содержимое -произвольных ЗУ в зависимости от случайнойустановки триггеров 12 1-12 однако,поскольку соответствующая команда К,на мультиплексор 5 не поступает, этоне мешает работе схемы.Сразу же после подачи команды К 1 20входной сигнал 11 с , прошедший черезфильтры 1 - 1 п, поступает на аналого-цифровые преобразователи 2-2 якоторые по командам К преобразуют.его в цифровые коды, которые запоминаются, например, в первых ЗУ ЭПусть случайные состояния триггеров 12- 12 д Т = О. По первому каналу за время С я, равное периодунижней частоты исследуемого спектра,записывается сигнал низкочастотнойсоставляющей, По второму и последун -щим высокочастотным каналам времяотбора отсчета С,. Если при этомпервые ЗУ 3 - Э.заполнять 1 опько разво время 1 , начало которого синхро 8ниэировано с началом 1 н, то оценкаэтой реализации будет случайной величиной, не отражающей реальных параметров исследуемого процесса,В предлагаемом анализаторе выборка значений процесса в высокочастотных каналах продолжается непрерывно. В конце первого с в, в ЗУ3-Эя находятся записи реализаций в данный момент. Параллельнос записью информации в ЗУ по командам К 1 происходит последовательное сложение кодов, поступающих свыходов аналого-цифровых преобразователей 2 -2 и через инны 161-1 бдданных, в накапливающие сумматоры11, - 11 П которые складывают ихбеэ учета знакового разряда В концев результате анализа кодов накапливающих сумматоров 111 випараллельных регистров 14,-14 компараторами 13-13,на счетные входытриггеров 12, - 12.подается импульс, 1633366скольку каждый раз после команд К подается команда К 1 О, после окончания цикла анализа регистры 14-14,обнуляются и при поступлении следующей5 команды Квновь начинается цикл за 11писи реализацииТаким образом, благодаря наличию новых элементов - накапливающих сумматоров, параллельных регистров, тригО герон, вторых ЗУ днунаправленных шин данных, компараторов и вторых блоков управления анализатор спектра позволяет найти максимальные значения высокочастотных спектральных составляющих за период анализа, В результате расширяются его функциональные воэможности и достигается экономия аппаратурных и энергетических затрат на боРту космических аппаратов. При этом существенно повьппается научная ценность получаемых результатов анализа, так как не теряется тонкая структура плазменных взаимодействий.25Формула изобретения Анализатор спектра, содержащий и каналов последовательно соединенных .цепочек иэ полосового фильтра,анФ 1 оГоцифрового преобразователя, первого блока памяти и цифроаналогового преобразователя, соединенных с и сигнальными входами мультиплексора, выход которого подключен к первому входу смесителя, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, а выход смесителя - с входом фильтра, идвунаправленных шин данных и первый блок управления, адресный выход 40 которого соединен с адресным входом первого блока памяти, командные выходы соединены с управляющими входами всех аналого-цифровых,цифроаналоговьж преобразователей, мультиплексора, гетеродина и первого блока памяти, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет определения максимального значения высокочастотных спектральных составляющих за период анализа, во второй и последующие каналы дополнительно введены ивторых блоков памяти, инакапливающих сумматоров, икомпараторов, ипараллельных регистров,титриггеров, ивторых блоков управления, при этом в каждом иэ этих каналов выходы аналого-цифровых преобразователей, информационные входы накапливающих сумматоров, информационные входы и выходы первых и вторых блоков памяти и информационные входы цифроаналоговых преобразователей объединены двунапранленными шинами данных, управляющие входы аналого-цифровых преобразонателей, накапливающих сумматоров, первых и вторых блоков памяти, цифроаналоговых преобразователей и параллельных регистров соединены с управляющими выходами соответствующих вторых блоков управления, адресные выходы которых. соединены с адресными входами соотнетствующих первых и вторых блоков памяти, управляющие входы вторых блоков управления соединены с управляющими выходами первого блока управления и выходами триггеров, счетные входы которых подсоединены к выходам компараторов, первые входы которых соединены с выходами накапливающих сумматоров, а вторые входы соединены с выходами параллельных регистров, входы которых подсоединены к тем же выходам накапливающих сумматоров1633366 л А ОрловА.Кравчук Кор т ор,М. Демчик аккор О,Голо Тираж 431 осударстве ного комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Ра кая оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 аказ 61 НИИПИ Г осз авТехрел Подпте ниям слое и открьггиям при ГКНТ ССС б., д. 4/5