Однородный спектрокоррелометр

)4 СО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ й ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования спектральновременных характеристик сигналов.Цель изобретения - повышение быстродействия анализа и упрощение спектрокоррелометра за счет использования симметрии гармонических Функцийотносительно середины интервала раз" жения 2 , благодаря чему реализуеся одновременное формирование спектральной функции с первой ординатой 0 до -- 1 и с последней (Н)Н2до - на интервале ее разложения.2Спектрокоррелометр содержит блок 1 согласования, амплитудно-импульсный преобразователь 2 и формирователь 3 знака, блок 4 синхронизации, множительно"распределительные ячейки 12199775.0-5.( - -1) и 6.1-6,(3 в ) соответИ М44ветственно первой и второй групп,элементы И 7 и 9, элементы ИЛИ 8, 1 Ои 29, триггер 11, элементы 12, 28и 30 задержки, счетчик 13 частотыи счетчик 14 ординат, дешифратор16, коммутатор 17 опроса, ключи 18,20-23, 25 и блок 32 накопителей.2 ил,Изобретение относится к специа,лизированным средствам измерительной техники, предназначенным для исследований спектрально-временных характеристик сигналов, например, в радиофизике, технике связи, океанологии.Целью изобретения является увеличение быстродействия анализа и упрощение устройства путем использования симметрии гармонических функций относительно середины интервала разБложения - благодаря чему реализу 2ется .одновременное формирование спектральной функции с первой ординатой 0 до ( 1) и с последней (И)Б2до - на интервале ее разложения,2На фиг. 1 представлена структурная схема однородного спектрокоррелометра; на фиг. 2 - временные диаграммы: а) формирования выборок входного сигнала; б) распределеня отсчетов соз-функции с нначала" и "конца" блока накапливания для первой и в) для второй частоты (ход распределения показан стрелками); г) результат формирования оценки спектра.Однородный спектрокоррелометр содержит блок 1 согласования, выходы которого подключены к входам соответственно амплитудно-импульсного преобразователя 2 и формирователя 3 знака, а управляющий вход соединен с первым выходом блока 4 синхро низации, множительно-распределительКные ячейки 5.0-5.( - "1) первой груп10 5 го 26.1-6.(3 - ) второйИгруппы, первый элемент И 7, элемент ИЛИ 8, второй элемент И 9, элемент ИЛИ 1 О, триггер 11, первый элемент 12 задержки, Выходы счетчика 13 частоты и счетчика 14 ординат подключены к входам формирователя 15 адреса, адресный выход которого через пы и ячейки дешифратор 16 подключен к управляющему входу коммутатора 17 опроса,а знаковый выход - к управляющемувходу формирователя,3 знака. Множительно-распределительные ячейки 5первой группы состоят иэ ключа 18,регистра 19, ключей 20-23,Иножительно-распределительныеячейки 6 второй группы содержатрегистр 24 и ключ 25, выход которогосоединен с выходом соответствующегораспределительного ключа 26Информационный вход первого распределительного регистра 27 соединен с первым выходом блока синхронизации. 25 Выход второго элемента 28 задержкисоединен с входом третьего элемента ИЛИ 29. Выход третьего элемента 30 задержки подключен к информационному входу второго распределительБного регистра 31. - выходов каждого2регистра 27 и 31 подключены к управляющим входам соответствующих распределительных ключей 26, выходыкоторых подключены к входам блока32 накопителей.Однородный спектрокоррелометр работает следующим образом. Перед началом вычисления коррел 40 ляционной функции К(Ф) счетчики 133 1 и 14 установлены в нулевое состоя- ние. В формирователе 3 знака, содержащем усилитель с К =+1 и инвертор с К =-1, соединенные через переключатель с выходом, установлен коэффициент передачи К =+1. Ключи 18 и 20 установлены в первое положение (нижнее на фиг. 1) . Ключи 22 и 26 разомкнуты.При запуске блока 4 синхронизации с его первого выхода поступают тактовые импульсы требуемой частоты дискретизации =1/4 С (задаваемой делителем частоты в блоке 4). Первый тактовый импульс поступает через элемент ИЛИ 10 на вход триггера 11, устанавливая его в состояние, при котором открыто прохождение импульсов через первый элемент И 7 на выход 8 . А на третьем выходе о блока 4 синхронизации установлено постоянное запрещающее напряжение (например, подключенное через переключатель от источника питания), благодаря чему второй элемент И 9 закрывается, предотвращая повторное срабатывание триггера 11 в режиме "К",При вычислении К по алгоритму Стильеса выполняются следующие преобразования: исследуемые сигналы Х(г.) и(1) подаются на входы блока 1 согласования, с первого выхода которого сигнал у(пдву) в дискретной форме поступает на информационный вход амплитудно-импульсного преобразователя 2, а с второго выхода через формирователь 3 знака в непрерывной форме поступает на второй вход одновременно всех множительнораспределительных ячеек 5 и 6;В амплитудно-импульсном преобразователе 2 амплитуды отсчетов сигнала у(пМ).преобразуются в пачки коротких импульсов 1- с количеством импульсов, пропорциональным амплитуде соответствующего отсчета сигналов. Пачки импульсов 1, поступают далее на первый вход ключа 18 множительно-распределительной ячейки 5.0 и через регистр 19 подаются в следующие ячейки 5.1, 5.2Н5. ( - Ч) и далее в последовательно4соединенные регистры 24 ячеек 6.1,Н6.2,6.(3 - ). По мере передвиже 4ния пачек импульсов в регистрах 19 и 24 они одновременно поступают на управляющие входы ключей 2 и 25: 219977 4каждый короткий импульс из пачкиимпульсов 1на короткое время открывает соответствующие ключи 21 и25, осуществляя выборку из непрерывноГО сиГнала ХТакая дельта-модуляция осуществляется одновременно во всех М множительно-распределительных ячейкахспектрокоррелометра, после чего этивыборки с выходов. ключей 23 и 25поступают на входы блока 32 накопителей, формируя в И накопителях соответствующие ординаты 1(ц) корреляционной функции в реальном масштабе времени.Перед измерением оценки спектраЯ(Г) на вход а элемента И 9 подаетсяразрешающий уровень напряжения, а вНячейках 5.0-5.( - -1) ключи 18 и 204.устанавливаются во второе положение,подключая информационные входы регистров 19 п к соответствующим и-мвыходам коммутатора 17. Ключи 22постоянно открыты, а ключи 23 посто 25янно закрыты в этом режиме измерений.Элементы 12 и 28 задержки имеют время задержки несколько больше времениформирования адреса в формирователе15 адреса.30 Исследуемый сигнал Х подаетсяна вход блока 1 согласования, в котором производится дискретизацияи запоминание отсчета Х(1 д й), который через формирователь 3 знакасчитывается на второй вход множительно-распределительных ячеек 5 п, Одновременно первый тактовый импульсс выхода блока 4 синхронизации устанавливает в счетчике 13 частоты40 код ц=1, а в счетчике 14 ординатостается код п=О, вследствие чегов формирователе 15 адреса образуетсякод адреса А=ц ,и =О, т.е. дешифратор 16 открывает ключ "0" в ком 45 мутаторе 17; импульс начальной установки "1" через элемент 28 задержки и элемент ИЛИ 29 поступает в коммутатор 7 и с его открытого выхода"0" - на вход ячейки 5.0,50 Благодаря этому тактовые управляющие импульсы о поступают на управляющие входы регистров 19, а единичный импульс 1 через третий входячейки 5,0 и ключ 18 - на информа 55 ционный. вход регистра 19. Каждыйтактовый импульс "продвигает"фединичный импульс "1" в следующую элементарную ячейку сдвига регистра 9.В результате этого после К-го тактового импульса импульс "1" поступает на К-й отвод регистра 19, который является его вторым выходом,соединенным с входом "0" элемента ИЛИ 7,Одновременно тактовые импульсычерез ключ 20 поступают на управляю"щий вход ключа 21, с выхода которого дельта-модулированные короткиеимпульсы амплитуды, равной Х(1 М),поступают далее через ключ 22 нараспределительную шину. Так как в1первом такте работы импульс 1 поступил н а вход распределительногорегистра 2 7 и элемента 30 задержки,то открыт один распределительный ключ2 6 . О , через который поток импульсов1 , поступает на вход "0 " блока 3 2накопителей , а импульс с выходаэлемента ИЛИ 8 через элемент И 9 уст анавлив ает счетчик 1 4 в состояниеи= 1 : в Формиров ателе 1 5 Формируетсякод произведения Ац . и=, благо вдаря чему открывается вход 1 вкоммутаторе 17 опроса, а вход "0"закрывается. Этим завершается перваяциркуляция (п=О) микроимпульсов,эквивалентная умножению отсчета сигнала Х(бС) на отсчет с номером "0"гармонической функции соз (фиг. 2 б).При второй циркуляции (п=1) к выходу "1" коммутатора 17 подключенвход регистра 19 множительно-распределительной ячейки 5.1, а на ин 35формационный вход коммутатора 17 свыхода элемента 12 задержки черезэлемент ИЛИ 29 поступает единичныйимпульс. Далее он поступает на входячейки 5.1, Продвижение этого им и 40пульса в регистре 19 ячейки 5.1 осуществляется при помощи тактовых импульсов 8 , а дельта-модулированныеимпульсы, сформированные на выходе45ключа 21 ячейки 5.1, через ключ22 поступают на входы распределительных ключей 26.п. Так как при этомрегистры 27 и 29 открывают соответственно ключи 26.1 и 26(Н), то дель 50та-модулированные. импульсы с выходаключа 22 ячейки 5,1 одновременноподаются на входы "1" и "(Б)" блока 32 накопителей. Накапливание прекращается при сдвиге единичного импульса в регистре 19 до (1-8) -го отвода, с которого поступает на первыйвход элемент ИЛИ 8 и через элементИ 9 - на второй вход триггера 11,триггер 11 опрокидывается, запрещаяпрохождение управляющих импульсовчерез элемент И 7 на управляющиевходы о регистров 19 и 24 множительно-распределительных ячеек. Завершение этой циркуляции эквивалентно умножению отсчета Х(1 ЬС) на отсчет с номером "1" функции соя(фиг, 2 б), Одновременно импульсс выхода элемента И 9 поступаетна вход счетчика 14 ординат, устанавливая код п=2,После п=Н циркуляций в накопителях блока 32 будет сформировано п 1 оизведение отсчета сигнала Х(1 Ьс)на М отсчетов соз-функции на периоде разложения 2 Ч (фиг, 2). При этомрезультаты дельта-модуляции в каждойЫиз - множительно-распределительныхячеек 5.п распределяются регистрами27 и 31 через общую распределительную шину одновременно на два накопителя п и (И-и-) блока 32 (в отличиеот известного устройства, имеющегопоочередное распределение от 0 до(И) накопителей).Аналогично осуществляются преобразования для второго отсчета входного сигнала Х(2 д 1), но так как всчетчике 13 частоты при этом установлен код ц=2, то на выходе формирователя 15 адреса образуется рядадресов Ас шагом изменения (опроса ячеек 5,п) А А=2.п и соответствующим изменением знака БпА (фиг.2 в)Вследствие этого дельта-модулированные отсчеты образуются на выходах ключей 21 ячеек 5.0,5.2,5.4,и т.д. (что эквивалентно формированию функции Х созц.) и распределяются регистрами 27 и 31 по тактовым импульсам одновременно с 0Б Бдо ( - -1) входа и с (Ю) до ( - )2 2входа блока 32. В результате этогоотсчеты поступают одновременно вдва накопителя блока 32 (Фиг. 2 в).Благодаря этому время формированияи распределения Функции Х сознав накопители блока 32 в два разаменьше, чем при последовательной процедуре в известном анализаторе.Аналогичныепреобразования осуществляются для каждого последующегоотсчета ц=3,4,Ы входного сигнала,Процедура обработки производитсяпри этом в соответствующих ячейках75.п с распределением отсчетов в накопители п и (И-и-) блока 32 одновременно, где номер п задается формирователем 15 адреса с использованием кодов с и и, содержащихся соответственно в счетчике 13 частотыи в счетчике 14 ординаты (при формировании ординат функций Х, соз о.1 с).%Шаг адресов в каждом цикле преобразований 6 Л=ц.п, а знак соя-функцийзадается с второго выхода (Яцп) формирователя 15 адреса, в результатечего после окончания обработки сигнала на всем интервале анализа вблоке 30 накопителей будет накоплена сумма. описываемая выражениемй 21,р(К): (.1 х/ьнисаа - ф 6,и=оде Р - номер перехода гармоническойфункции через нулевой уровень, определяющий полярность сигнала с выхода формирователя знака;л6 с - шаг дискретизации соз-функций и результата измерений спектра(фиг, 2 г). Формула изобретенияОднородный спектрокоррелометр, содержащий последовательно соединенные блок согласования, входы которого соединены с входами спектрокоррелометра, амплитудно-импульсный преМобразов атель - множительно-распре 4делительных ячеек первой группы и Н3- множительно-распределительных ячеек второй группы, а также формирователь знака, вход которого соединен с вторым выходом блока согласования, а выход - с вторыми входами множительно-распределительных ячеек, блок синхронизации, первый вход которого подключен к входам счетчика частоты и первого распределительного регистра и управляющему входу блока согласования, второй вход бло" ка синхронизации соединен с управляющим входом амплитудно-импульсного преобразователя и первым входом первого элемента И, а третий вход под-. ключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход - с последовательно под 29977ключенньми триггером и первым элементом И, последовательно соединенные счетчик ординат, формировательадреса, дешифратор, коммутатор опроса, выходы которого соединены стретьими входами множительно-распределительных ячеек первой группы, авход счетчика ординат соединен с выходом второго элемента И и входомпервого элемента задержки, вторыевыходы множительно-распределительных ячеек первой группы соединеныс входами первого элемента ИЛИ,;третьи выходы объединены и через 15 Б распределительных ключей соединены с И входами блока накопителей,выход которого является выходомИспектрокоррелометра первые - вхо 4дов блока накопителей соединены также с четвертыми входами соответствующих множительно-распределительныхячеек первой группы, а остальныеБ3 - входов - с вторыми выходами мно 4жительно-распределительных ячеек второй группы, в множительно-распределительных ячейках первой группы между третьим входом и первым выходом 30включены последовательно соединенныепервый ключ и первый регистр, информационный выход которого соединен свторым выходом множительно-распреде"лительной ячейки первой группы, ауправляющий вход - с выходом первогоэлемента И и через второй ключ с управляющим входом третьего ключа, выход которого через четвертый и пятый ключи подключен соответственнок третьему и четвертому выходам множительно-распределительной ячейкипервой группы, первый вход которойсоединен с вторыми входами первогои второго ключей, а второй вход -с входом третьего ключа, в множительно-распределительных ячейкахвторой группы между первыми входоми выходом включен второй регистр,управляющий вход которого соединенс выходом первого элемента И, а вто рые вход и выход указанной ячейкисоединены через ключ, управляющийвход которого подключен к первомувходу множительно-распределительныхячеек второй группы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения быстродействия, в него введенывторой элемент задержки, второй итретий элементы ИЛИ и последователь1219977 Фиг. 2.Составительедактор Т. Кугрышева . Техред В,Кад омки Коррект Решетни 728 Подпискомитета СССРи открытийушская наб д. 4/5 каз 1319/53 ВНИИПИ Государст по делам изоб 113035, Москва, Жнног тени 5, Р нт", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 филиал ППП но соединенные третий элемент задержки и второй распределительный регистр, причем выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом триггера, а его первый вход и входы второго и третьего элементов задержки подключены к первому выходу блока .синхронизации, выход первого элемей- . та задержки соединен с вторыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, первый вход последнего подключен к выходу второго элемента задержки, а выход соединен с информационным входом коммутатора опроса,выход второго элемента И соединенс управляющими входами первого ивторого распределительных регист 5Иров при этом - выходов первогоУ2 из них подключены к управляющим вхоИдам первых - распределительных клю 1 Р 2чей а - выходов второго распреде 2 лительного регистра - к входам пос 1 Я ледних - распределительных ключей,2Р