Статистический анализатор конечной разности фазы

(51) 4 С О К 25 РЕТЕНИЯ ТВУэв Фиг. 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Омский политехнический институт(56). Гольдберг Н.И. Анализатор характеристической функции случайной фазыкваэигармонического сигнала. - ПТЗ,1966, У 3, с. 115-120,Авторское свидетельство СССРВ 741186, кл. 6 01 К 25/00, 1977.(54) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР КОНЕЧНОЙ РАЗНОСТИ ФАЗЫ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения случайных характеристик сигнала, Функциональная схема устройства содержит стробоскопический преобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь 2, оперативное запоминающее устройство 3, генератор4 тактовых импульсов, формирователь6 опорных колебаний, блок 7 установки вещественного параметра характеристической функции, синхронизатор 8,запоминающий блок 9, умножители 10 и11, накапливающие сумматоры 12 и 13,отсчетные блоки 14 и 15. Изобретениеобеспечивает расширение функциональных возможностей статического анализатора за счет измерения действительной и мнимой частей характеристической функции гармонического сигнала.Наличие оценок действительной и мнимой частей этой функции, измеренныхпри различных значениях вещественного параметра характеристической функции, позволяет в аналитическом видеустановить числовые вероятностные характеристики конечной разности фазы.1 з.п, ф-лы, 3 ил.8763 2 10 25 ЭО 35 40 45 50 55 1 132Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения случайных характеристик сигнала.(Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей анализатора за счет обеспечения возможностиизмерения действительной и мнимойчастей характеристической функциигармонического сигнала,На фиг.1 представлена структурнаяблок-схема статистического анализатора; на фиг.2 - структура оперативного запоминающего блока; на фиг.З -временные диаграммы, поясняющие раба"ту элементов устройства,Статистический анализатор конечной разности фазы содержит стробоскопический преобразователь 1, первыйвход которого соединен с входом всегоустройства, соединенный через аналого-цифровой преобразователь 2 (АЦП)с первым входом оперативного запоминающего блока 3, второй вход которогосоединен с вторыми входами стробоскопического преобразователя 1, аналого-цифрового преобразователя 2 свыходом генератора 4 тактовых импульсов и входом управляемого умножителя5 частоты, выход которого соединен стретьим входом оперативного запоминающего блока 3, четвертый вход которого соединен с выходом Формирователя 6 опорного колебания. Блокустановки вещественного параметра характеристической Функции через синхроблок 8 соединен с входом постоянногозапоминающего блока 9 Второй выходсинхроблока 8 соединен с входами умножителей 10 и 11, а третий его выходсоединен с входами управления накапливающих сумматоров 12 и 13, выходыкоторых соединены соответственно спервым 14 и вторым 15 о гсчетными блоками. Кроме того, второй выход аналого-цифрового преобразователя 2 через Формирователь 6 опорного колебания соединен с первым входом синхроблока 8, второй вход которого соеди-фнен с третьим входом оперативногозапоминающего блока 3, выход которогосоединен с первыми входами первого10 и второго 11 умножителей, выходыкоторых соединены соответственно спервым 12 и вторым 13.накапливающимисумматорами,. а первый и второй выходыпостоянного запоминающего блока 9соединены соответственно с вторыми входами первого 1 О и второго 11 управляемых умножителей, Оперативныйзапоминающий блок 3 содержит дна запоминающих блока 16 и 17, первыйсчетчик 18, первый элемент 19 задержки, второй счетчик 20, второй элемент 21 задержки, триггер 22, первый 23, второй 24, третий 25, четвертый 26 элементы И и первый 27 и второй 28 элементы ИЛИ.При этом первый вход оперативного запоминающего блока 3 соединен с инФормационными входами запоминающих блоков 16 и 17, выходы которых соединены с соответствующимиего выходами. Адресные входы первого16 и нторого 17 запоминающих блоковсоединены с первым 18 и,нторым 20счетчиками. Второй вход блока 3 соединены со счетным входом триггера 22,прямой выход которого соединен с перными входами первого 23 и третьего25 элементов И и первыми входами второго запоминающего блока 17 и второгосчетчика 20. Инверсный выход триггера22 соединен с первыми входами первогозапоминающего блока 16 и первогосчетчика 18 и первыми входами второго 24 и четвертого 26 элементов И,выходы первого 23 и четвертого 26элементов И через первый элемент ИЛИ27 соединен с вторым входом первогосчетчика 18 и через первый элемент19 задержки с третьим входом парногозапоминающего блока 16. Выходы второго 24 и третьего 25 элементов И соединены через второй элемент 28 свторым входом второго счетчика 20 ичерез второй элемент 21 задержки - стретьим входом второго запоминающегоблока 17. Третий вход блока 3 соединен с вторыми входами первого 23 и второго 24 элементов И, а четвертый вход блока 3 соединен с вторыми входами третьего 25 и четвертого 26 элементов И.Статистический анализатор кодечной разности фазы работает " ег .ющимобразом.В исходном состоянии все блоки устройства обнулены. Исследуемый сигнал Ц созий + С) поступает на вход стробоскопического преобразователя 1 и с помощью АЦП 2 и генератора 4 тактовых импульсов преобразуется в последовательность цифровых кодов (фиг.З О,Б,Б).3 132Измерение оценок характеристической функции производится поэтапно, причем номер этапа численно равен значению вещественного параметра,На М-ом этапе измерения производится измерение оценок характеристической Функции при значении вещественного параметра Б = М. При этом с помощью установочного переключателя Б блока 7 установки вещественного параметра устанавливают коэффициенты умножения управляемых умножителей частоты соответственно равными ММ и МР.Сигнал с выхода знакового разряда АЦП 2 поступает на вход Формирователя б импульсов, который формирует на своем выходе импульс в момент смены потенциала с высокого на низкий (фиг.З). Импульсы с выхода Формирователя 6 импульсов Формируют опорный сигнал (Фиг 3 Э)Импульс с выхода Формирователя 6 импульсов поступает на второй вход блока 3 и устанавливает триггер 22 в состояние (Фиг.З е,ж ), при котором на прямом выходе триггера 22 устанавливается потенциал логической "1". Задний фронт импульса с инверсного выхода триггера 22 сбрасывает счетчик 18 в нулевое состояние. Потенциал инверсного выхода триггера 22 устанавливает блок 16 по первому входу в режим "Запись", а потенциал прямого выхода триггера 22 с помощью логических элементов И и ИЛИ 23 и 27 разрешает прохождение импульсов с выхода генератора 4 на второй вход счет чика 18, Цифровые коды с выхода АЦП 2 поступают на второй вход блока 16. Импульс, появившийся на втором входе счетчика 18, формирует с его помощью адрес для блока 16 и, после того как адрес сформирован, через элемент 19 задержки Формирует сигнал выборки для блока 16. Тйким образом, в течение интервала времени, равного периоду исследуемого сигнала, т.е, пока на прямом выходе триггера 22 присутствуетпотенциал логической "1", счетчик 18 производит суммирование поступающих на его второй вход импульсов с выхода генератора 4 тактовых импульсов и формирует коды адреса для блока 16 для записи кажцого цифрового кода, поступающего с выхода АЦП 2.Следующий импульс с выхода формирователя 6 импульсов (фиг.З г ) соот 8 634ветствует началу следующего периодаисследуемого сигнала и устанавливаетпрямой выход триггера 22 в нулевоесостояние. Передний фронт импульса синверсного выхода триггера 22 устанавливает цикл счета счетчика 18численно равным количеству импульсовс выхода генератора 4 тактовых импульсов, поступивших в счетчик 18 за вреся, в течение которого на прямом выходе триггера 22 был установлен потенциал логической "1". Задний фронтимпульса с прямого выхода триггера22 обнуляет счетчик 20, а его потенциал устанавливает блок 17 по первому входу в режим "Запись". Потенциалинверсного выхода триггера 22 с помощью логических элементов И и ИЛИ 24и 28 разрешает прохождение импульсовс выхода генератора 4 тактовых импульсов на второй вход счетчика 20Импульс, появившийся на втором входесчетчика 20, формирует с его помощью 25 адрес для блока 17, и после того,как адрес сформирован, через элемент21 задержки Формирует сигнал выборки для блока 17. Таким образом, в течение следующего периода исследуемо го сигнала, т.е. пока на прямом выходе триггера 22 присутствует потенциал логического "0", счетчик 20 производит суммирование поступающих наего второй вход импульсов с выходагенератора 4 тактовых импульсов и 35формирует коды адреса для блока 17для записи в него каждого цифрового,кода, поступающего с выхода АЦП 2.В то же самое время, когда прямой 40выход триггера 22 устанавливаетсяв нулевое состояние, инверсный выходтриггера 22 устанавливает блок 16 врежим "считывание" и разрешает прохождение импульсов с выхода управляемого умножителя 5 частоты на второй вход счетчика 18, цикл счета которого установлен передним фронтом импульса с инверсного выхода триггера22. Счетчик 18 осуществляет счет импульсов с выхода управляемого умножителя 5 частоты, частота которых вМ раз больше, чем частота генератора4 тактовых импульсов, и формируеткоды адреса для блока 16. Элемент 19 55задержки Формирует на своем выходесигнал выборки для блока 16. За времявторого периода исследуемого сигнала,т,е, пока на прямом выходе триггера22 установлен потенциал логического"0", иэ блока 16 производится считы вание цифровых кодов циклично М раэ,С началом следующего периода исследуемого сигнала триггер 22 вновь устанавливается в состояние, при котором на прямом выходе триггера 22 присутствует потенциал логической "1". При этом описанные процессы повторяются. В дополнение к этому прямой выход триггера 22 устанавливает 10 блок 17 в режим "Считывание" и с помощью логических элементов 25 и 28 разрепает прохождение импульсов с выхода управляемого умножителя 5 частоты на второй вход счетчика О, цикл счета которого установлен передним фронтом импульса с прямого выхода триггера 22. Счетчик 20 осуществляет счет импульсов с выхода управляемого умножителя 5 частоты и формирует ко ды адреса для блока 17С помощью элемента. 21 задержки Формируется сигнал выборки для блока 17. Цифровые коды из блока 17 считываются циклично М раз.С началом очередного периода исследуемого сигнала триггер устанавливается в состояние, при котором на прямом выходе триггера. 22 присутствует потенциал логического "0", ЗОТакой процесс попеременной записи цифровых кодов в блоки 16 и 17 и попеременного считывания. цифровых кодов из блоков 16 и 17 производится в течение всего М-го этапа. измерения. 35Таким образом, с выхода блока 3 наопервые входы перемножителей 10 и 11 подается последовательность цифровых кодов, сформированных из сигнала 11 совИС + с в ниде 40 БсозМС+(С)=У сов 1 МЯТ+МЯ(Я .Считанные из блока 3 цифровые коды подаются на первые входы перемножителей 10 и 11, на вторые входы которых подаются коды чисел, формируе 45 мых в блоке 9 и пропорциональных значениям тригонометрических функций в точках деления периода опорного сигнала на Р частей. Выборка цифровых кодов иэ блока 9 осуществляется им 50 пульсами с первого выхода синхроблока 8, которые делят период опорного сигнала на Р частей (фиг.3 к ). Таким образом, на первых входах умножителей 10 и 11 информация постоянно сме 55 няется, а перемножение производится в моменты времени, когда появляются цифровые коды с выхода блока 9, Для перемножения цифровых кодов в эти моменты времени синхроблок 8 формирует управляющие сигналы, Накапливающие сумматоры накапливают произведение цифровых кодов за время М-го этапа измерения и усредняют их по его окончании. После усреднения на выходах цифровых отсчетных блоков 14 и 15 получаются оценки действительной и мнимой частей характеристической Функции в видемйрА(М) = -- . 2 х сов М ц;МИРмиРВ(М) = ---х 1 з 1.п МсоЮ,МИРгде х - коды мгновенных значений ис 1следуемого сигнала;Я - частота исследуемого сигнала;Б - количество периодов исследуомого сигнала, укладывающихся в длительность М-гоэтапа измерения;М - коэффициент, численно равныйустановленному значению вещественного параметра характеристической функции Ущ,Ьй = Т/Р;где Т - период исследуемого сигнала,Наличие оценок действительной имнимой частей характеристической функции, измеренных при различных значениях вещественного параметра Пхарактеристической функции, позволяетв аналитическом виде установить числовые вероятностные характеристики конечной разности фазы.Формула изобретения1. Статистический анализатор конечной разности фазы, содержащий две параллельные ветви, в каждой из которых последовательно включены умно- житель, накапливающий сумматор и цифровой отсчетный блок, причем первые входы перемножителей объединены, а к вторым входам первого и второго пере- множителей подключены первый н второй выходы постоянного запоминающего блока, вход которого подключен к первому выходу синхроблока стробоскопический преобразователь, выход которого подключен к входу аналого-цифрового преобразователя, а вход "является входом устройства, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расптирения функцио7 13287 нальных возможностей, в него введены генератор тактовых импульсов, первый управляемый умножитель частоты, оперативный запоминающий блок ФормироФ5 ватель опорного колебания, и блок установки вещественного параметра харак" теристической Функции, выход которого подключен к первому входу синхроблока и второму входу первого управляемого умножителя частоты, первый вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, к вторым входам стробоскопического преобразователя и аналого-цифрового преобразователя и к 15 первому входу оперативного запоминающего блока, а выход к второму входу синхроблока и второму входу оперативного запоминающего блока, третий вход которого подключен к первому выходу аналого-циФрового преобразователя, второй выход которого подключен к входу формирователя опорного колебания, первый выход которого подключен к четвертому входу оперативного запоминаю щего блока, а второй выход к третьему входу синхроблока, второй выход которого подключен к тактовым входам накапливающих сумматоров, третий выход к тактовым входам умножителей, объеди-ЗО ненные входы которых подключены к выходу оперативного запоминающего блока.2. Анализатор по н,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что синхроблок вклю 63 8чает в себя три элемента задержки, элемент И, триггер и второй управляемый умножитель частоты, первый вход которого является входом синхроблока и подключен к второму выходу Формирователя опорного колебания, второй вход является первым входом синхроблока и подключен к выходу установки вещественного параметра характеристической Функции и к второму входу первого управляемого умножителя частоты, а выход является первым выходом сиихроблока и подключен к входу постоянного запоминающего блока и входу второго элемента задержки, выход которого подключен к Я-входу триггера, выход которого подключен к второму входу элемента И, а К-вход подключен к выходу первого элемента задержки и первому входу элемента И,выход которого является третьим выходом синхроблока и подключен к тактовым входам первого и второго перемножителей и к входу третьего элемента задержки, выход которого является вторым выходом синхроблока и подключен к тактовым входам первого и второго накапливающих сумматоров, причем вход первого элемента задержки является вторым входом синхроблока и подключен к выходу первого управляемого умножителя частоты и к третьему входу оперативного запоминающего блока.