Устройство аналогового определения ортогональной составляющей спектра финитных сигналов

Союз СоветсииюСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМ ИДЕТ 1 ЛЬСТВУ) 2912507/18-21 исоелинеииен заяв 6 01 К 23/00 Веударстювй еитет СССР вв делам язебрвтен 1 я юткрытВ3) Приоритет -Опубликовано 23. 12. 81. Б4Дата опубликования опнса тень 621.31.7.,088, 8) овский, С.С. Березин, А. В Демагин и Б, Е. Коник Б.Е,Си(72) Авторы изобретения Ленинградское ордена Октябрьско высшее инженерное морское уцилиим. адм. С.О.Иакарова(54) УСТРОЙСТВО АНАЛОГОВОГОРТОГОНАЛЬНОЙ СОСТАВЛЯОЦФИНИТНМХ СИГНАЛО СПЕКТРА очтавем,еключеиы вертирука весо ключей рам сумИзобретение относится к элеизмерительной технике и может использовано при создании устр для исследования спектральных теристик электрических сигнало р иэвольной формы.т 1 о основному авт.св. 1 438939 из" вестио устройство аналогового опреде ления ортогональной составляющей спектра финитных сигналов, которое состоит иэ последовательно соединенных согласующего и инвертирующего каскадов, сумматора, выполненного в виде ВС-интегратора, и схемы периодической выборки мгновенных значе" иий сигнала, управялемой генерато.ром импульсов и содержащей сдвигающий регистр с ключами в нагрузоцной цепи, сигнальные входы которых под"к выходам согласующего и инющего каскадов с учетом знавых коэффициентов, а выходы подключены к весовым резистоматора Ы . 2Недостатком известного устройст"ва является высокая погрешность измерений в диапазоне инфранизких час тот за счет большой велицины погрешности разбаланса интегратора.ф Предлагаемое изобретение являетсяусовершенствованием известного уст" ройства.Цель изобретения - повышение тности измерения ортогональной сос ляющей спектра финитных сигналов.Поставленная цель достигается тчто в устройство аналогового опред ления ортогональной составляющей спектра финитных сигналов, содержащее последовательно соединенные согласующий и инвертирующий каскады, выходы которых подключены и одним иэ входов клюцей блока периодической 30выборки мгновенных значений сигнала, выходы которых соединены с соответ" ствующими входами сумматора, а другие входы подключены к выходам разрядов регистра сдвига, вход которо"го является одним из входов блокапериодической выборки мгновенных значений сигнала и подключен к выходугенератора импульсов, введены ключ,блок аналоговой памяти и блок управления ключом, причем выход ключачерез блок аналоговой памяти соединен со входом согласующего каскада,а управляющий вход ключа через блокуправления ключом подключен к выходу генератора импульсов,На фиг.1 приведена блок-схемаустройства, на фиг,2 - временныедиаграммы его работы.Устройство состоит иэ блока 1аналоговой памяти, блока 2 периодической выборки мгновенных значенийсигнала, сумматора 3, выполненногов виде многовходного КС-интеграторас конденсатором 11 и резисторами 5:1 Ф5=2 п, согласующего каскада б, инвертирующего каскада 7, ключа 8 и блока 9 управления ключом, генератора 10 импульсов. Блок 2 периодической выборки, осуществляющий временную дискретизацию сигнала, включает в себя ключи 11=1, 11=п; 12=1; 12=п, к информационным входам которых подключены выходы разрядов регистра 13 сдвига, выходы которых подключены к взвешивающим резисторам 5=15=п сумматора На фиг.2 обозначены управляющие тактовые импульсы генератора 10(а); выходной, импульс блока 9(б); исследуемь 1 й сигнал (в); напряжение на выходе блока 1(2 г); напряжение на управляющем входе одного из ключей 11=1, 11=п(д); напряжение на управляющем входе одного иэ ключей 12=1, 12=п(е); напряжение на выходе (интегратора) сумматора 3 (ж); напряжение разбаланса (з).Устройство работает следующим образом.В момент гО поступления первого тактового импульса (фиг.2,а) от генератора 10 импульсов на блок 9 управления ключом, последний формирует ;управляющий импульс, совпадающий по времени с таковым импульсом, Выходной импульс с блока 9 управления ключом (фиг.215) прикладывается к управляющему входу ключа 8, открывая егона время ц .Напряжение исследуемогосигнала (фиг.2,в) через открытый ключпоступает на вход блока 1. По оконцании тактового импульса ключ 8 закрывается, и напряжение на выходе5 1 О 15 2 О25эо блока 1 остается практически неизменным до прихода очередного управляющего импульса (фиг.2,г).С выхода блока 1 сигнал через согласующий каскад 6 (для положительных весовых коэффициентов) и через инвертирующий каскад 7 (для отрицательных весовых коэффициентов) поступает на сигнальные входы ключей,например 11 и 12, блока 2 периодической выборки, ко входу регистра 13 которого подводится последовательность тактовых импульсов от генератора 10 импульсов,Одновременно с подачей тактового импульса на блок 9 управления ключом от заднего фронта этого тактовогоимпульса (в момент го +и) срабатывает первый триггер регистра 13, открывая на время д г -ц 1 например, ключ 11=1 (фиг,2,д), при этом отсчет исследуемого сигнала подается на резистор 5=1, определяющий для данной выборки модуль весового коэффициента соя 2 Уяю Х- и , Интегрирование входного сигнала в (интеграторе) сумматоре 3 происходит в интервале от го + си до го + д г а напряжение на конденсаторе (1 изменяется на величину ьоьсду,=х(г)Ж=х,(г) 1;. (дг-),1 игде ь,1 - постоянная времени интегра тора.В момент времени го+ д г от генератора 1 О импульсов поступает следующий тактовый импульс на блок 9 управления ключом и регистр 13Блок 1 за поминает следующую выборку х(г) входного сигнала. От переднего фронтатактового импульса опрокидываетсяпервь 1 й триггер регистра 13, закрываятем самым ключ 11=1, а от его заднего 45 фронта срабатывает второй триггер регистра 13, открывая, например, ключ12=1 (фиг.2 е) и подавая тем самымвходной сигнал на следующий взвешивающий резистор 5=п+1.50 Далее процесс взятия отсчета исследуемого сигнала, запоминание егов блоке 1, умножение на весовой косоя (2 Юефициент- н) и суииироввниеЙ.п М55 его в сумматоре 3 повторяется,Включение ключей блока 2 периодической выборки мгновенных значений си 1гнала на каждом шаге после окончания892331 импульса дискретизации устраняет погрешности измерения эа счет переходных процессов в блоке 1 аналоговой памяти.сов 27Ф Так как , и принимает знаып вчения от +1 до -1, то отрицательный знак коэффициента взвешивания обеспечивается за счет подключения соответствующих взвешивающих резисторов 5 10 к инвертирующему каскаду 7, а положительный - эа счет подключения соответствующих взвешивающих резисторов 5 к согласующему каскаду 6.В результате взаимодействия вход ного сигнала, сигналов блока 1, блока 9 управления ключом и импульсов сдвига регистра 13 на И выходах блока 2 периодической выборки мгновенных значений сигнала образуется 36 периодическая последовательность импульсов, промодулированных по амплитуде исследуемым сигналом, На каждом шаге дискретизации значение исследуемого сигнала снимается с соот- и ветствующего выхода 2 периодической выборки.Каждый из И выходов блока 2 периодической выборки связан со своим взвешивающим резистором 5, обеспе- зе чивающим различные коэффициенты песоя 2 Уредачи .- и , Умножение выборочя 3 л М ЬАбсолютное значение постоянной времени интегратора К определяется (с точностью до постоянного коэффици 1ента в ) величиной, обратно-пропорциональной величине весового резистора 5=1-:5=2 л, а величинасоя (2 ях (С) -- и) представляет собойзп И )1взвешенное с весомС значение выборки сигнала в момент времени 1пЬ причем - соответственно1К С,соя (2 Хравно значению-в , и . Постояныпз 1ный множитель - учитывается приСфиксации результата.В результате перечисленных преобразований сигнала напряжение на накопительном конденсаторе 4 сумматора 3 к концу времени анализа пропорционально значению ортогональной 1 синусной или косинусной) составляющей спектра исследуемого сигнала на ча 2 У 27стоте щНа этом цикл измерения спектраль-ной составляющей заканчивается и импульс последнего тактового импульса возвращает регистр 13 в исходное состояние.ных значений исследуемого сигнала насоя (2 Л ЭЗ коэффициент передачи .- л) происэш 1 Ч ) ходит последовательно во времени г интервалом ь 1 в течение времени ь 1 -Т с одновременным накоплением в сумматоре 3 результатов, полученных на каждом шаге.По истечении времени анализа Т = ИЬ 1 напряжение на выходе интегратора 3 составит45--- сопэт. С С СЕ тт" те где С 1 величина емкости при шагедискретизациивеличина емкости при шагедискретизации д й,величина емкости при шагедискретизации ь 1 Е,время анализа при шаге дискретизации д 1 Е,Се те =иьеУстройство позволяет измерять ортогональные составляющие периодичес ких сигналов при различных частотах. Это, в свою очередь, требует изменять шаг дискретизации. Поскольку изменение шага дискретизации не должно влиять на виличину выходного напряжения, то одновременно с изменением шага дискретизации необходимо изме" нить величину емкости конденсатора 4 в отношенииНапряжение разбаланса интеграторасоставляет на шаге дискретизацииС1"р= э"о= р, С %ффэа на времени анализа ТИЫ1А 1-1 р= КЭБОТ = - ОфТэЭгде И,з - постоянная времени интегратора по контуру разбалвнса.Использование новых элементов позволяет значительно гювысить точность измерения ортогональной составляющей спектра финитных сигналов.Действительно, напряжения разбаланса к концу времени анализа у предлагаемого устройства и известного относится как12 Лр КЭС о С Фи нЬ" "ю 6РОр,"Таким образом, напряжение разбаланса известного устройства превыша 892331ет напряжение разбаланса предлагаемого устройства в - раз.ай(фиФормула изобретенияУстройство аналогового определенияортогональной составляющей спектра 1 ф Финитных сигналов по авт.св, И 438939, , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности измеренияортогональной составляющей спектрафинитных сигналов, в него введены ф ключ, блок аналоговой памяти и блокуправления ключом, причем выход ключа через блок аналоговой памяти сое"динен со входом согласующего каскада,а управляющий вход ключа через блок фВ уравления ключом подключен к выходугенератора импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе фф 1. Авторское свидетельство СССР й 438939, кл.С 01 В. 23/ОО, 1972.