Устройство для спектрального анализа сигналов

Устройство для спектрального анализа сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СИГНАЛОВ, содержащее аналогоцифровой преобразователь, цифровые сдвиговые регистры, цифроаналоговый преобразователь, соответствующие .входы которого соединены с выходами цифровых сдвиговых регистров , дисперсионный анализатор спектра, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя , и синхронизатор, первый выход которого соединен с управляюЕцим входом аналого-цифрового преобразователя , второй т с тактир пощими входами цифровых сдвиговых регистров , а третий - с синхронизируюв йм входом дисперсионного анализатора спектра, отличающееся . тем, что, с целью увеличения динамического диапазона, в него введены аналоговьй коммутатор, логические коммутаторы и элементы И по числу цифровых сдвиговых регистров, а также преобразователь кода, выходы которого соединены с цифровым выходом устройства, входы соединены с выходами соответствующих элементов И, а тактирующий вход соединен с четвертым выходом синхронизатора, причем первьй вход аналогового коммутатора соединен с входом ycTpcrflства , его управляющий вход соединен с управляющими входами логических коммутаторов, вторыми входами элементов И и пятьм выходом синхронизатора , второй вход аналогового S . коммутатора подключен к выходу дисперсионного анализатора спектра, а выход - к входу аналого-цифрового преобразователя, первые входы лог1Гческих коммутаторов соединены с соответствующими выходами аналогоцифрового преобразователя, их вторые входы - с выход(ж соответствующего цифрового сдвигового регистра, а Од выходы - с входом того же цифрового О сдвигового регистра, при этом первые входы элементов И .соединены с лервьми входами соответствуюцих ло00 гических коммутаторов.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(5ц G 01 R 23/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О 1НРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ т (21) . 3581237/24-21 (22) 16 ° 04.83 (46) 07.07.85. Бюл. к 25 (72) А.М. Кирюхин и В.И. Минин (53) 621.317.757(088.8) (56) 1. Proc. IEE, Pt.F.,1980, v. 127, У 2, р. 92-98. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА СИГНАЛОВ, содерхащее аналого-цифровой преобразователь, .цифровые сдвиговые регистры, цифроаналоговый преобразователь, соответ" ствующие .входы которого соединены с вькодами цифровых сдвиговых регистров, дисперсионный анализатор спектра, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, и синхронизатор, первый выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, второй †. с тактирующими входами цифровых сдвиговых регист ров, а третий — с синхронизирующим входом дисперсионного анализатора спектра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения динамического диапазона, в него введены аналоговый коммутатор, логические

„„80 >1166008 коммутаторы и элементы И по числу цифровых сдвиговых регистров, а также преобразователь кода, выходы которого соединены с цифровым выходом устройства, входы соединены с выходами соответствующих элементов И, а тактирун|ций вход соединен с четвертым выходом синхронизатора, причем первый вход аналогового коммутатора соединен с входом устройства, его управлякиций вход соединен с управляющими входами логических коммутаторов, вторыми входами элементов И и пятым выходом синхронизатора, второй вход аналогового коммутатора подключен к выходу дисперсионного анализатора спектра, а выход — к входу аналого-цифрового преобразователя, первые входы логических коммутаторов соединены с соответствукщими выходами аналогоцифрового преобразователя, их вторые входы — с выходом соответствующего цифрового сдвигового регистра, а вькоды - с входом того ае цифрового сдвигового регистра, при этом первые входы элементов И,соединены с первыми входами соответствующих логических коммутаторов.

1166008

t0

30

40

50

Изобретение относится к области радиотехнических измерений и пред.назначено для спектрального анализа сигналов, а поскольку оно выводит информацию в цифровой форме,то может быть использовано для работы в комплексе с ЦВМ.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для спектрального анализа сигналов, представляющее собой сочетание цифрового компрессора, дисперсионного анализатора спектра и выходного аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Устройство содержит АЦП, цифровые сдвиговые регистры, вход каждого из которых подключен к соответствующему выходу АЦП, синхронизатор, цифроаналоговый преобразователь и дисперсионный анализатор спектра, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 11).

Недостатком известного устройства является то, что его динамическйй диапазон оказывается ограниченным по выходу эа счет принципиальной ограниченности параметров выходного АЦП.

Цель изобретения — увеличение динамического диапазона устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее

АЦП, цифровые сдвиговые регистры, цифроаналоговый преобразователь, соответствующие входы которого соединены с выходами цифровых сдвиговых регистров, дисперсионный анализатор спектра, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя, и синхронизатор, первыя выход которого соединеч с управлякнцим входом АЦП, второй — с тактирующими входами цйфровых сдвиговых регистров, а третий — с синхронизирующим входом дисперсионного анализатора спектра, введены аналоговый коммутатор, логические комму- . таторы и элементы И по числу цифровых сдвиговых регистров, а также преобразователь кода, выходы которого соединены с цифровым выходом устройства, входы соединены с выходами соответствующих элементов И, а тактирующий вход соединен с четвертым выходом синхронизатора, причем первый вход аналогового коммутатора соединен с входом устройства, его управляющий вход соединен с управляющими входами логических коммутаторов, вторыми входами элементов И и пятым выходом синхронизатора, второй вход аналогового коммутатора подключен к выходу дисперсионного анализатора спек тра, а выход — к входу АЦП, первые входы логических коммутаторов соединены с соответствующими выходами АЦП, их вторые входы — с выходом соответствующего цифрового сдвигового регистра, а выходы — с входом того же цифрового сдвигового регистра, при этом первые входы элементов И,.соединены с первыми входами соответствующих логических коммутаторов.

Увеличение динамического диапазо1на устройства обеспечивается за счет того, что выходной сигнал дисперсионного анализатора спектра преобразуется в цифровую форму с помощью многоразрядного АЦП низкого быстродействия, используемого также и в режиме записи информации в цифровые сдвиговые регистры. Переключение АЦП из режима обработки входного сигнала в режим обработки выходного сигнала производится с помощью аналогового коммутатора. При этом использование АЦП низкого быстродействия становится возможным эа счет многократного спектрального анализа в дисперсионном анализаторе сигнала, записанного в цифровых сдвиговых регистрах.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для спектрального анализа сигналов содержит АЦП 1, цифровые сдвиговые регистры 2-1,..., 2-N, цифроаналоговый преобразователь 3, соответствующие входы которого соединены с выходами регистров 2-.1,...,2-N. В устройство входят также дисперсионный анализатор 4 спектра, вход которого подключен к выходу цифроаналогового преобразователя 3, и синхронизатор

5, первый выход которого соединен с управляющим входом АЦП 1, второй— с тактирующими входами регистров

2-1...,,2-Б, а третий — с синхронизирующим входом дисперсионного анализатора 4 спекгра, аналоговый коммутатор 6, первый вход которого является входом устройства, второй

1166008 4

55 вход подключен к выходу дисперсионного анализатора 4 спектра, а выход — к входу АЦП 1, H логические коммутаторы 7-1,...,7-N первый вход каждого из которых соединен с соответствующим выходом АЦП 1, второй вход — с выходом соответствующего цифрового сдвигового регистра, а выход - с входом того же цифрового сдвигового регистра. Устройство содержит также элементы И

8-1,...,8-М, первые входы которых соединены с первыми входами соответствующих логических коммутаторов

7-1,...,7-N и преобразователь 9 кода, выходы которого являются цифровым выходом устройства, а входы соединены с выходами соответствующих элементов И 8-1,...,8-N причем управлякицнй вход аналогового коммутатора 6 объединен с управляющими входами логических коммутаторов

7-1,...,7-N и вторьпчи входами элементов И 8-1,. ° .,8-N и подключен к пятому выходу синхронизатора, а тактирующий вход преобразователя 9 кода соединен с четвертым выходом синхронизатора 5.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии первый вход аналогового коммутатора 6 подключен к его выходу, т.е. исследуемый сигнал поступает на вход АЦП 1, где информация о его форме преобразуется в цифровой код. В исходном состоянии на управляющие входы логических коммутаторов 7-1,...,7-Я и вторые входы элементов И 8-1,..., 8-N не подается управляющий сигнал, в результате чего выходы АЦП 1 оказываются подключенными к входам. соответствующих цифровых сдвиговых регистров 2-1,...,2-N. Такое исходное состояние сохраняется в течение всего цикла аналого-цифрового преобразования и записи цифровой информации в сдвиговые регистры

2-1,...,2-N. Преобразование и запись информации производится с частотой, определяемой в соответствии с теоремой Котельникова.

После того, как информация о входном сигнале оказывается записанной в память устройства (т.е. по все ячейки цифровых регистров

2-1,...,2-Н записаны числа), происходит циклическое считывание информации о записанном сигнале из регистров ° В этом режиме работы устройства на четвертом выходе синхронизатора появляется управляющий сигнал, в результате чего через второй вход аналогового коммутатора 6 выход дисперсионного анализатора 4 оказывается соединенным с входом АЦП 1. Кроме того, через

10 вторые входы логических коммутаторов 7-1, ° ° °, 7-0 .выход каждого Hs регистров 2-1,...,2-0 оказывается .подключенным к собственному выходу, а информация с выходов АЦП 1 поступает через открытые элементы И

8-1,...,8-N на соответствующие входы преобразователя 9 кода.

На тактирующие входы цифровых сдвиговых регистров 2-1,...,2-N no20 ступают импульсы, следующие со значительно более высокой частотой, чем при записи информации о входном сигнале. В результате этого на выходе цифро-аналогового преобразователя 3 появляется сжатая во времени копия входного сигнала, которая по длительности и ширине спектра согласована с параметрами дисперсионного анализатора 4 спектра. Поскольку быстродействие АЦП недостаточно для обработки за один цикл выходного сигнала дисперсиониого анализатора 4, преобразование информации о спектре производится в несколько циклов. Если, например, быстродействие АЦП оказывается в четыре раза ниже, чем требуется для обработки сигнала с выхода дисперсионного анализатора 4,. количество таких

40 циклов (n) следует положить равньа4 четырем. Тогда в первом цикле произ.водится кодирование следующих выборок иэ выходного сигнала анализатора 4: 1,5,9 ° ... ° (К-3); во втором цикле: 2,6,10,...(К-2) в третьем цикле: 3,7, 11,...,(К-1); в четвертом цикле: 4,8,12,...,K, где К— количество выборок (отсчетов) выходного сигнала дисперсионного анализатора, определяемых в соответствии с. теоремой Котельникова. Таким образом необходимое время преобразования ииформации об амплитуде каждой выборки увеличивается в приведенном примере в 4 раза.

После окончания четвертого цикла в памяти преобразователя 9 кода оказывается записанной информация

1166008

Составитель А. Орлов

Редактор Н.Данкулич Техред О.Неце Корректор Г. Решетник

Заказ 4305/39 Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/S

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 обо всех отсчетах спектра. В преобразователе 9 кода производится преобразование порядка следования чисел . таким образом, что с его выхода информация о спектре .выдается в последовательности выборок (отсчетов);

1,2,3,4 ° ...,5,...,К. Преобразователь 9 кода может быть построен на основе последовательно-параллельных или параллельных регистров по числу выходов АЦП, которые в совокупности с вспомогательными схемами обеспечивают преобразование последовательнопараллельного кода в последовательный. Следует отметить, что операцию преобразования кода, щиполняемую преобразователем 9 кода, можно пор чить цифровой вычислительной машине, в которой осуществляется последующая обработка информации о спектре, за счет соответствующего программирования ЦВМ. В этом случае.преобразователь 9 кода можно исключить иэ устройства.

Предлагаемое устройство для спектрального анализа сигналов выгодно отличается от известного большим динамическим диапазоном выходной информации, так как выходной цифро1О вой код получается с помощью сравнительно низкочастотного АЦП с большим числом двоичных разрядов. Так, например, построение 8-разрядного

АЦП для вывода информации с частотой

5 МГц представляет собой сложную задачу. В то же время создание 8-разрядного АЦП поразрядного приближения с частотой кодирования 1 МГЦ не встречает затруднений. Применение

2б предлагаемого устройства в этом случае позволяет увеличить динамический диапазон на 12 дБ.