Устройство для выделения периодичес-ких сигналов

Устройство для выделения периодичес-ких сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ П ИЛЬСТВУ

Союз Советских

Сецналнстнческнх

Реслублнн

<>801290 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 190379 (21) 2739415/18-09 (51)М. Кл.

Н 04 (. 7/10 с присоединением заявки Í9 (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.0181. Бюллетень Н9 4

Дата опубликования описания 300181 (53) УДК 621.394.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л.К. Золотков и В.Е. Демченко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ВЫДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к импульсной и измерительной технике и может использоваться для.выделения перио.дических сигналов с флуктуирующим периодом (кваэипериодических) на фоне шумов.

Известно устройство выделения пе,риодических сигналов, содержащее последовательно соединенные синхро,низатор, первый счетчик и первый

Флок оперативной памяти, выход и другой вход которого соединены соответственно с входом и выходом перво» го сумматора, другой вход которого соединен с выходом амплитудно-цифрбвого преобразователя, объединенного по входу с синхронизатором, и индикатор (1 ).

Однако при выделении квазипериодическо .о сигнала, содержащего только нечетные гармоники (например, меандр, последовательность униполярных треугольных импульсов, последовательность биполярных прямоугольных импульсов и т.д.), известное устройство пропускает шум на частотах, равных частотам четных номеров гармоник.

Цель изобретения — повышение отношения сигнал/шум на выходе устройства.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройство выделения периодических сигналов, содержащее последовательно соединенные синхронизатор, первый счетчик и первый блок оперативной памяти, выход и другой вход которого соединены соответственно с входом и выходом первого сумматора, другой вход которого соединен с выходом амплитудно-цифрового преобразователя, объединенного по входу с синхронизатором, и индикатор, вве1цены последовательно соединенные триггер, блок совпадения, второй сумматор и вычитатель и„последовательно соединенные второй счетчик

20 и второй блок оперативной памяти, выход и другой вход которого соединены соответственно с другим входом и выходом второго сумматора, причем другой вход вычитателя соединен с другим выходом первого сумматора,. другой вход которого соединен с другим входом блока совпадения, а выход синхронизатора подключен к другому входу амплитудно-цифрового

ЗО преобразователя и входу второго счет801290 чика, а выход вычитателя подключен к входу индикатора, причем другой выход перного счетчика подключен к входу триггера.

На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — графики, поясняющие его работу.

Устройство выделения периодических сигналов содержит амплитудно-цифровой преобразователь (АЦП) 1, синхронизатор 2, первый сумматор 3, первый блок 4 оперативной памяти, первый счетчик 5, индикатор 6, триггер

7, блок 8 совпадения, второй счетчик

9, второй блок 10 оперативной памяти, второй сумматор 11 и вычитатель 12.5

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что на вход устройства поступает аддитивная смесь квазипериодического сигнала x(t) 20 (фиг. 2а) и шума и (t) c нулевым средним значением

u(t) = x(t) + n(t).

Спектр периодического сигнала, содер.жащего только нечетные составляющие, можно представить в ниде

S(f)= 2, g е

К=1 (%=<,ú, 5,...), где f — частота первой гармоники сиг30 нала;

S — амплитуда k-ой гармоники

К сигнала.

С заданной точностью спектр такого сигнала можно -представить ограниченной суммой гармоник

S(%) = S e "<

К

Для выделения периодического сиГ нала, содержащего и гармоник, методом синхронного накопления необходимо определить 2п усредненных значений сигнала за период Т, взятых с интер,валом выборки

Ь 2п

Амплитудно-частотная характеристика сйнхронного накопителя аналогична характеристике "гребенчатого" фильтра (фиг. 2д). Центры полос пропускания лежат на частотах, кратных частоте первой гармоники сигнала fq (g г где Т - период сигнала) . Ширина полос 5 пропусканий зависит от числа накапливаемых периодов N.

Для подавления шума, проходящего на выход устройства на частотах 2f

41, ..., применяется синхронное щ() накопление этого же сигнала, но с периодом Т/2. При этом четные гармоники сигнала. в соседних интервалах времени складываются, а нечетные вычитаются. Характеристика такого у фильтра приведена на фиг. 2е. С выхода синхронизатора 2 2п импульсов запуска за каждый период сигнала (фиг. 2б) поступают на вход запуска

АЦП 1 и на счетные входы первого счетчика 5 и второго счетчика 9, выходы которых подключены к адресным входам первого блока 4 оперативной памяти и второго блока 10 оперативной памяти. Первый счетчик 5 периодически считает до 2п. В первом сумматоре 3 складываются 2п выборочных значений, приходящие из АЦП 1 за каждый

Период сигнала (фиг. 26) с 2п соответствующими значениями, усредненными эа предыдущие периоды и хранящиеся в первом блоке 4 оперативной памяти. Второй счетчик 9 периодически считает до и, поэтому во втором сумматоре 11 складываются первые и значений сигнала за время Т/2 с и значениями сигнала, поступающими в следующую, половину периода (фиг.2в).

Усредненные значения заносятся во второй блок 10 оперативной памяти.

Часть устройства, состоящая из

АЦП 1, первого сумматора 3, первого блока 4 оперативной памяти и первого счетчика 5, представляет собой синхронный фильтр с амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) (фиг. 2д). Часть устройства, состоящая из АЦП 1, второго сумматора 11, второго блока 10 оперативной памяти и второго счетчика 9, представляет собой синхронный фильтр с АЧХ (фиг. 2е). Для уравнивания пропускания первого и второго каналов устройства выделения периодических сигналов накапливают сигнал в обоих каналах одинаковое количество раз.

С этой целью введены триггер 7 и блок 8 совпадения. С выхода последнего разряда первого счетчика 5 импульс поступает на счетный вход триггера 7, с выхода которого разрешающий потенциал длительностью в период поступает на второй вход блока 8 совпадения со скважностью 2 (фиг. 2г).

После N усредненных периодов из значений, накопленных в первом кана- . ле, вычитаются значения, накопленные во втором канале, в котором на частотах четных номеров гармоник накапливается только шум. Так как на этих частотах АЧХ обоих каналов идентичны, то после вычитания шумы на этих частотах уничтожаются. Для белого шума, спектральная плотность мощности которого постоянна во всем диапазоне частот, выигрыш в отношении сигнал равен 2. шум

Формула изобретения устройство выделения периодических сигналов, содержащее последова601290 г

0 тельно соединенные синхронизатор, первый счетчик и первый блок оперативной памяти, выход и другой вход которого соединены соответственно с входом и выходом первого сумматора, другой вход которого соединен с выходом амплитудно-цифрового преобрарователя,. объединенного по входу с синхронизатором, и индикатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения отношения сигнал/шум, в него введены последовательно соединенные триггер, блок совпадения, второй сумматор и вычитатель и последовательно соединенные второй счетчик и второй блок оперативной памяти, выход и другой вход которого соединены соответственно с другим входом и выходом второго сумматора, причем другой вход вычитателя соединен с другим выходом первого сумматора, другой вход которого соединен с другим входом блока совпадения, а выход синхронизатора подклю-i чен к другому входу амплитудно-циф-. рового преобразователя и входу второго счетчика, а выход вычитателя подключен к входу индикатора, при-, чем другой выход первого счетчика подключен к входу триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское .свидетельство СССР

15 по заявке Р 2417022/18-09, кл. Н 04 L 7/10, 197б., У

ВНИИПИ Заказ 10459/80

Тираж 709 Подписное филиал ППП "Патент" г Ужгород ул Проектная 4