Дискретно-аналоговый фурье-преобра-зователь

Дискретно-аналоговый фурье-преобра-зователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (и)834582

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09. 02. 79 (21) 2722648/18-2.1 (5! )М. Кл.

G О! R 23/16, с присоединением заявки № (23) Приоритет

Гввударстввннмй комитет

CCCP

II0 делам нзвбрвтений н открытий

Ойубликовано 30.05.81. Бюллетень ¹ 20 (53) УДК621.3! 7. ,757(088.8) Дата опубликования описания 10.06.81 (72) Автор изобретения

П.Ф.Поляков ".4

«,».

Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта им. С.М.Кирова :"««! (7I) Заявитель (54) ДИСКРЕТНО-АНАЛОГОВЫЙ ФУРЬЕ-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для получения коэффициентов Фурье — электрических сигналов произвольной формы конечной длительности на группе частот в реальном времени.

Известен дискретно-аналоговый

Фурье-преобразователь, содержащий устройство выборки мгновенных значений сигнала, управляющий вход котоl0 рого соединен с первым выходом блока управления, два суммирующих интегратора, управляющие входы которых сое-. динены с вторыми выходами блока управления, устройство формирования т5 знаков, выход которого соединен с входом исполнительного регистра знаков, последовательно соединенные регистр номера частоты, сумматор, регистр адреса весового коэффициента, постоянное запоминающее устройство, а также две резисторные матрицы, два исполнительных регистра модулей синусов и косинусов текущих аргументов, четыре ключа, причем выход устройства выборки мгновенных значений сигнала соединен с входами резисторных матриц, выходы которых через ключи соединены с входами соответствующих суммирующих интеграторов, управляющие входы ключей соединены с выходами исполнительного регистра знаков, управляющие входы резисторных матриц соединены с выходами исполнительных регистров модулей синусов и косинусов текущих аргументов, управляющие входы которых соединены с выходами постоянного запоминающего устройства, выходы которого соединены с входами сумматора и устройства формирования знаков, а управляющий вход регистра номера частоты и регистра адреса весового коэффициента соединен соответственно с четвертым и пятым входами блока управления (! ).

Однако с помощью этого устройства невозможно определить коэффициенты

834582

45

На чертеже представлена структурная схема дискретно-аналогового Фурьепреобразователя.

Фурье на группе частот для одной реализации сигнала конечной длительности в реальном времени.

Известны анализаторы, содержащие устройство выборки мгновенных зна5 чений сигнала, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, сумирующий интегратор с весовыми резисторами на входе, управляющий вход которого .сое- 10 динен со вторым выходом блока управления 12 ).

Однако такое устройство позволяет определять только одну ортогональную составляющую спектра сигналов и им невозможно определить коэффициенты Фурье на группе частот для одной реализации сигнала в реальном масштабе времени.

Цель изобретения — расширение диапазона анализа.

Указанная цель достигается тем, что в дискретно-аналоговый Фурьепреобразователь, содержащий блок выборки мгновенных значений сигнала, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, первый суммирующий интегратор с весовыми резисторами на входе, управляющий вход которого соединен со вторым выхо- 3р дом блока управления, введены вычи— татель, N последовательно соединенных блоков затягивания импульсов, N первых и вторых ключей, а также второй суммирующий интегратор с ве- З5 совыми резисторами на входе и блок распределения выборок мгновенных значений сигнала, выходы которого подключены ко входам М блоков затягивания импульсов, вход блока распре- 4р деления выборок мгновенных значений сигнала соединен с выходом блока выборки мгновенных значений сигнала, выходы М ключей в местах их последовательного соединения объединены,, выходы суммирующих интеграторов соединены со входами вычитателя, управляющие входы второго суммирующего интегратора, блока распределения выборок мгновенных значений сигнала, блоков затягивания импульсов и ключей соединены соответственно с вторыми третьими, четвертыми и пятыми выходами блока управления.

Дискретно-аналоговый Фурье-преобразователь содержит блок 1 выборки мгновенных значений сигнала, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока 2 управления, два суммирующих интегратора 3 и 4, управляющие входы которых соединены со вторыми выходами блока. 2 управления, вычитатель 5, ключи 6-1- .6-N и 7-1т7-N, блоки 8-1- 8-М затягивания импульсов и блок 9 распределения выборок мгновенных значений сигнала, а суммирующие интеграторы 3 и 4 выполнены с весовыми резисторами 10-1-10-М на входах, причем весовые резистбры с номерами I- . — подключены к входам

М+4

2. суммирующего интегратора 3, а весовые резисторы с номерами - - +1 М под4

2. ключены к входам суммирующего интегратора 4, каждый из весовых резисторов

10 суммирующих интеграторов через последовательно соединенные два ключа

6-1 и 7-1 и блок 8-1 затягивания импульсов соединен с одним из выходов блока 9 распределения выборок мгновенных значений сигнала, вход которого соединен с выходом блока 1 выборки мгновенных значений сигнала, выходы ключей 7-1- 7-N в местах их последовательного соединения с входами ключей 6-1 6-N объединены, выходы суммирующих интеграторов 3 и 4 соединены с входами вычитателя 5, выход которого соединен с выходом Фурьепреобразователя, управляющие входы блока 9 распределения выборок мгновенных значений сигнала, блоков

8-1-.8-М затягивания импульсов и ключей 6-1:6-М и.7-1-,7-М соединены соответственно с третьими, четвертыми и пятыми выходами блока 2 управления.

Фурье-преобразователь работает сле" дующим образом.

Выборки исследуемого сигнала длительностью Т, взятые блоком 1 выборки, равномерно во времени с интервалом bÒ поступают на вход блока 9 распределения выборок, который распределяет выборки по мере их поступления на соответствующие входы блоков 8-1- 8-N затягивания импульсов, т.е. первая выборка поступает на блок

8-1 затягивания, вторая — на 8-2 и т.д.После поступления последней N"ой выборки исследуемого сигнала на выходах блоков 8-1- 8-М затягивания устанавливаются напряжения, равные зна5 8345 чениям соответствующих выборок исследуемого сигнала. Количество выборок равно М, причем T=(N-1)gt.

В момент времени t, соответствующий окончанию .сигнала (так как t--Т), начинается формирование коэффициентов

Фурье на частотах Щ,=2 Й/Т. 3а время Тф в определенной последовательности входы суммирующих интеграторов

3 и 4 подключаются к выходам блоков

8-1 8-N затягивания импульсов на короткое время ййф, причем аС «<Тф/

/(М-1).

Порядок подключения определяется следующим образом. Записываем числовой ряд, сОстоящий из и отрезков натурального ряда чисел длиной М, начиная с единицы, т.е. 1,2,3,4>...М;

1,2,3,4,...М; 1,2...

Каждое (К-1)п+1 число этого ряда gp есть номера резисторов, которые необходимо последовательно во времени подключать на время àйф к выходам блоков 8-1-;8-М затягивания импульсов в порядке возрастания номеров послед- 25 них при формировании синусных коэффициентов Фурье на частотах Щ . Каждое + +(К-1)оа! число этого ряда есть номера резисторов, которые необходимо подключать последовательно Зо во времени к выходам блоков 8-1" 8-N затягивания импульсов, в порядке возрастания номеров последних при определении косинусных коэффициентов

Фурье на частотах Ю . При определе- 35 нии коэффициента Фурье на нулевой частоте (постоянной составляющей) каждый из выходов блоков затягивания импульсов поочередно подключается

М-1 к весовому резистору с номером +1, ip

Весовые резисторы 10-1-,10-М выбираются таким образам, что.коэффициент передачи соответствующих входов суммирующих интеграторов изменяется по закону ) sil12(K-1)bt/Т ) (К1,2...,.,М). При этом на выходе суммирующего интегратора 3 будет формироваться напряжение, пропорциональное сумме, например, при формировании синусного коэффициента 5О

Фурье на частотеЮ =2Ж/Т (ми)1г

Е Х ((К-1)Ь )61И (Й (К-1 ) М !Т 1, . К=,1 а на выходе суммирующего интегратора 4—

М

5 ((K 1) ht ) ) S1N (2. (K,-1) д+ Т

К=(N+S)(t

82 4 (здесь S ((K" 1 ) g t ) — значения выборок исследуемого сигнала). Эти два напряжения поступают на входы вычитателя S, причем второе напряжение " на.инвертирующий вход вычитателя

5, в результате на его выходе формируется напряжение, пропорциональное сумме

М

Z S((ê-1)М)ми 2(к-1)аЦТ), К=1 а это и есть синусный коэффициент

Фурье на частоте Ф . Аналогично формируются и другие коэффициенты

Фурье.

Таким образом, на выходе вычитателя формируется напряжение в виде коротких импульсов с периодом следования Тф и амплитудой импульса, пропорциональной соответствующему коэффициенту Фурье. Время формирования М коэффициентов Фурье составляет NTq,. Время полного цикла работы

Фурье-преобразователя равно T+MT .

Выбрав быстродействующие схемы ключей 6-1- 6-М и 7-1- 7-М, это время можно существенно уменьшить по сравнению с длительностью исследуемого сигнала, т. е. МТ (<Т, и, таким образом, осуществлять Фурье-преобразование в реальном времени в широком диапазоне частот.

Таким образом, дискретно-аналоговый Фурье-преобразователь позволяет измерять коэффициенты Фурье на группе частот для одной реализации сигнала длительностьюТ в реальном масштабе времени °

Формула изобретения

Дискретно-аналоговый Фурье-преобразователь, содержащий блок выборки мгновенных значений сигнала, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, первый суммирующий интегратор с весовыми резисторами на входе, управляющий вхсд которого соединен со вторым выходом блока управления, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширения диапазона анализа, в него введены вычитатель, N последовательно соединенных блоков затягивания импульсов, N первых и вторых ключей, а также второй суммирующий интегратор с весовыми резисторами на входе и блок распределения выборок мгно7- 834582 8 венных значений сигнала, выходы ко- !распределения выборок мгновенных торого подключены ко входам и бло- значений сигнала, блоков затягиваков затягивания импульсов, вход бло- ния импульсов и ключей соединены ка распределения выборок мгновенных соответственно с вторыми, третьими, значений сигнала соединен с выходом

5 четвертыми и пятыми выходами блока . блока выборки мгновенных значений, управления. сигнала, выходы Й ключей в местах Источники информации, их последовательного соединения объ- принятые во внимание при экспертизе единены, выходы суммирующих инте- l.:Àâòîðñêîå свидетельство СССР граторов соединены со входами вы- ip 11 617744, кл. G 01 и 23/00, 1977. читателя, управляющие входы второ- 2. Авторское свидетельство СССР го суммирующего интегратора, блока 11 438939, кл. 6 01 R 23/00, 1975.

Составитель А.Орлов

Редактор А.Лежнина Техред M. Коштура Корректор М.Коста

0 97 70 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал HfUI Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4