анализатор спектра
Классы МПК: | G06F7/14 подборка, те объединение нескольких носителей информации, каждый из которых расположен в одинаковой определенной последовательности для образования одного набора с такой же последовательностью |
Автор(ы): | Турко Сергей Александрович, Донченко Анатолий Анатольевич |
Патентообладатель(и): | Турко Сергей Александрович, Донченко Анатолий Анатольевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-03-25 публикация патента:
10.11.1995 |
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а также к приборостроению и может быть использовано для анализа спектра по функциям Уолша или по последовательностям D-кодов однополярных телеграфных сигналов. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности анализатора спектра, заключающиеся в вычислении коэффициентов дискретного преобразования либо по функциям Уолша, либо по последовательностям D-кодов. Анализатор спектра содержит элемент 1И, генератор 2 тактовых импульсов, N реверсивных счетчиков 3, где N размер преобразования, генератор 4 функций Уолша, N регистров 5, (К-2) разрядный двоичный счетчик 6, где K = log2N К 1 кольцевых четырехразрядных регистров 7 сдвига, К 1 управляемых инверторов 9, источник 8 положительного напряжения, N умножителей 10, источник 11 логической единицы и два переключателя 12, 13. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА, содержащий элемент И, генератор тактовых импульсов, N реверсивных счетчиков (где N размер преобразования), генератор Уолша, N регистров, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к входу синхронизации генератора функций Уолша и первому входу элемента И, второй вход которого является информационным входом анализатора, выход элемента И подключен к счетному входу![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-24t.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а также к приборостроению и может быть использовано для анализа спектра по функциям Уолша или по последовательностям D-кодов однополярных телеграфных сигналов. Известен анализатор спектра по функциям Уолша, содержащий генератор тактовых импульсов, генератор функций Уолша, элемент И, N регистров [1]Однако известный анализатор спектра обладает ограниченными функциональными возможностями, поскольку вычисляет коэффициенты дискретного преобразования однополярных телеграфных сигналов только по функциям Уолша. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является анализатор спектра по функциям Уолша, содержащий элемент И, генератор тактовых импульсов, N реверсивных счетчиков, где N размер преобразования, генератор функций Уолша и N регистров, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к входу синхронизации генератора функций Уолша и первому входу элемента И, второй вход которого является информационным входом анализатора, выход элемента И подключен к счетному входу i-го (i=
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-2t.gif)
Недостатком известного анализатора спектра являются ограниченные функциональные возможности, поскольку он вычисляет коэффициенты дискретного преобразования однополярных телеграфных сигналов только по функциям Уолша. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей анализатора спектра, заключающихся в вычислении коэффициентов дискретного преобразования либо по функциям Уолша, либо по последовательностям D-кодов. Поставленная цель достигается тем, что в известный анализатор спектра, содержащий элемент И, генератор тактовых импульсов, N реверсивных счетчиков (где N размер преобразования), генератор функций Уолша и N регистров, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к входу синхронизации генератора функций Уолша и первому входу элемента И, второй вход которого является информационным входом анализатора, выход элемента И подключен к счетному входу i-го (i=
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-3t.gif)
Здесь длина последовательности N и ее порядок k связаны соотношением N= 2k; номер символа изменяется в пределах n=1,2,N; а номер последовательности i= 0,1,N-1. Число последовательностей равно числу символов в последовательности, т.е. N=2k (см. Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М. Радио и связь, 1985, с. 106). Если ввести обозначение символов
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/945.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047004/946.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-4t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-5t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-6t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-7t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-8t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-9t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-10t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-11t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-12t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-13t.gif)
В ходе исследований автор предлагаемого изобретения пришел к выводу, что система последовательностей D-кодов является производной от системы функций Уолша. Таким образом, для получения системы последовательностей D-кодов достаточно все функции, входящие в систему функций Уолша, умножить на порождающую последовательность, в качестве которой принимается первая последовательность системы последовательностей D-кодов. Например, для случая N=8 система функций Уолша с упорядочением по Адамару имеет вид
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-14t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-15t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-16t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-17t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-18t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-19t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-20t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-21t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-22t.gif)
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047895/2047895-23t.gif)
[+ + + + + + (5) получаем систему последовательностей D-кода для N=8 (3). Аналогичным образом может быть получена система последовательностей D-кодов для любого N=2k. Применение вывода, сделанного автором предлагаемого изобретения, позволяет использовать известный анализатор спектра (см. прототип) для вычисления коэффициентов дискретного преобразования не только по функциям Уолша, но и по последовательностям D-кодов, что расширяет функциональные возможности известного устройства. Анализатор спектра по функциям Уолша и по последовательностям D-кодов работает следующим образом. В исходном состоянии реверсивные счетчики 3, регистры 5, двоичный счетчик 6 обнулены, переключатели 12 и 13 находятся в разомкнутом состоянии. Напряжение с выхода источника 11 логической единицы поступает на информационные входы первых разрядов всех кольцевых четырехразрядных регистров 7 сдвига, но не записывается в них, поскольку на входы разрешения записи регистров 7 управляющий сигнал не подается. Для работы в первом режиме (режиме вычисления коэффициентов дискретного преобразования по функциям Уолша) оператор должен замкнуть и разомкнуть контакты переключателя 12. В момент замыкания контактов переключателя 12 логическая единица с выхода источника 11 поступает на входы установки в нуль всех кольцевых четырехразрядных регистров 7 сдвига, в результате чего все разряды регистров 7 сдвига обнуляются. При поступлении импульсов с выхода генератора 2 тактовых импульсов на тактовый вход кольцевого четырехразрядного регистра 7.1 сдвига и счетный вход счетчика 6, разрядные выходы которого подключены к тактовым входам соответствующих регистров 7.2, 7.k-1 сдвига, на выходах всех регистров 7 сдвига формируются нули. В результате на выходе управляемого инвертора 9.k-1 будет формироваться "1", поступающая на первые входы умножителей 10. Так как на вторые входы умножителей 10 поступают функции Уолша, на выходах умножителей 10 они будут формироваться без изменения. Исследуемый телеграфный сигнал поступает на вход элемента И 1, на другой вход которого подается импульсная последовательность с выхода генератора 2 тактовых импульсов. Телеграфный сигнал может принимать только два значения: положительное напряжение соответствует телеграфной посылке, нулевое напряжение соответствует паузе между посылками. На выходе элемента И 1 действуют пачки импульсов, соответствующие телеграфным посылкам. Для точной работы устройства скорость генерирования импульсов генератором 2 должна быть существенно больше скорости передачи телеграфных сообщений. Сформированные пачки импульсов поступают одновременно на счетный вход каждого из реверсивных счетчиков 3. Если на входе управления реверсом действует положительный сигнал, счетчик 3 работает на накопление, т.е. осуществляет подсчет числа импульсов, поступающих на счетный вход. Если на входе управления реверсом этого счетчика действует нулевое напряжение или напряжение, меньше нуля, то счетчик 3 работает на отрицательное накопление, т.е. осуществляет вычитание числа импульсов, поступающих на его вход. На вход управления реверсом каждого счетчика 3 поступает соответствующая функция Уолша, которая принимает значения
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047087/177.gif)
W= M+-M-, где М+ число импульсов, подсчитанных счетчиком 3 на накопление за время положительных значений соответствующей секвенты;
М- число импульсов, подсчитанных счетчиком 3 на вычитание за время отрицательных значений соответствующей секвенты Уолша. В момент окончания генерирования полной системы функций Уолша генератор 4 функций Уолша на своем выходе окончания работы вырабатывает импульс, который поступает на входы обнуления всех реверсивных счетчиков 3 и тактовые входы регистров 5. По его команде показания каждого счетчика 3 переписываются в соответствующий регистр 5, где фиксируются, а сами счетчики 3 обнуляются. Для работы во втором режиме (режиме вычисления коэффициентов дискретного преобразования по последовательностям D-кодов) оператор должен замкнуть и разомкнуть контакты переключателя 13. В момент замыкания контактов переключателя 13 логическая единица с выхода источника 11 поступает на входы разрешения записи всех кольцевых четырехразрядных регистров 7 сдвига, в результате чего в регистрах 7 сдвига окажутся записанными коды вида "1000". Исследуемый телеграфный сигнал поступает на вход элемента И 1, на другой вход которого подается импульсная последовательность с выхода генератора 2 тактовых импульсов. На выходе элемента И 1 действуют пачки импульсов, соответствующие телеграфным посылкам. Сформированные пачки импульсов поступают одновременно на счетный вход каждого из реверсивных счетчиков 3. Если на входе управления реверсом действует положительный сигнал, счетчик 3 работает на накопление, т. е. осуществляет подсчет числа импульсов, поступающих на счетный вход. Если на входе управления реверсом этого счетчика действует нулевое напряжение или напряжение, меньше нуля, то счетчик 3 работает на отрицательное накопление, т.е. осуществляет вычитание числа импульсов, поступающих на его вход. На вход управления реверсом каждого счетчика 3 поступает соответствующая последовательность D-кода, принимающая значения
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047087/177.gif)
+ + + так как управляемые инверторы 9 осуществляют инверсию входного сигнала в случае поступления на их управляющие входы "1". Эта последовательность является последовательностью D-кода d02, т.е. первой последовательностью матрицы (1). В течение последующих четырех тактов работы на выходе управляемого инвертора 9.1 повторно будет сформирована последовательность вида
+ + +
Таким образом, в течение 8 тактов работы генератора 2 тактовых импульсов на выходе управляемого инвертора 9.1 будет сформирована последовательность
+ + +- + + +
Эта последовательность поступит на информационный вход управляемого инвертора 9.2. Поскольку на тактовый вход регистра 7.2 сдвига поступает последовательность импульсов с выхода первого разряда счетчика 6, осуществляющего деление частоты генератора 2 тактовых импульсов с коэффициентом деления два, то на выходе четвертого разряда регистра 7.2 сдвига в течениe седьмого и восьмого тактов работы генератора 2 тактовых импульсов будет формироваться "1", поступающая на управляющий вход управляемого инвертора 9.2. В результате два последних элемента последовательности, поступающей на вход инвертора 9.2 окажутся инвертированными и на его выходе будет сформирована последовательность
+ + + + + +, представляющая собой первую последовательность матрицы (2), т.е. последовательность D-кода d03. Аналогичным образом на выходе управляемого инвертора 9. k-1 формируется последовательность D-кода d0k. В течение времени формирования первой последовательности D-кода матрицы соответствующей размерности на выходе управляемого инвертора 5.k-1 импульсы с выхода генератора 2 тактовых импульсов поступают также на тактовый вход генератора 4 функций Уолша. Для случая N=8 матрица системы функций Уолша имеет вид (4). В умножителях 10 осуществляется умножение перовой последовательности D-кода (для N=8 это последовательность d03) на функции Уолша, в результате чего на выходах умножителей формируются соответствующие последовательности D-кода. Для случая N=8 матрица последовательностей D-кода имеет вид (3). На фиг. 2 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования последовательности d73, поступающей на вход соответствующего реверсивного счетчика 3. На диаграммах показано временное состояние:
а) выхода генератора 2 тактовых импульсов;
б) выхода четвертого разряда кольцевого регистра сдвига 7.1. в) выхода источника 8 положительного напряжения;
г) выхода управляемого инвертора 9.1;
д) выхода первого разряда счетчика 6;
е) выхода четвертого разряда кольцевого регистра 7.2 сдвига;
ж) выхода управляемого инвертора 9.2, на котором формируется последовательность d03;
з) выхода генератора 4 функций Уолша, на котором формируется функция Wal(7,
![анализатор спектра, патент № 2047895](/images/patents/425/2047093/920.gif)
и) выхода умножителя 10, на котором формируется последовательность d73. На фиг. 3 представлен вид функций Уолша, поступающих на вторые входы соответствующих умножителей 10. На фиг. 4 представлен вид последовательностей D-кода, формируемых на выходах соответствующих умножителей 10 и поступающих на входы соответствующих реверсивных счетчиков 3 для случая N=8. Таким образом за время генерирования полной системы последовательностей D-кода в каждом реверсивном счетчике 3 будет накоплено число импульсов W, пропорциональное соответствующей компоненте спектра по последовательностям D-кода и равное
W= M+-M-, (6) где М+ число импульсов, подсчитанных счетчиком 3 на накопление за время положительных значений соответствующей секвенты;
М- число импульсов, подсчитанных счетчиком 3 на вычитание за время отрицательных значений соответствующей секвенты. В момент окончания генерирования полной системы последовательностей D-кодов (а соответственно, и полной системы функций Уолша) генератор 4 функций Уолша на своем выходе окончания работы вырабатывает импульс, который поступает на входы обнуления всех реверсивных счетчиков 3 и тактовые входы регистров 5. По его команде показания каждого счетчика 3 переписываются в соответствующий регистр 5, где фиксируются, а сами счетчики 3 обнуляются. Использование предлагаемого анализатора спектра позволяет существенно расширить его функциональные возможности, заключающиеся в вычислении коэффициентов дискретного преобразования как по функциям Уолша, так и по последовательностям D-кодов.