Статистический анализатор

 

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР, содержащий первый и второй делители частоты, первый компаратор первьй вход которого является входом анализатора , второй вх(д соединен с вхоpflM задания порогового напряжения . анализатора,выход через первый делитель частоты подключен к счетному входу первого счетчика, отличающийся тем, что, с целью повьшения быстродействия, он содержит оперативное запоминающее устройство, генератор тактовых импульсов, второй компаратор, второй счетчик, схему сравнения, узел уравновешивания и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к первому входу второго компаратора второй вход , которого является информационным вхо. дом анализатора, а выход через второй делитель частоты подключен к счетному входу второго счетчика, вы-/ ходы счетчиков соединены соответствен но с первым и вторым входами схемы сравнения, выход которой подключён к информационному входу узла уравног вешивания, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый управляющий выход узла уравновешивания подключён к управляющему входу оперативного запоминающего устройства, выход которого . является выходом анализатора, а информационный вход объединен с входом цифро аналогового преобразователя и подключен к информационному выходу узг ла уравновешивания, -второй управляюО щий выход которого соединен с входами установки в нулевое состояние :л счетчиков. 35 ND

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК, (19) (11) . Э(511 G 06 F 16 36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3484612/18-24 (22) 06.08.82 (46)- 23.11.83.Бюл. Ф 43 (72) И.В.Широков (53) .681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 600721, кл, Н 03 К 13/02, G 06 F 15/34 1976.

2. Авторское свидетельство СССР, 11 553624, кл. G 06 F 15/36, 1975 (прототип). (54)(57" СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР, содержащий первый и второй делители частоты, первый компаратор, первый вход которого является вхбдом анализатора, второй вход соединен с входом задания порогового напряжения анализатора, выход через первый делитель частоты подключен к счетному входу первого счетчика, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, он содержит оперативное запоминающее устройство, генератор тактовых импульсов, второй компаратор, второй счетчик, схему сравнения, узел уравновешивания и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен к первому. входу второго компаратора, второй вход, -которого является информационным вхо. дом анализатора, а выход через второй делитель частоты подключен к счетному входу второго счетчика, выходы счетчиков соединены соответствен но с первым и вторым входами схемы Г сравнения, выход которой подключен к информационному входу узла уравно-. вешивания, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый управляющий выход узла уравновешивания подключен к упЖ равляющему входу оперативного запоминающего .устройства, выход которого . является выходом анализатора, а информационный вход объединен с входом цифво- аналогового преобразователя и подключен к информационному выходу уз-. ла уравновешивания, второй управляющий выход которого соединен с входами установки в нулевое состояние счетчиков.

105621) Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для измерения характеристик случайных процессов и для обработки информации в приемных устройствах средств связи преимущественно в качестве аналого= цифрового амплитудного детектора.

Известен статистический анализа" тор для измерения действующего значения сигнала, содержащий входной усилитель, два компаратора,генератор тактовйх импульсов, генератор псевдослучайных чисел„цифроаналоговый пре- образователь, две группы двухвходовых вентилей, аналоговый сумматор, логи ческий .инвертор, источник калибровочного напряжения, решающий блок, ретистрирующее устройство (1) .

Однако этот анализатор имеет большой объем аппаратуры, много аналоговых узлов и низкое быстродействие, связанное с тем, что измерение производится путем сравнения входного сигнала с последовательностью случайных чисел,. что приводит к увеличению времени анализа.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является статистический анализатор, содержащий компаратор, блок умножения вероятностей, делители частоты и реверсивный счетчик f2) .

Недостатком этого анализатора является то, что в нем может обрабатываться только цифровой сигнал, что ведет к ограничению функциональных возможностей анализатора. Кроме того, его выходной сигнал требует дополнительного усреднения, что снижает быстродействие анализатора.

Целью изобретения является повышение быстродействия статистического анализатора и расширение его функциональных возможностей, а именно обеспечение возможности обработки аналоговых сигналов при сохранении высокой точности и надежности, присущих цифровым устройствам, а также обеспечение возможности использования статистического анализатора в качестве аналого-цифрового амплитудного детектора.

Цель достигается тем, что в стати« стический анализатор, содержащий первый и второй делители частоты, первый компаратар, первый

) вход которого является входом анализатора, второй вход соединен с

S5 входом задания порогового напряжения анализатора, выход через первый делитель частоты подключен к счетному входу первого счетчика, введены оперативное запоминающее устройство, reнератор тактовых импульсов, второй компаратор, второй счетчик, схема сравнения, узел уравновешивания и цифроаналоговый) преобразователь, выход которого подключен к первому входу второго компаратора, второй вход которого является информационным входом анализатора, а выход через второй делитель частоты подключен к счетному входу второго счетчика, выходы счетчиков соединены соответственно с первым и вторым входами схемы сравнения, выход которой подключен к информационному входу узла уравновешивания, тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый управляющий выход узла уравновешивания подключен к управляющему входу оперативного запоминающего устройства, выход которого является выходом анализатора, а информационный вход объединен с входом цифроаналогового преобразователя и подключен к информационному выходу узла уравновешивания, второй управляющий выход которого соединен с входами установки в нулевое состояние счетчиков, На фиг. 1 представлена структурная схема статистического анализатора для обработки аналоговых входных сигналов; на фиг. 2 — структурная схема статистического анализатора для обработки как аналоговых, так и цифровых входных сигналов; на фиг. Э вЂ” эпюры.напряжений случайного процесса, поступающего в виде радиосигнала; на фиг. 4 — зпюры напряжений случайного процесса, поступающего в виде амплитудных выборок.

Статистический анализатор (для обработки аналоговых входных сигналов фиг.)) содержит компараторы и 2, которые соответственно через делители 3 и 4 частоты и счетчики 5 и б соединены с входами схемы 7 сравнения, выход которой соединен с первым входом узла 8 уравновешивания, а первый ее вход соединен с выходом генератора 9 тактовых импульсов. Информационный выход узла 8 соединен с входом цифроаналоговыйо преобразователя (ЦАП2 10 и информационным

1056211 входом оперативного запоминающего устройства ll (ОЗУ), управляющий вход которого соединен с управляющим выходом узла 8, третий выход которой соединен с входами установки в "0" счетчиков 5 и 6. Выход преобразователя 10 соединен с первым входом компаратора 1. Выход ОЗУ 11 является выходом устройства.

Статистический анализатор (для 10 обработки цифровых и аналоговых входных сигналов, фиг.2) дополнительно относительно фиг.1 содержит цифровые компараторы 12 и 13, подключенные со ответственно к делителям 3 и 4 час- 15 тоты через переключатель 14 а к выходу OЗУ 11 дополнительно подключен цифроаналоговый преобразователь 15.

Анализатор работает следующим образом. 20.

Исследуемый сигнал 5, который представляет собой амплитудные выборки случайного процесса или радиосигнал, поступает (при необходимости

f через устройство согласования дина- 25 мического диапазона) н» первые входы компараторов 1 и 2. На второй вход компаратора 2 подается пороговый сигнал О0, неизменный.в процессе анализа. Для радиосигнала 00=0 30 (фиг.3). Для сигнала, нредставленного амплитудными выборками, 00 определяется нижней границей амплитуд исследуемого сигнала Ul, (фиг.4).

На первый вход компаратора 1 подается начальный пороговый уровень с

ЦАП 10 равный

"» пхни

2 где VII - максимальное значение вход

40 . % ного сигнала. Анализируется та часть сигнала, амплитуда которой заключена между U0 и"0 и . На выходе ком9 еау паратора 2 образуется последовательность импульсов, вероятность появле45 ния Р2 которых принимается равной 1.

P2 = Г (S 110) =1 F(UO )=1> (1) где F — функция распределения исследуемого сигнала.

На выходе компаратора 1 образуется 50 последовательность импульсов, вероятность появления Pl которых зависит от величины порогового уровня 0П на входе компаратора I

Pl = P(S ) UII)=I-F(UII ), (2) 55

С выходов компараторов 1 и 2 последовательности импульсов поступают на выходы делителей 3 и 4 с козффици- ентами деления .и Р соответствен но. На выходах. делителей 3 и 4 импульСы будут появляться с вероятностямнР1 Ж иК(= f(P соответственно.

С выходов делителей 3 и 4 импульсы поступают на входы счетчиков 5 и

6, которые считают их в течение дли- тельности одного шага анализа

Т

Т и где Т вЂ” время анализа, в течение"которого определяется одно числовое значение аргумента функции распределения;

n - число шагов, необходимых для определения одного значения аргумента функции распределения равное числу двоичньм разрядов выходного сигнала в цифровом коде. Число разрядов определяет точность представления выходного сигнала.

Перед началом каждого шага анализа счетчики 5 и 6 обнуляются сигналом с узла 8, который в свою очередь управляется от генератора 9.

Частота следования импульсов генератора 9 определяет скорость преобразований при анализе, и следовательно, темп появления значений выходного сигнала на выходе устройства.

В конце каждого шага анализа схемя 7 сравнивает показания счетчиков

5 и 6, Если число на счетчике 5 превышает число на счетчике 6, то схема 7 выдает на узел 8 уравновешивания сигнал, в результате которого она вырабатывает такой цифровой код, который, преобразовавшись в преобразователе 10, увеличивает пороговый уровень UII на первом входе компаратора 1 на величину, равную

"ex так-"o

g A3 где m — номер иага анализа, изменяется от I до и

Если число на счетчике 5 меньше числа на счетчике 6, пороговый уровень Un на первом входе компаратора

l уменьшается на ту же величину.

Таким образом, путем изменения значения порогового уровня UII на первом входе компаратора 1 происходит выравнивание вероятностей появления импульсов на выходах делителей Э и 4.

Pt P2 1 х Р Р

1 05621 I редственно с узла 8, минуя преобразователь 10. Пороговый уровень U о> поступающий на компаратор 12, представлен в цифровом виде. С выхода

5 преобразователя 15 выходной сигнал снимается в аналоговом виде.

Из выра)кений (1) - P ) следует

F(UN) 1-F(00 4

Ю4 Р Р

e, Цо,)=<-р

Задавая коэффициенты деления,g и делителей 3 и 4, а тем самым задавая значение функции распределения

t0

F„получаем значение аргумента функции распределения, образуемое на выходе узла уравновешивания в конце пос-: леднего шага анализа. Это значение при поступлении импульса записи с узла 8.записывается в устройство Il

15 где оно хранится до получения следующего значения. С его выхода вы-, ходной сигнал снимается в цифровом виде., Аналогичным образом устройство

20 работает, если исследуемый процесс представлен амплитудными выборками в цифровой коде, которые поступают на цифровые компараторы 12 и 13. При этом переключатель 14 должен нахо-

25 диться в положении, показанном.на фиг. 2. Пороговый уровень Оп поступает на вход компаратора 13 непосПредлагаемый статистический анализатор по сравнению с известнык устройством обладает более широкими функциональными возможностями, так как он обрабатывает входной сигнал как в аналоговой, так и в цифровой форме. Устройство может быть использовано в качестве аналого-цифрового детектора и по сравнению с известным устройством обладает более высоким быстродействием вследствие использования метода пошагового уравновешивания при обработке сигналов.

Предлагаемое устройство не содержит чисто аналоговых узлов, а толь. ко цифровые и аналого-цифровые в интегральном исполнении, которые имеют высокую стабильность параметров, и может обрабатывать сигнал с широкополосной несущей с верхней границей по частоте до десятков мегагерц.

1056211

ВхаУ

Составитель Э.Сечина

Редактор В.Иванова.Техред Т.Маточка Корректор А.Зимокосов

Заказ 9308/43 Тираж 706 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4