Claims (2)
Поставлепна цель дост 1гаетс тем, что уетройство дл определени коэфф |цне11тов Фурье содержит управл емые двухпозиционпые переключателн и последовательно соединенные дополнительный сумматор н полосовой фильтр, выход которого вл етс третьим выходом устройства, первые контакты первого и второго двухнозпционных нереключателей подключены к выходу источннка анализируемого сигнала, вторые контакты нодключеиы соответетве)1мо к выходам иервого и второго блоков усреднеии , а переключающие контакты соедииеиы соответственно со вторыми входамн блоков умножени обеих грунп, первые контакты третьего н четвертого двухиознционных нереключателей подключены ко входам донолннтельного сумматора, вторые контакты соединены еоответетвеппо со входами первого и второго блоков усреднени , а переключающие контакты т)етьего и четвертого двухпозиционных переключателей подключены соответственно к выходам первого н второго сумматоров, управл ющие входы всех двухиозицноплых переключателей подключены ко второму выходу блока управлени . На чертеже представлена структурна схема устройства дл определени коэффициентов Фурье, выполненна согласно данному изобретению. Устройство содержит блоки усреднени 1 и 2, выходы которых вл ютс соответственио первым и вторым выходами устройства. Ко входам блоков усреднени подключены нервые контакты уиравл емых двухиозиционных переключателей 3 и 4, переключающие контакты которых соединены с сумматорами 5 и 6. Входы сумматоров через блоки задани коэффнциентов 7 н 8 св заны с соответствующими группами блоков умножени 9 и 10. Первые входы блоков умножеии соединены с выходами генератора ортогональных сигналов И, а вторые входы каждой грунны объедннены н св заны соответственно с переключающими контактами унравл емых двухнозинионных нереключателей 12 и 13. Первые контакты этих иереключателей подключены к выходу нсточннка анализируемого сигиала 14, вторые контакты - соответствеино к выходам блоков усреднени 1 и 2. Вторые контакты переключателей 3 и 4 соединены со входами сумматора 15, к выходу которого подключен полосовой фильтр 16. Унравл ющне входы всех переключателей св заны со вторыл1 выходом блока уиравлеии 17, первый выход которого подключен ко входу генератора ортогональных сигналов 11, а вход - к источнику анализируемого сигнала 14. Работа устройства происходит следующим образом. При измереннн коэффнциентов Фурье, соответствующих -ому спектральному компоненту , одновременно с началом анализируемого сигнала S(t), t О, 7 включаетс генератор 11, последовательно п раз подр д вырабатывающнй Л ортогональных нр моугольных имнульсов еднннчной амнлнтуды. В блоках 9, 10 каждое импульсное нанр жеиие перемножаетс с анализируемым сигналом. Так как амплитуда имиульсных напр жений равны единице, умножение сводитс к простому коммутироваиию анализируемого сигиала на врем , равное длительиостн импульса. В качестве блоков умножеии используют ключевые устройства, имеющие щирокий частотный и дииамнческий дианазон. Результаты умножеии суммируютс в сумматоре 5 с весами, определ емыми блоками 7, а в сумматоре 6 - весами, оиредел емыми блоками 8. В блоках 7 устанавливают веса, иронорцнональные велнчинам п f . .. «/ rect X , TInNI a в блоках 8 - иронорциональные величинам P,, ::. fl Sin rect X x()di , TInNI Величины Uj вл ютс коэффнциентамн Фурье разложени одного периода колебани 2Mt., cos в р д по системе N ортогональных имнульсов на отрезке, равном длительности одного нериода этого колебани . Величины Рг - коэффициенты Фурье разложени в р д по системе N ортогональных нр моугольных имнульсов одного периода коле , 2r.nt бани sin на отрезке, равном одному нериоду этого колебани . Как следует из формул (1) и (2), аг и ipi не завис т от номера измер емой гармоники. После усреднени в блоке 1 выходного напр жени сумматора 5 нолучают напр жение тт 1 Г о / лZ-nnt ,,1 г о /А а. : - S(t) cosdt - 5 (/) X Т Т7- .1 оо , f у 5(/) rect (. у J VTjnN) приближенно равное четному коэффициенту Фурье разложени сигнала в р д по системе тригонометрических функций. Усредненное блоком 2 ианр жение сумматора 6 дает ириближениое значение нечетного коэффициента Фурье: t.1 Г о /j 2л/г ,, &л Y 1 () ()PirectX t-iTlnN-TlnN,, 1 xi )(,},,nx j at - TjnNJ По истечении времени Г, когда напр жени на выходах блоков усреднени иропорциональны коэффициентам Фурье ип, и Ьп, по команде , вырабатываемой блоком управлени 17, на врем т происходит переключение двухозиционных иереключателей 3, 4, 12, 13, при том блоки усреднени иеревод тс в режим аноминани , выход блока 1 соедин етс со вторымн входами груииы умножителей 10, выход блока 2 - со вторыми входами груииы уможителей 9, выходы сумматоров 5 и 6 подлючаютс к дополпительиому сумматору 15. Кроме того, в момеит времени ио кома де , вырабатываемой блоком управлени 17, генератор 11 переводитс в режим, при котором обеспечиваетс не менее чем одиократное за врем т генерирование системы ортогональных напр жений. Если ирименен генератор 11 ортогональных пр моугольных импульсов единичной амплитзды , дл выходиые напр жени сумматоров 5 и 6 соответствепно равны: /,- и V . f t - ir. L/., ,a,rect( , 2nw , -b,cos(, t- i- IniN - / mN ,rect( ;а„51Пm , 2, 3, ...; прн обеспечиваетс однократное за врем т генерирование системы ортогональных пр моугольных импульсов. Выходное напр жение Ls дополнительного сумматора 15 равно и f/S5 + Ur.6, а напр жени на выходе полосового фильтра 2 i Г /2дт , .J. Ь„ вых К Л + Ь„ sm t -}- arctg- Лп sin Следовательно, амплитуда выходного напр жени полосового фильтра пропорциональна модулю АП п-то спектрального компонента , а сдвиг фазы относительно одного из входных напр жений дополнительного сумматора равен начальной фазе фп п-то спектрального колгаонента. Аналогичные результаты дает применение в качестве генератора И генератора ортогональных напр жений, измен ющихс по функци м Уолша нлн Хаара. Изобретение расшир ет функциональные возможности известного устройства, так как обеспечивает, кроме определени коэффициента Фурье, измерение амплитудного и фазового спектра анализируемого сигнала. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 6 Формула изобретени Устройство дл определени коэффициентов Фурье, содержащее блоки усреднени , выходы которых вл ютс первым и вторым выходами устройства соответственно, две группы блоков умножени , первые входы каждого из которых соединены с выходами генератора ортогональных сигналов, выходы всех блоков умножени первой группы через соответствующие блоки задани коэффициентов соединены со входами первого сумматора, а выходы всех блоков умнол ени второй группы через соответствующие блоки задани коэффициентов - со входами второго сумматора , и блок управлени , вход которого подключен к выходу источника анализируемого сигнала , а выход - ко входу генератора ортогональных сигналов, отличающеес тем, что, с целью расщиренн функциональных возможностей , оно содернсит управл емые двухпозиционные переключатели и последовательно соединенные дополнительный сумматор и полосовой фильтр, выход которого вл етс третьим выходом устройства, иервые контакты первого и второго двухпозиционных переключателей подключены к выходу источника анализируемого сигнала, вторые контакты подключены соответственно к выходам первого и второго блоков усреднени , а переключающие контакты соединены соответственно со вторыми входами блоков умножени обеих групп, первые контакты третьего и четвертого двухпозиционных переключателей подключены ко входам дополнительного сумматора, вторые контакты соединены соответственно со входами первого и второго блоков усреднени , а переключающие контакты третьего и четвертого двухпозиционных переключателей подключены соответственно к выходам первого и второго сумматоров, управл ющие входы всех двухпозиционных переключателей подключены ко второму выходу блока управлени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Харкевич А. А. Спектры и анализ. М., Физматгиз, 1962, с. 111. The goal is achieved by the fact that the station for determining the coefficients of the Fourier contains a controlled two-way switch and a series-connected additional adder and a band-pass filter, the output of which is the third output of the device, the first contacts of the first and second dual-position non-switches are connected to the output of the source signal being analyzed, the second contacts of the keys are correspondingly) 1mo to the outputs of the first and second blocks are averaged, and the switching contacts are connected, respectively, with volts The first pins of the third and fourth double-tapping non-switches are connected to the inputs of the full-adder, the second contacts are connected to the inputs of the first and second averaging blocks, and the switching contacts t and the fourth two-position switches are connected respectively to the outputs of the first n second summers The control inputs of all the two-finger switches are connected to the second output of the control unit. The drawing shows a block diagram of a device for determining Fourier coefficients, made in accordance with this invention. The device contains averaging blocks 1 and 2, the outputs of which are corresponding to the first and second outputs of the device. The first contacts of the adjustable two-position switches 3 and 4 are connected to the inputs of the averaging blocks, the switching contacts of which are connected to the adders 5 and 6. The inputs of the adders through the sets of coefficients 7 and 8 are connected to the corresponding groups of blocks of multiplication 9 and 10. The first inputs of the blocks of multiplication are connected with the outputs of the generator of orthogonal signals And, and the second inputs of each soil are connected to each other and are connected respectively to the switching contacts of fixed two-pin non-switches 12 and 13. The first contacts of these are not The switches are connected to the output of the analog of the analyzed signal 14, the second contacts correspond to the outputs of the averaging blocks 1 and 2. The second contacts of the switches 3 and 4 are connected to the inputs of the adder 15, to the output of which the band-pass filter 16 is connected. The inputs of all the switches are connected to the secondary the output of the Uiravleia unit 17, the first output of which is connected to the input of the generator of orthogonal signals 11, and the input to the source of the analyzed signal 14. The operation of the device is as follows. With measured Fourier coefficients corresponding to the ith spectral component, simultaneously with the beginning of the analyzed signal S (t), t О, 7, the generator 11 is switched on, successively n times to generate the L orthogonal linear signals of the amplitude of the amplitude. In blocks 9, 10, each pulsed tool is multiplied with the signal being analyzed. Since the amplitude of the immersion stresses is equal to one, multiplication is reduced to a simple commutation of the analyzed sigial for a time equal to the duration of the pulse. Key blocks that have a wide frequency and diagonal diaconase are used as blocks. The results of the multiplication are summed up in the adder 5 with the weights defined by blocks 7, and in the adder 6 they are weights determined by the blocks 8. In blocks 7 we set the weights ironnormal to the values of n f. .. “/ rect X, TInNI a in blocks 8 - ironortional to the values of P ,, ::. fl Sin rect X x () di, TInNI The values of Uj are the Fourier coefficients of the decomposition of one oscillation period 2Mt., cos in a row by the system N of orthogonal impulses on a segment equal to the duration of one neorod of this oscillation. The values of Pr are the Fourier coefficients of the decomposition in series by the system N of orthogonal non-rectangular impulses of the same period to a cola, 2r.nt of the sin bath on a segment equal to one non-period of this vibration. As follows from formulas (1) and (2), ar and ipi do not depend on the number of the measured harmonic. After averaging in block 1, the output voltage of the adder 5, the voltage is obtained, τ 1 G o / lZ-nnt ,, 1 g o / A a. : - S (t) cosdt - 5 (/) X Т Т7- .1 оо, f у 5 (/) rect (. У J VTjnN) is approximately equal to the even Fourier coefficient of the signal decomposition in a row according to the system of trigonometric functions. Averaged by the block 2 and the rank of the adder 6 gives and the approximate value of the odd Fourier coefficient: t.1 Г о / j 2л / г ,, & l Y 1 () () PirectX t-iTlnN-TlnN ,, 1 xi) (,}, , nx j at - TjnNJ After the time T, when the voltage at the outputs of the blocks is averaged and proportional to the Fourier coefficients un, and bn, according to the command generated by the control unit 17, the two-position switches 3, 4, 12, 13 switch to the volume of averaging blocks is converted into an anomin mode; the output of block 1 is connected to the second inputs of a series of multipliers 10, the output of block 2 is connected to the second inputs With waters of co-drivers 9, the outputs of adders 5 and 6 are connected to an additional adder 15. In addition, during a time spent by the control unit 17, the generator 11 is switched to a mode in which the orthogonal system is generated at least one time voltages. If a generator of 11 orthogonal rectangular pulses of a single amplitude is irimed, for the output voltages of adders 5 and 6, the corresponding are: /, - and V. f t - ir. L /.,, A, rect (, 2nw, -b, cos (, t-i-IniN - / mN, rect (; a „51Pm, 2, 3, ...; prn) provides a one-time generation of the system orthogonal rectangular pulses. The output voltage Ls of the additional adder 15 is equal to f / S5 + Ur.6, and the voltage at the output of the bandpass filter is 2 i Г / 2дт, .J. Ь "output К Л + Ь" sm t -} - arctg-Lp sin Therefore, the amplitude of the output voltage of the bandpass filter is proportional to the AP module of the n -th spectral component, and the phase shift relative to one of the input voltages of the additional adder is equal to the initial phase φp-that similar results are obtained by using orthogonal stresses as oscillators AND generators varying in Walsh nn Haar functions. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 6 The claims of the device for determining the Fourier coefficients, containing averaging blocks, the outputs of which are the first and second outputs respectively, two groups of multiplication blocks, the first inputs of each of which are connected to the outputs of the orthogonal signal generator, the outputs of all multiplication blocks of the first group are connected to the inputs of the first adder through the corresponding blocks of the coefficients setting, and the outputs of all blocks of the second group are multiplied - with the inputs of the second adder, and the control unit, the input of which is connected to the output of the source of the analyzed signal, and the output - to the input of the generator orthogonal with In order to expand its functionality, it contains controllable two-position switches and a series-connected additional adder and band-pass filter, the output of which is the third output of the device, and for the first time the contacts of the first and second two-position switches are connected to the output source of the analyzed signal, the second contacts are connected respectively to the outputs of the first and second averaging units, and the switching contacts are connected respectively to the second the inputs of the multiplication units of both groups, the first contacts of the third and fourth dip switches are connected to the inputs of the additional adder, the second contacts are connected respectively to the inputs of the first and second averaging blocks, and the switching contacts of the third and fourth dip switches are connected respectively to the outputs of the first and second accumulators, controlling the inputs of all dip switches are connected to the second output of the control unit. Sources of information taken into account in the examination 1. A. A. Kharkevich. Spectra and analysis. M., Fizmatgiz, 1962, p. 111.
2.Авторское свидетельство СССР № 446073, кл. G 06 G 7/19, 1974.2. USSR author's certificate number 446073, cl. G 06 G 7/19, 1974.
1212
I I