Устройство для выполнения преобразования фурье Советский патент 1985 года по МПК G06F17/14 

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и может быть использовано в измерительной технике, радиотехнике и электросвязи для выполнения преобразования Фурье непрерывных и дискретных, детерминированных и случайных сигнало в реальном масштабе времени. Целью изобретения является упро1цение устройства ;хля выполнения пре образования Фурье. На фиг.1 представлена функционал ная схема устройства для выполнения преобразования Фурье; на фиг.2 - пр мер реализации одной синусоидальной функции. Устройство содержит информационн вход 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦИ) 2, генератор 3 тактовы импульсов, генератор А псевдослучай ных чисел, счетчик 5, блок 6 постоя ной памяти, две группы 7 по М блоко 8 сравнения и накапливающих суммато ров-вычитателей 9, а также информационные выходы устройства 10. Устройство работает следующим об разом. Входной аналоговый сигнал устройства поступает на вход .1 АЦП 2, Тактовые импульсы с периодом f t с выхода генератора 3 поступают на уп равляющ1-1Й вход блока 2, на информационном выходе которого формируются цифровые отсчеты входного сигнала, на вход генератора 4 псевдослучайны чисел, на выходе которого формируется последовательность псевдослучайных шсел (п), и через счетчик 5 - на адресный вход блока 6, на выходах которого формируются последовательности числовых кодов, соответствующих значениям фильтрующих функций (п) для первой группы 7 блоков и (п) для второй группы. При этом Snii С) si N 27 Cmi(n) cos --- П1, где N - число отсчетов входного сиг Hanai п - порядковый номер отсчета п€ 1,1О; m - порядковый номер фильтру ющей функции и 1, i - номер коэффициента Фурье, подлежащего определению, i«N/2. Блоки сравнения осуществляют сравнение чисел, поступаюищх с выходов блока 6 и генератора 4. Если число, поступившее на блок 8 сравнения с блока 6, например, больше числа,поступившего с выхода генератора 4, то на выходе данного блока сравнения формируется код, разрешающий выполнение в соответствующем накапливающем сумматор е-вычи тат еле 9 операции сложения, при невыполнении указанного условия код, разрешающий выполнение операции вычитания. Значения исследуемого сигнала в момент дискретизации Х(п) в виде цифрового кода с выхода блока 2 поступают на информационные входы накапливающих сумматоров-вычитателей 9. При поступлении на yпpaвляюш й вход сумматора-вычитателя 9 кода, разрешающего выполнение сложения, в нем про изводится сложение Х(п) с суммой, накопленной в -предшествующие моменты дискретизации. В обратном случае произ}юдится вычитание Х(п). После выполнения Ы тактов выборки значений исследуемого сигнала (цикла преобразования) в накапливающих сумматорахвычитателях 9 первой группы 7 оказываются записанными М значений коэффициентов а, а в накапливающих сумматорах-вычитателях 9 второй группы 7 - И значений коэффициентов Ь; , а 1 x(n) (n)l ; АNO/t бг-I x(n)-FLcos m-(n) . n-1 При равномерном законе распределения чисел Р(п) в выходной последовательности генератора 4 псевдослучайных чисел f (п) на выходах сумматоров-вычитателей 9 появляются соответ- ствующие значения коэффициентов дискретного преобразования Фурье OQ а; --Й-1 (.тг 6i-iLx(n)co5fm с коэффициентом доверия, зависясрм от времени интервала суммирования (усреднения), так как среднее вначение Г, например,для- S (п) равно IF 1 (, т-|(п)) Р(г,)--1 . 3 На фиг.2 показаны эпюры, поясняющие работу предлагаемого устройства на примере определения яначения одного коэффициента Фурье, aj: 1 поток дискретизации, выходное напряжение генератора 3 тактовых импульсов; 2 - последовательность кодов фильтрующих функций Snit(n) и Cfn((n) с т-го выхода блока 6; 3 - поспедовательность псевдослучайных чисел с выхода генератора 4; 4 - стохастическая фильтрующая функция, управляющее сумматорами-вычитателями 9 напряжение с выхода т-го блока 8 сравнения первой группы 7 блоко (1-код, разрешаюощй выполнение операции сложения; 0-код, разрешшощнй выполнение операции вычитания ; 5 усредненная фильтрующая функция 22 sin -;:- ni устройства. Для большей наглядности СФиг.2) последовательности кодов 2 и усредненная фильтрующая функция sin ---- ni 5 изображены плавными линиями. Стохастическая фильтрующая функция 4 позволяет независимо от частоты дискретизации получить асимптотически несмещенную оценку значения коэффициента Фурье а} с любым требуемым коэффициентом доверия, так как при п-. . )

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовому входу генератора псевдослуч шных чисел и входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входам i -ых (i 1,М , где М - количество определяемых гармоник накапливающих .сумматоров-вычитателей первой и второй групп, выходы которых являются -ми информационными выходами соответственно первой и второй групп, а информационный вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства, блок постоянной памяти, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит счетчик и первую и вторую группы блоков сравнения по М блоков в каждой, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика, информационный выход которого подключен к адресному входу блока постоянной памяти, t -е информационные выходы первой и второй С групп которого подключены к первым входам -ых блоков сравнения соответственно первой и второй групп, выходы которых подключены к входам выбора режима i-ых накапливающих сумматоров-вычитателей соот м ветственно первой и второй групп, а выход генератора псевдослучайных чисел подключен к вторым входам -го 00 rs5 ND .блока сравнения первой и второй групп.

Фиг