Устройство для анализа спектра Фурье Советский патент 1985 года по МПК G06F17/14 G01R23/16 

Изобретения относится к средств вычислительной техники, предназначено для получения комплексного спектра Фурье в реальном масштабе времени и может быть использовано при решении задач первичной обрабо ки информации в бортовой аппаратур летательных аппаратов, навигационных и радиолокационных систем слежения и обнаружения, а также в системах распознавания и индентифи кадии образов, требующих высокого быстродействия цифровой аппаратуры Цель изобретейия - повьппение быстродействия. На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 а и б спек-1ры исследуемого сигнала и исследуемого сигнала, сдвинутого в частотной области на величину ц} влево при умножении входного сигнала Х(п) во временной области на е yu)nT... диск1 етную зкспоненту на фиг.З - блок-схема блока изменения знака. ., Устройство (фиг.1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 тригонометрических функций, счетчик 3 (цикла), умножи тели 4 и 5,блоки 6 и 7 изменения знака и сумматоры 8-11.. Блок изменения знака (фиг.З) состоит из триггера 16, элемента НЕ 17, элемента 2И-ИЛИ-НЕ 18 и элемента НЕ-19. Устройство работает следующим образом. С подачей на вход устройства значений исследуемой функции Х(п) и тактового импульса начала цикла (ТН), который запускает генератор тактовых импульсов и устанавливает счетчик цикла 3 и генератор 2 в нулевое положение. На выходе генератора 2 формирую ся коды чисел, соответствующие нул вому аргументу, которые затем умно жаются в умножителях 4-и 3 на знач ния функции Х(п) и, проходя через маторы 8-1 1 , заносятся соответстве но в нулевые ячейки параллельных регистров 12-15 сдвига, содержащих N/4 ячеек. При этом в нулевые ячейки регистров 12 и 14 записьшаются косинусные и синусные составляющие Cy(), а в нулевые ячейки регистров 1 3 и 15 - косинусные и синусные составляющие C(k 1). После вьвдачи импульса счетчик цикла 3 оста- навливает генератор I и изменяет знак в.блоках 6 и 7 изменения знака. При этом в последовательных ячейках параллельных регистров сдвига 12-15 записьтаются произведения ну- . левого отсчета на значения косинуса и синуса.для всех k гармоник, половина из которых записана в регистрах 12 и 14, а другая половина в регистрах 13 и 15. После поступления следующих отсчетов исследуемой функции и тактового импульса на все входы устрой- . ства циклы выполнения операция повторяются аналогично, с той разницей, что в сумматорах производится сложение вновь полученных произведений с записанными в регистрах суммами, вычисленными на предыдущем шаге и помещаемые в регистры на место прежних. При этом для каждого, второго отсчета исследуемой функции происходит изменение знакового разряда блотка 6 и 7. Измененный знаковый разряд умножителей 4 и 5 в виде РЗН, и Р зн поступает на сумматоры 9 и П, в которых производится сложение с записанными в регистрах 13 и 15 числами с знака. Знаковые разряды PjHj и -Рзн.,,, проходят в блоках 6 и 7 через элементы И-НЕ.17, 2И-ШЖ-НЕ 18 и элемент НЕ 19 в виде Р и Рзи,, в прямом виде дпя нечетных и в инверсном для четных отсчетов в зависимости От состояния триггера 16, производящего деление на четные и нечетные отсчеты исследуемый сигнал Х(п), Таким образом, с приходом каждого нового отсчета в параллельных регистрах сдвига 12-15 накапливаются значения действительной и мнимой частей И}:слёдуемого текущего спек-тра сигнала Х(п).

cpuz.f

Cjffft) -al)

Kr KilKci Kr-N

Ki

.

а}Спектр сигнала Xln) ,.f f жу зт

ч о KiЛ;//7Г

S Спектр сигиа а X(n)-f

Сриг.г

УСТРОЙСТВО ЩЯ АНАЛИЗА СПЕКТРА ФУРЬЕ, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к входу синхронизации генератора тригонометрических функций, счетному входу счетчика и тактовым входам первого, второго, третьего и четвертого регистров сдвига, информационные выходы которых подключены к первым входам соответственно первого, второго, третьего и четвертого сумматоров, выходы которых подключены к информационным входам соответственно перво1 о, второго, третьего и четвертого регистров сдвига и являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым информационными выходами устройства, выход переполнения счетчика подключен к входу останова генератора тактовых импульсов, вход запуска которого является входом запуска устройства и соединен с входом обнуле.лия счетчика и входом запуска генератора тригонометрических функций, выход . косинуса которого подключен к первому входу первого умножителя, выход которого подключен к вторым входам первого и второго сумматоров, выход синуса генератора тригонометрических функций подключен к первому входу второго умножителя, выход которого подключен к вторым входам третьего и четвертого сумматоров, а вторые входы первого и второго умножителей соединены и.являются информационным входом устройства, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены первый, второй, третий и четвертый элементы НЕ, первый и второй элементы 2И-ИЛИ-НЕ, первый и второйD-триггеры, инверсные входы которых подключены к D-входам соответственно пер(Л вого и второго I -триггеров и первым входам соответственно первого и второго элементов 2И-ИЛИ-НЕ, выходы которых подключены к входам соответственно перво1;о и второго элементов НЕ, выходы KOTOpbDt подключены ф сд к входам знаковых разрядов первых входов соответственно второго и четвертого сумматоров, выход переСХ) полнения счетчика подключен к вхосд дам синхронизации первого и второго р-триггеров, прямые выходы которых подключены к вторьм входам соотв ет- ственно первого и второго элементов 2И-ШШ-НЕ, третьи входы которых подключены-К выходам соответственно третьего и четвертого элементов НЕ, входы которых соединены с четвертыми входами соответственно первого и второго элементов 2И-ИЛИ-НЕ и подключены к выходам знакового разряда соответственно первого и второго умножителей.