Устройство для анализа мгновенного спектра Советский патент 1986 года по МПК G06F17/14 G01R23/00 

Изобретение относится к вычисли-- тельной технике и может быть исполь- зовано в устройствах для вычисления корреляционных функций детерминнро ванных и случайных процессов, а также в устройствах цифровой корреляционной фильтрации.

Используемое при спектральном анализе корректирующее преобразование скользящего окна спектральной оценки на частоте п вид

и гармоники имеет

(тм)-((г71-и) + и(т), де S „ (ш)

.S Jm-i)

значение п-го спектраль ноге коэффициента при пг-м отсчете; значение п-го спектрального коэффициента при ()-м отсчете и (т) - вновь поступивший от™ счет исследуемого сиг- нала;

задержанньй отсчет не- следуемого сигнала; число отсчетов исследу емого сигнала;

и(т-п) N

VV fe - / -

. Цель изобретения.- снижение аппаратурных затрат,, повышение быстродействия и точности.

На чертеже приведена структурная . схема устройства для анализа мг новен- ного спектра.

Устройство содержит апалого циф- ровой преобразователь (АЦП) 1, на вход которого поступает исследуемый сигнал и(т) . Выход АЦП I подключен к сумматору 2 и блоку 3 оперативной памяти, предназначенному для хране- НИН задержанных отсчетов входного сигнапа и(т-гОэ выход блока 3 является вторым входом сумматора 2, формирующего разность входного и задержанного отсчетов и(га) . Выход сумматора 2 через первый регистр 4 поступа- ет на первый вход сумматора 5 по модулю числа Ферма (сумматор по мод. F, ) , проводящего сум 4ирование чисел по модулю целого числа Ферма, поступающих на его второй вход через второй регистр 6 с выхода второго блока 7 оперативной памяти, предназначенного для хранения вычисляемых значений Sf, , па вход которого поступают числа с выхода умножителя 8 на число два з

отрицательной целой степени (умножи тель на 2) через четвертый регистр 9. В умножителе 8 на число два в отрицательной целой степени производится умножение чисел, поступающих из третьего регистра 10 на степень 2, где число к передается с первого выхода, счетчика 1 числа гармоник, вход которого- соединен с выходом дв

лителя 12 частоты, вход которого со единен с генератором 13 тактовых им пульсов 5 осуществляющих вместе со счетчиком 14 числа отсчетов, вход которого соединен с вторым выходом

счетчика 11 числа гармоник, управление всего устроз ства.

Устройство работает следующим образом.

Анализатор реализует вычислитель™

пый процесс, аналогичный формуле (1) При этом только VJ е - , применяе-° мое в дискретном преобразовании Фу рье (ДПФ). заменяемом па целое и порядка N .

Формулу (1) можно записать в виде

.,(m- l-:-rU(, (i)

где -п означает п по модулю N .

Совокупность блоков П-13, синхронизирующих работу устройства, вырабатывает тактовые импульсы так, что смена информации в аналого-цифровом преобразователе, сумматоре 2, блоке 3 оперативной памяти и первом реги c/i pg 4 происходит в :i раз реже, чем в остальных блоках, где п - число вы- чисхсяемых коэкфициентов.

Обрабач ываемые числа в устройстве представляются в виде

Т-т ,, rri1f ТГ

, где Число

i-M

-t

целых 2- I,

чисел t ячеек оперативной разрядность b 2 .

по модулю 1 Ферма, памяти N 2

С подачей па вход устройства зна чения исследуемой функции U(m) и сигпала Начало Ц вырабатываются управ- ляюш,ие импульсы с выхода генератора 13 тактовых импульсов (ТИ) и делителя 12 частоты, счетчика 14 числа отсчетов, необкодимые для синхронизации

работы устройства. Калудый имп-ул.ьс I 1 числа гармоник производит запись приращения отсчета (U (га) -U (m- гй) в первый регистр 4, в блок 3 оператив- пой памяти записывается значение от-°

счета U(m)5 и на его вькоде появляется значение отсчета U(iT-N+l) А. Аналого-цифровой преобразователь вырабатывает код нового отсчета U(m +

+ 1) В и подае г его на вход сумматора 2 и в блок 3, На второй вход сумматора 2 с выхода Первого блока 3 оперативной памяти подано значение А. Сумматор 2 производит вычитание В-А и результат подается на информа- ционный вход первого регистра 4. В таком состоянии аналого-цифровой преобразователь , сумматор 2 и первый блок 3 оперативной памяти ос- т.аются до прихода следующего импульса счетчика 11 числа гармоник, который записьшает следующую разность в первый регистр последовательност операций повторяется.

Выход первого регистра 4 подается на первый вход сумматора 5 по модулю целого числа Ферма, на второй вход которого подаются последовательно с выхода второго блока 7 оперативной памяти через второй регистр 6 значения 8„(т-1 коэффициентов, хранимых в блоке 7. Полученная таким образом сумма s(m-l) + u(m)-U(m-ri)} для окончания вычисления по формуле (2) должна быть умножена на 2, где п - номер исследуемой гармоник и. Числа п генерируются в каждом цикле с постоянным входным отсчетом счетчиком 11 числа гармоник.

Умножение на 2 11роизводится загрузкой данных в регистр удвоенной длины, начиная с регистра-высоких порядков, заполнения нулями регистра низких порядков, сдвиге содержимого регистра удвоенной длины на п разря дов вправо и вычитании содержимого регистра высоких порядков по модулю целого числа Ферма из регистра низкого порядка. Операции сдвига и вы- читания в умножителе на числа два в отрицательной целой степени синхронизируются импульсами с делителя 12 частоты.

Формула изобретения

Устройство для анализа мгновенного спектра, содержащее сумматор, регистры, блоки оперативной памяти, генератор тактовых импульсов, делитель частоты и аналого-цифровой преобразователь , информационный вход которого является информационным входом устройства, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному вх оду первого блока оперативной памяти и первому входу сумматора, выход сумматора подключен к информационному входу первого регистра, второй вход сумматора п6дклю чен к выходу первого блока оперативной памяти, вход делителя частоты подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход делителя частоты подключен к тактовым входам второго, третьего регистров и второго блока оперативной памяти, выход третьего регистра является выходом устройства и подключен к информационному входу второго блока оперативной памяти, выход которого подключен к информационному входу второго регистра, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействи и точности, в устройство введены умножитель на число два в отрицательной целой степени, счетчик числа гармоник, счетчик числа отсчетов и сумматор по модулю числа Ферма, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго регистров, а выход сумматора по модулю числа Ферма подключен к информационному входу четвертого регистра, выход которого подключен к информационному входу умножителя на число два в отрицательной целой степени, выход делителя частоты подключен к синхронизирующему входу умножителя на число два в отрицательной целой степени и через счетчик числа гармоник к тактовым входам аналого- цифрового преобразователя, первого блока оперативной памяти, первого регистра и умножителя на число два в отрицательной целой степени, тактирующий вход умножителя на число два в отрицательной целой степени подключен к выходу генератора тактовых импульсов, вход запуска устройства подключен к входам запуска аналог цифрового преобразователя и генератора тактовых импульсов, а выход останва устройства подключен к входу останова генераторов тактовых импульсов и входу блокировки счетчика числа отсчетов .

KOffdft.

ц

блок дпраблени t

SnM

/f

Устройство для анализа мгновенного спектра относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано при решении задач корреляционной обработки информации и спе- ктрального анализа снгнгшов. Целью изобретения является снижение аппаратурных затрат и повышение быстродействия j достигаемое тем, что все вычисления выполняются в целых числах с помощью операций сдвига и сложения. Поставленная цель достигается тем, что в уст|)ойство введены умножитель на число два в отрицательной целой степени, сумматор по модулю числа Ферма, счетчик числа гармоник и счетчик числа отсчетов. 1 ил. а ю (Л ю со NPik 00 4i 00

Составитель В. Орлов Редактор Е. Копча Техред И.Попович Корректоре. Шекмар

Заказ 2987/52 Тираж 671 Подписное

ВНИИПЙ Государстренного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5

Производственно-полиграфическое предгфйятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4