Устройство для цифровой обработки сигналов Советский патент 1986 года по МПК G06F17/14 

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для обработки сигналов в аппаратуре

различного назначения.

Принцип eйcтвия известных устройств основан на том, что КФ R(T) случайного сигнала X(t) разлагается н ряд по некоторой ортонормированной в интервале (0,оо.) системе функищй } причем коэффициенты разложения А ,,2,.., вычисляются ,с помощью соотношения

А M(XCt) X( L) (L)H(t)c/L)

Xк

Ц)

где М - символ математического ожидания; (t)- нормирующая функция (вес.) ,

относительно которой ортогональна

I система функций (ч (Г)} :j Р () (1}

fp( L )dt , где - символ- Кроне- кера. а КФ представлена в виде

RC

К-1

.

(2)

При этом относительно исследуемых сигналов X(t) предполагается, что ОНИ удовлетворяют условиям стационарности и эргодичности, т.е. условиям, обеспечивающим законность представления коэсМ)Ициентов разложения А

fS

в виде (1), При этом подынтегральное выражение из (1);

S (t)HX(t-t)4,(t)p(l)dT (3) к j

D

представляет выходной сигнал линейного фильтра с импульсной характеристикой

- . h((t)(r),

что позволяет реализовать такую аппаратуру на базе фильтров с импульсным характеристиками вида

h(t) и Ч(Г), .

Цель изобретения - повьшение точности измерения.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 вычисления быстрого преобразования Фурье 1 , накапливающий сумматор 2, блок 3 определения максимального числа, блок 4 извлечения квадратного корня, умножитель 5, накапливающий сумматор 6, генератор 7 экспоненциальных функций 5 накапливающие умножители 8 и 9, делитель 10, сумматоры 11 и 12.

Принцип действия устройства основан на том, что спектральная плот0

5

0

0

5

40

S(cJ)

(4)

ность (СП) стационарных случайных сигналов описывается четной дробно- рациональной функцией частоты ciJ:

РМ

q(aJ)

где P(uJ), Q(i.J) - полиномы, причем степень полинома Р (и) меньше степени полинома Q( - - ) , и

h

Q (uJ) П (uJ 2 +а).2 ) .

Как известно, любая рациональная функция разлагается на простые дроби

вида jj--ij- (5) (считая, что корни попблинома Q(J) имеют кратность 1), так что им отвечают (при преобразовании Фурье) составляющие КФ вида А. е .

Корни полинома Q(J), т.е. полюса S(ciJ) из (4), - комплексные, но для оценки их действительной части можно использовать значения частот пиков (выбросов) оценок спектральной плотности мощности случайного сигнала, т.е. значения ijJ, точек max S(aJ), где S(aJ) - оценка спектральной плотности мощности.

По известным значениям oJ, , i 1 ,n можно определить систему ортогональных фильтров с частотными характерис- Р (oJ) (с полюсами oJ,- ,jJ,0, ,п) вида

(- -.l). ..(oJ-aJ -i)

rt / 1 - J Т I

- 24 (+: д::; 1ц:-1;у- При разложении рациональных дробей вида (4) на простые множители вида (5) коэффициенты разложения А находятся по соотношению

А -( QCuJ)

uj

(6)

5

0 5

Зависимость (6) для характеристик )) вида (5) записывается (с точностью до коэффициента пропорциональности) :

fi -4-co.) i

к

П (.)

(7)

На основании сказанного принцип действия устройства состоит в следующем.

По входному сигналу X(t) с помощью процедуры 5ПФ оценивается спектральная плотность мощности S(J) входного сигнала (блоки 1 и 2) , по которой измеряются частоты uJ, , , П выбросов (блок 3), определяющие коэффициенты затухания сигналов

генератора 7. Кроме того, их значения поступают в сумматоры Пи 12 и в блок 4 извлечения корня, после чего с помощью умножителей 8 и 9, делителя 10 и умножителя 5 определяются коэффициенты А по зависимости (12).

Так как одновременно сигналы а

поступают на вход генератора 7, на выходе которого образуются напряже- то по ним в умножителе 5

кия е

-uJ.

образуются сигналы так, что сумматор 6 на выходе устройства определяет КФ

R(r)

К--1

Из описания принципа работы устроства ясно, что его параметры (параметры o(, aJ., ) , определяющие характеристики генераторов экспоненц альных сигналов, их коэффициенты затухания и число п в разложении, изменяются в зависимости от входных сигналов, что определяет адаптивньй механизм его работы.

Формула изобретения

Устройство для цифровой обработки сигналов, содержащее умножитель, выход которого подключен к входу первого накапливающего сумматора, вьгход которого является информационным выходом устройства, отли-чаю- 1Щ е в с я тем, что, с целью повыше

10

15

0

5

0

ния точности, в него введены делитель, генератор экспоненциальных функций, первый и второй накапливающие умножи-- тели, первый и второй сумматоры, блок извлечения квадратного корня, Ьлок определения максимального числа, второй накапливающий сумматор и блок вычисления быстрого преобразования Фурье, информационный выход которого подключен к входу второго накапливающего сумматора, выход которого подключен к входу блока определения макс 1мального числа, выход которого подключен к первым входам первого и второго сумматоров, входу блока извлечения квадратного корня и входу задания номера экспоненциальной функции генератора экспоненциальных функций, выход которого подключен к пер- . вомувходу умножителя, второй йход которого подключен к выходу делителя, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго накапливающих умножителей, входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго сумматоров, вторые входы которых объединены и являются входом задания частоты устройства, выход блока извлечения квадратного -корн я подключен к третьему входу умножителя, а информационный, вход блока вычисления быстрого преобразования Фу- рье является информационным входом устройства.

Составитель А.Баранов Редактор С.Патрушева Техред О.Гортвай Корректор О.Луговая

Заказ 4326/50 Тираж 671Подписное

ВШИПИ Государственного комитета СССР

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

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