Устройство для вычисления коэффициентов Фурье Советский патент 1986 года по МПК G06F17/14 

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначено для определения коэффициентов дискретного преобразования Фурье периодических сигналов при работе в реальном масштабе времени. Цель изобретения - упрощение устройства. На чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит блок 1 управления, первый 2.J и второй Z. блоки постоянной памяти, первый 3 , второй 3j, третий 3j и четвертый 3, накапли вающие сумматоры и аналого-цифровой преобразователь 4. Блок управления содержит триггер 5, генератор 6 тактовых импульсов, элемент И 7 элемент 8 задержки (триггер типа D), счетчик 9, регистр 10, сумматор П, сумматор 12 по моду лю два, информационный вход 13 устройства, вход 14 запуска, вход 15 за дания гармоник, выход 16 готовности результата, выходы 17 и 18 мнимой 1 и действительной частей результата соответственно. Устройство работает, следующим образом. По сигналу, поступающему на вход 14 запуска устройства, происходит установка в единичное состояние триг гера 5 и в начальное состояние счетчика 9, сумматора 11 блока управления аналого-цифрового преобразователя 4 следящего типа и накапливающих сумматоро1в 3-3, причем начальное состояние первого 3 и второго 3„ накапливающих сумматоров равно соответственно значению (-sinO)0, (-COS 0)-1 в дополнительном коде. На вход 15 задания гармоник блока управления поступает двоичный код Номера гармоники, который записьюает ся S регистр 10. Разрядность регистра 10 должна быть не меньше log К,где К - максимальный номер гармоники Аналоговый сигнал х (t) поступает на вход 13 аналого-цифрового преобразователя 4. Импульсы с выхода генератора 6 тактовых импульсов через элемент И 7 поступают на тактовые входы сумматора 11 блока 1 управления, первого 3 и второго 3 накапливающих сумматоров и на вход элемента В задержки. По этому сигналу содержимое регистра IО прибавляется к содержимому сумматора II и содержимое из первого 2 и второго 2 блоков памяти поступает на входы накапливающих сумматоров 3, и 3 за исключением первого такта работы устройства, когда содержимое накапливающих сумматоров 3 и не изменяется. Спустя один такт по сиг11алу с выхода элемента 8 задержки осуществляется наращивание счетчика 9, преобразование входного сигнала х (t) из аналоговой формы в дискретную аналого-цифровым преобразователем 4 и прием информации из накапливающих и 3,j в накапливающие сумматоров 3 соответственно. сумматоры 3 и 3 Разрядность сумматора 11 и счетчика 9 блока управления равна log,N. Если на выходе приращения аналогоцифрового преобразователя 4 значение сигнала равно 1 (Величина приращения входного сигнала положительная), содержимое накапливающих сумматоров 3 и 3 прибавляется к содержимому накапливающих сумматоров 3 g и 34 . . Если на выходе приращений аналого цифрового преобразователя значение сигнала равно О (величина приращения входного сигнала отрицательная), содержимое накапливающих сумматоров 3 я ri из содержимого накапливающих сумматоров ,3 и 3 . Выходы накапливающих сумматоров 3, и 3- подключены к входам накапливающих сумматоров 3j и 3, со сдвигом на г разрядов в сторону младших разрядов. В первом блоке 2 памяти записаsin(luu)), а во втоны значения f ром блоке 2, памяти - значения f cos(luu)) в интервале аргумента этих функций , где ,1, 2,..., (N-l)/4 номера отсчетов; А T/N - интервал дискретизации по времени; J- частота основной гармоники. Определение знаков. sin(iAu) и cos(, где ,1,2,..., N-I номера отсчетов, осуществляется с помощью сумматора 12 по модулю два и двух старших разрядов сумматора II блока 1 управления, которые определяют номер квадранта аргумента функций sin() и соз(1л«). Остальные разряды сумматора 11 блока управления определяют адрес значения sin(iAtjj) или соз(1-&а) ) в соответствующем блоке памяти. По достижении заданного числа отсчетов, равного N, на выходе переполнения счетчика 9 появляется сигнал, свидетельствующий о том, что в накапливающих сумматорах 3 и-3 накоплено истинное значение коэффициентов дискретного преобразования Фурье. С выхода переполнения счетчика 9 сигнал поступает на нулевой вход триггера 5 и выход 16 готовности результата устройства. Частота дискретизации входного сигнала х (t поступающего на вход 13 устройства, равна частоте генератора 6 тактовых импульсов. Алгоритм работы предлагаемого ус ройства сводится к следукяцему. Приращения, д входного сигнала в каждом такте работы устройства оп ределяются .соотношением , .-x.(t)-Xj.,.2, где X. ,х. - отсчеты входного сигна ла x(t) в (3- 1)-ом и J-OM тактах работы уст ройства; 2 - единица младшего разря да; - разрядность аналого-циф рового преобразователя 4. Коэффициенты ДПФ рав.ны: N-1 , А (Kuj):2.3 х. -005(1 -u-uJK), .Q . N-1 BCKU)) 2( где К -номер гармоники. Представив значение А(ки))и для в виде At)Xo.cos(0. ) + ... + )-uuJ, ) х„ .Sin(0-A4x)) + ... + Х , sin (N-l)ua)3 и учитьшая, что X получают А (i) д X .С+ ...-ЬйХ„., М-1 ° ° Ск;11« «5(,-л-ссу), k 6:;TTri, . . причем Cj Cj-i -cos(mj.&iO) и . Проведя аналогичные преобразования и для В(иЗ) , получают В(-1) лх„.3 + ... +ьх.,.3„., , где 5,- sin(rr, a-uj). k 0,N-jj причем Sj Sj...,-sin(m, . uTiO ), . Б устройстве вь числения Sj и С. , где j 0,N-I, вьтолняются на накапсоответливающих сумматорах ственно. .S; и е.х..С. вы Вычисление полняется на накапливающих сумматорах Зд и 3 3 -4 AX.-C.--3i9n x(t)-Xj.,, йХ- S.isightx(i)-X J-2 S- . и V 1iJ Значением Sign x(t) -xj.осуществляется задание операции Сложение или Вычитание на накапливающих сумматорах 3j и 3 . Операция 2 -t-j и Z. S выполнена путем подключения выходов накапливающих сумматоров 3 и 3 к входам накапливающих сумматои Зд соответственно со сдвиров 3 ГОМ на г разрядов в сторону младших разрядов. Управляющие входы первого 3, .и втброго 3, накапливающих сумматоров подключены к нулевому потенциалу корпуса устройства, что обеспечивает задание ими режима Вычитание. Формула изобретения Устройство для вычисления коэффициентов Фурье, содержащее триггер, выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого подключен к входу элемента задержки и тактовым входам первого и второго накапливающих сумматоров, информационные выходы которых подключены к информационным входам соответственно третьего и четвертого накапливающих сумматоров, выходы которых являются соответственно выходами реальной и мнимой частей устройства, выход элемента задержки подключен к тактовым входам третьего и четвертого накапливающих сумматоров и счетнойу входу счетчика, выход переполнения которого является выходом готовности устройства и подключен к входу установки в О триггера, вход установки в 1 которого объединен с входами обнуления счетчика первого, второго, третьего и четвертого накапливающих сумматоров и является входом запуска устройства, а второй вход элемента И подключен к выходу генератора тактовых импульсов, отличающееся тем, что, с целью упро|щения, оно содержит регистр, пятый накапливающий сумматор, сумматор по

модулю два, первый и второй , « постоянной памяти и аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к входам разрешения приема информации третьего и четвертоГ.о накапливающих сумматоров, выход элемента задержки и вход запуска устройства подключены соответственно к тактовому входу и входу обнуления аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого является информационным входом устройства, вход задания гармоник устройства подключен к информационному входу регистра, выход которого подключен к информационному входу пятого накапливающего сумматора, выход п-го разряда (п-разрядность) которого подключен к знаковому входу первого накапливающего сумматора и пер- 20 запуска устройства.

вому входу сумматора по модулю два, второй вход которого подключен к выходу (n-l)-ro разряда пятого накаплдвающего сумматора, выход i-ro (i

«1, ri-2) разряда которого подк;пбЧеН к входам и-х разрядов адреса первого и второго блоков постоянной памяти, выходы которых подключены к информационным входам соответственно

первого и второго накапливающих сумматоров, знаковый вход второго накапливающего сумматора подключен к выходу сумматора по модулю два, тактовый вход пятого накапливающего

сумматора объединен с входами считывания первого и второго блоков постоянной памяти и подключен к выходу злемента И, а вход обнуления пятого накапливающего сумматора - к входу

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, ;предназначе1 о для определенйя козффициентов дискретного преобразования Фурье периодических сигналов при работе в реальном масштабе времени. Цель изобретения упрощение устройства. Поставленная цель достигается за счет того, что устройство для вьмисления козффици- . ентов Фурье содержит блок управления I, блоки 2., 2,j постоянной памяти, накапливающие сумматоры 3. - 3 и аналого-цифровой преобразователь 4, а блок управления - триггер 5, генератор 6 тактовых импульсов, элемент 7 И, злемент 8 задержки, счетчик 9, в регистр 10, сумматор 12 по модулю два, сумматор 11. 1 ил.. 10 СО со