Устройство для дискретного преобразования Фурье Советский патент 1987 года по МПК G06F17/14 

1 .1290348 2

Изобретение относится к устрой- Сигнал y(t) . содержит гармоники, ствам аиалого-дискретного Фурье-пре- лежащие в частотных диапазонах 0,к1 образования и может быть использова- ,2К}, случай f 2f но в ап-паратуре предварительной об-,

работки информации на основе дискрет- « А а. +У а . ;

к .-- 7NJ-K

ного Фурье-преобразования в измери-j-i/.

тельных системах многоцелевого на-,

значения. В Ъ и + XII Цель изобретения - расширение об-j i

ласти применения за счет расширения tO/,

Сигнал yltj содержит гармоники-,

анализируемого диапазона спектра ча-г

лежащиев частотных диапазонах I О, N

стот исследуемых сигналов при неиз- fm оппГом -змт

,, 2N,L2N, 3NJ, также случай

менной частоте их спектретизации. г 7f

Выражения для коэффициентов ряда ь Фурье, построенного по 2N дискретным j значениям входного сигнала y(t), при

соблюдении условия f /2f j, и случая ,

f 2f, имеют различный вид;

II

АК к -IZ a.N.-K .;

bi ,/

для случая f 2fЧ т. j. r- -к

20 В, - ) ,.;-K+L- iHJ.K.

j-1

1 ,

1 г-JL v-

. .. N 4т .N Сигнал y(t) содержит гармоники,

7fлежащие в частотных диапазонах f 0,N.

к Ч jjfro- ilikjM) 25 CN, 2Nl, 2W, 3N, 3N , AN, также

„ -„ случай f 2f .

для случая f 2fь

I .....

4J-1

A a 4-Pfa +a -) A a + a,.

K i«j+K , , 30 -- 1 , //-%

B. -п-Ьа„|-к+ ь,„ьк)- B Ъ, +i::- b «-. +гь

Jл л - лП j If ГГ a«j-KЫ

где k 1, N-1.

Второ.е слагаемое в выражении (2) Сигнал y(t} в общем случае содерпоказьшает наличие частотных иска- жит гармоники, лежащие в частотном жений коэффициентов ряда Фурье, вы- диапазоне С О, 21N, случай , званных мимикрией частот. Выражение . 21 - четцое число (2) однозначно определяет истинные „ , t-,

значения и номера гармоник (для 2н K Cl iNi+K

N), лежащих в полосах частот N, . 2N1,...,, 1-I)N,IN, которые про- . (7)

мимикрировали с k-й гармоникой. .. л--.

(k N-1), лежащей в полосе частот - . J 1

tOi N3.

Рассмотрим, какие условия являют- Сигнал y(t) в общем случае содерся достаточшдаи для разделения нало-я ит гармоники, лежащие в частотном

жеиных частот.диапазоне О, (2lfl)N, случай f : 2f

Используя выражение (2).определим - 21+1/ - нечетное число по составляющие k-й гармоники ряда Фу- „ 2f+, f t рье с учетом мимикрии частот.А а + ZZI jNi-K

Сигнал y(t) не содержит гармоникJ-i bi /дл

с номерами превышающими значение N, Ъ т.е. сигнал лежит в частотном диа- Ы пазоне .Й и выполняется условие „р совместном рассмотрении выражеf /2f, НИИ (8) - (З) очевидно, что разна сть

а-;выражеь1ий (8) и (7) однозначно опре(З)деляет все значения гармоник сигнала.

Вц Ъ.принадлежащих только интервалу час

,

II

к -IZ a.N.-K .;

bi ,/

i::- b «-. +гь

- лП j If ГГ a«j-KЫ

-

J. J 1

toT tZIN, (21+1)N, и распространяя последовательно эту операцию на выражения (7) -(3) можно получить все значения гармоник сигнала, однозначно лежащих в интервалах частот (21-1)N, 21N ,.„. О, N

Для произвольного 1 имеем

J М к wainaj+t-D V,

f М , f

(- Ч;ц1ш7)м-1) -и,

где 2N int(f/2) + (-0 k однозначно определяет истинный номер выделяемых гармоник (из числа промимикрирован- ных) в ряду Фурье,

Рассмотрим ситуацию, когда сигнал y(t) представлен выборкой мгновенных значений объемом 2 N 8. Учитывая наличие мимикрии частот, в соответствии с (2) распишем составляющие k-й гармоники Фурье-преобразования, например для , при , где 1 - количество выборок объемом 2 N, соот- ветствующих частотным диапазонам Ю, mNl, m Г, 3.

О, AJ а,; в Ъ ;

10, 2К1: А, Bj

. СО, а,, ; (Ю) Ъ,

в соответствии с (9) определим истинные значения и номера коэффициентов Фурье:

10, А а intOU) + (1)

N, . (11)

12N, АЗ- ;

О, Bj

N, В, - Bj (12)

12II, ЗИ1: В - BJ Ъ„.

В результате получаем однозначное разделение промимикрированных частот. Таким образом обеспечивается получение ряда Фурье в полосе частот I О, INj без повышения частоты временной дискретизации в раз.

5

10

5

20

30

;

35

40

45

50

.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг . 2- схема цифроаналогового йолосового фильтра; на фиг. 3 - схема блока упорядочения кодов гармоник; на фиг. А - схема узла постоянной памяти, фиг. 5 - схема первого дозатора числа импульсов; на фиг. 6 - схема второго дозатора числа импульсов; на фиг. 7 - блок-схема алгоритма определения номера гармоники.

На фиг. I обозначено: информационный вход 1, элемент 2 задержки, аналоговые фильтры 3, 4 и 5 (с полосами частот от нулевой до f , 2f , ..„Ifj соответственно), генератор 6 тактовых импульсов (с частотой следования 2f ), счетчик 7, ключ 8, цифровой фильтр 9, цифроаналоговый 10 полосовой фильтр (ЦАПФ) с входами 11-16 сигналов-эквивалентов составляющих гармоник, выходом 17 сигналов гармоник, блок 18 упорядочения кодов гармоник с входами 19, выходами 20, 21 сигналов управления, выходом 22, входами 23, 24 и 25 управления, блок 26 обработки, элементы И 27 и 28, элемент 29 задержки, вход 30 сигнала, запуска.

На фиг. 2 обозначено: цифроанало- говые преобразователи (ЦАП) 31, 32, разностные элементы 33, 34, квадраторы 35, 36, аналоговый сумматор 37.

На фиг. 3 обозначено: коммутатор

38,аналого-цифровой преобразователь

39,узел 40 памяти, узел 41 постоянной памяти с входами 42-46 и выходами 47, 48, элемент И 49, формирователь импульсов 50, элемент задержки 51, элементы ИЛИ 52 и 53, элементы

И 54, 55, элементы 56-58 задержки, элементы И 59-60, формирователи импульсов 61 и 62, элемент ИЛИ 63, триггер 64, счетчик 65, элемент НЕ 66.

На фиг. 4 обозначено: элемент задержки 67, генератор 68 тактовых импульсов, триггер 69, элементы И 70- 73, элементы ИЛИ 74-76, счетчик 77, триггеры 78 и 79, блок 80 регистров, реверсивный счетчик 81 адреса, элементы И 82, 83, триггер 84, элементы ИЛИ 86-88, триггеры 89, 90, первый дозатор 91 числа импульсов с входами 92-96 и выходами 97 и 98, второй дозатор 99 числа импульсов с входами 100-102 и выходами 103 и 104, элементы НЕ 105-107, формирователь импульсов 108, элемент 109 задержки.

На фиг. 5 обозначено: элемент ПО задержки, триггер 111, элемент И 112, элемент ИЖ 113, формирователь 114 импульсов (двухразрядный) счетчик 115, суммирующий счетчик 116, блок 117 регистров, вычитающий счетчик 118, элемент ИЛИ 1J9, элементы 120 и 12 задержки, формирователь импульсов 122, элемент И 123, триггер .124, элемент ИЛИ 25.

На фиг, 6 обозначено: элементы 126-128 задержки, суммирующий счетчик 129, блок 130 регистров, вычитающий счетчик 131, элементы ИЛИ 132. и 133, элемент 134, формирователь 135 импульсов, триггер 136,

Устройство работает следующим образом.

По внещнему сигналу запуска (вход 30) блоки устройства переключаются в исходное состояние и с задержкой в элементе 2 деблокируется ключ 8, Импульсы дискретизации генератора 6 начинают поступать в цифровые фильтры (ЦФ). При этом вьшолняется 2 N отсчетов измеряемой величины. Количество отсчетов задают емкостью счетчика 7. После начала последнего отсчета выходной сигнал счетчика 7 блокирует ключ 8 и начинается обра-. ботка полученных данных во всех ЦФ 9, В результате обработки получают коды А., В составляющих гармоник - дискретного Фурье-преобраэователя в соответствии с вьфажением (З), ко- торые хранятся в памяти ЦФ, Количество ЦФ равно N в соответствии с изложенным выше алгоритмом.

После заверщения обработки и запоминания кодов ЦФ на выходе элемен- та И 27 формируется соответствующий единичный сигнал, который передается в блок 18 упорядочения кодов гармоник. По этому сигналу блок 18 переключается в исходное состояние, пос- ле чего формируется на выходе 20 сигнал управления, которым из памяти всех ЦФ считываются в выходные регистры ЦФ коды гармоник А, В ,,,. ,,., А, , в, , где верхние индексы характеризуют номер канала полосы частот анализа, заданных аналоговыми фильтрами 3, 4 и 5. Гармоники В со- ответствГуют синусным, А - косинусным составляющим ряда разложения,

В первом канапе ofcyTCTByeT эффек наложения частот и на выходе ЦФ с входным.фильтром 3 по мере поступления сигналов управления (считывания) с вь0:ода 20 блока 18 появляются по- сттедовательно коды гармоник от А и В, до А и о Соответственно равные истинные гармоники а, и Ъ

О . - К

в соответствии с выражением (3) и вьщгеприведенным примером разложения.

На выходах остальных ЦФ, начиная со второго, по сигналу считывания блока 18 устанавливаются коды наложенных гармоник А| и Ъ , где j 2, 1. По первому сигналу считывания появляются коды А, и в,.

Для разделения наложенных гармоник в каждом из частотных каналов анализа использованы цифроаналоговые полосовые фильтры 10, схема которого представлена на фиг, 2 Г Коды, соответствующие смесям синусных и косинусных составляющих гармоник, поступают по двум различным входам ЦАПФ на соответствующие ПАП 31 и 32 в каждом полосовом фильтре, где преобразуются в эквивалентные напряжения. Далее, операции разделения сигналов напряжения на сигналы, которые эквивалентны отдельным гармоническим составляющим спектра, вьтолняются в соответствии с вьфажением (4) и рассмотренным примером. Для этого используются разностные элементы 33 и 34 в каждом полосовом фильтре и далее квадрировани- ем и суммированием известным образом определяются квадраты коэффициента (далее коэффициенты) гармоник. Эти гармоники в аналоговом виде представляются на выходах 17 всех полосовых фильтров.

По каждому сигналу конца установления кодов на выходах ЦФ, формируемому элементом И 28, с задержкой по времени в элементе 29, необходимой для обработки сигналов в полосовых фильтрах, выполняются последовательный опрос и обработка блоком I8 выходных сигналов полосовых фильтров.

Блок 18 работает следующим образом.

Он переключается в исходное состояние с появлением на входе 23 блока ,18 сигнала конца обработки данных цифровыми фильтрами. По этому сигналу элементом 62 блока формируется сигнал ,цля сброса в нулевое состояние АВД 39, блока памяти 40, элементов блока формирования номера гармоники, триггера 64 и счетчика 65, Сброс перечисленных элементов, и узлов выполняется только один раз по упомянутому сигналу с началом выделения отдельных гармоник. Сигналом формирователя 61, переданным на выход 20 блока, переключаются также в исходное состояние сканатор и ряд элементов блока 41. В последующем формирование сигнала сброса сканато- ра и элементов блока 41 производится перед каждым новым циклом опроса цифровых фильтров 9 о В исходном состоянии сканатора открыт его первый канал , а сигнал на его выходе, к которому подсоединен элемент И 54,

включения последнего 1-го канала сканаторао С включением последнего канала сканатора на его соответствующем выходе появляется единичный . сигнал, которым деблокируется элемент И 54. Сигнал записи данных последнего канала в блок памяти с выхода элемента временной задержки 51 через деблокированный элемент И 54 О и элемент ИЛИ 53 передается на выход 20 блока 18о Этим сигналом в блоке 18 соответствующие элементы блока 41 переключаются в состояние, необходимое для начала текущего цикла опредеравен нулю. Единичное значение этого -5 ления номеров гармоник, сканатор пе- сигнала является признаком включения реключается на первый и одновремен- последнего канала сканатора. Сиг- но, по сигналу с выхода элемента И54, нал на выходе 20 блока 18 передается переданному через элемент ИЛИ 63, в цифровые фильтры в качестве сигнала переключается в нулевое состояние считывания. После установления сигна-20 триггер 64о блокируя элемент И 59 лов на выходе цифроаналоговых полосо- для передачи сигнала переключения вых фильтров, с появлением сигнала на входе 24 блока 18 переключается триггер 64 и деблокирует элемент И 59. Одновременно по изменению вы- ходного сигнала триггера формирователем 62 формируется сигнал запуска АЦП. После конца цикла аналого-цифрового преобразования и формирования номера гармоники блоком 41 на элемент-30 в цифровые фильтры 9 и начинается И 49 поступают соответствующие еди- очередной цикл выделения гармоник ничные сигналы. С поступлением по- описанным способом Сигнал начала следнего из этих сигналов элементом каждого из этих циклов, поступающих 50 формируется сигнал записи (переда- °Д ° подсчитьшает в ется на вход 46 блока 41) кода номе- 35 этом блоке счетчик 65, емкость кото- ра гармоник, по которому в регистр Равна N - количеству кодировансканатора и запуска АЦП. Для этого сформированный элементом 50 импульсный сигнал задерживается в элементе 58 до момента блокирования элемента И 59.

I

Сигнал с выхода 20 блока 18 в качестве сигнала считывания передается

ных значений смесей гармоник, хранящихся в памяти каждого цифрового фильтра С переполнением счетчика в

адреса блока 40 памяти из счетчика адреса блока 41 считывается номер гармоники. Этот номер является адресом ячейки памяти, в которую с задержкой в элементе 51 считывается из АИД код соответствующей гармоники. Сигнал записи, формируемый элементом 50, с задержкой в элементе 58 передается через деблокированный

гер 64 переключается в исходное нулевое состояние В этом же цикле с

элемент И 59 и переключает выход коммутатора на второй вход (канал). Одновременно этот сигнал поступает в блок 41 (вход 45) для начала формирования номера следующей гармоники, а 50 значением этого сигнала блокируется ,с задержкой по времени в элементе 57, элемент И 55, что исключает появле- необходимой для переключения сканапоявлением единичного сигнала переполнения счетчика 65 инвертированным

ни1е в последующем на выходе 20 сигн ла обращения в памяти цифровых фильтров до начала очередного цикла рабо 55 ты всего обнаружителя в целом (по сигналу запуска на входе 30).

тора, передается через элемент ИЛИ 52 на запуск АЦП.

Далее кодирование, формирование номеров гармоник, запись данных в блок памяти и переключение сканатора повторяются циклически вплоть до

включения последнего 1-го канала сканаторао С включением последнего канала сканатора на его соответствующем выходе появляется единичный . сигнал, которым деблокируется элемент И 54. Сигнал записи данных последнего канала в блок памяти с выхода элемента временной задержки 51 через деблокированный элемент И 54 и элемент ИЛИ 53 передается на выход 20 блока 18о Этим сигналом в блоке 18 соответствующие элементы блока 41 переключаются в состояние, необходимое для начала текущего цикла определения номеров гармоник, сканатор пе- реключается на первый и одновремен- но, по сигналу с выхода элемента И54 переданному через элемент ИЛИ 63, переключается в нулевое состояние триггер 64о блокируя элемент И 59 для передачи сигнала переключения в цифровые фильтры 9 и начинается очередной цикл выделения гармоник описанным способом Сигнал начала каждого из этих циклов, поступающих °Д ° подсчитьшает в этом блоке счетчик 65, емкость кото- Равна N - количеству кодировансканатора и запуска АЦП. Для этого сформированный элементом 50 импульсный сигнал задерживается в элементе 58 до момента блокирования элемента И 59.

I

Сигнал с выхода 20 блока 18 в качестве сигнала считывания передается

ления номеров гармоник, сканатор пе- реключается на первый и одновремен- но, по сигналу с выхода элемента И54, переданному через элемент ИЛИ 63, переключается в нулевое состояние триггер 64о блокируя элемент И 59 для передачи сигнала переключения в цифровые фильтры 9 и начинается очередной цикл выделения гармоник описанным способом Сигнал начала каждого из этих циклов, поступающих °Д ° подсчитьшает в этом блоке счетчик 65, емкость кото- Равна N - количеству кодированных значений смесей гармоник, хранящихся в памяти каждого цифрового фильтра С переполнением счетчика в

N-M цикле с его завершением по сигналу, сформированному элементом 50, переданному через предварительно деблокированный единичными сигналами на выходах счетчика 65 и сканатора

элемент И 60 и элемент ИЛИ 63 триггер 64 переключается в исходное нулевое состояние В этом же цикле с

значением этого сигнала блокируется элемент И 55, что исключает появле-

значением этого сигнала блокируется элемент И 55, что исключает появле-

появлением единичного сигнала переполнения счетчика 65 инвертированным

значением этого сигнала блокируется элемент И 55, что исключает появле-

ни1е в последующем на выходе 20 сигнала обращения в памяти цифровых фильтров до начала очередного цикла рабо- ты всего обнаружителя в целом (по сигналу запуска на входе 30).

Сигнал с выхода 21 блока 18 в качестве сигнала готовности передается

в блок обработки 26, реализующей требуемый алгоритм обнаружения. В процессе реализации этого алгоритма блок 40 служит внеп1 1ей памятью блока обработки 26, обращение к которому выполняется по сигналам считывания (вход 25 блока 18), а коды пересылаются через выход 22 блока 18.

Блок формирования номера гармоники работает следующим образом.

По сигналу окончания обработки данных цифровыми фильтрами (выход элемента И 27 на фиг, 1)/переданному на вход 23 блока 18 и далее на вход 44 данного блока 41 все триггеры, счетчики 77 и 81 и дозаторы 91 и 99 переключаются в исходное нулевое состояние. Прк этом триггеры блокируют все элементы И, кроме элемента И 82, сигнал триггера 79 на входе которого является единичным. Сигнал переполнения на выходе счетчика 77 и сигнал на выходе 48 блока 41 равны при этом нулю. Далее сигнал с выхода элемента ИЛИ 53 передается на вход 42 и с задержкой в элементе 56 - на вход 43 блока 41. Сигнал по входу 42 блока 41 в первом цикле опроса и обработки сигналов полосовых фильтров подтверждает исходное состояние триггеров и счетчиков блока, а в последующих циклах, вплоть до N-ro, переключает указанные элементы в исходное состояние.

Сигнал, поступивший на вход 43 блока 41 с задержкой по времени в элементе 56 относительно сигнала на входе 42, необходимой для переключе-, ния в исходное состояние триггеров и счетчиков блока, передается на вход 94 доэатора 9 и вход 102 дозатора 99, а также переключает в единичное состояние триггер 89 и с задержкой в элементе 67 - триггер 69. При этом деблокируются эле;менты И 70, 83 и 85,

Задержка переключения триггера 69 элементом 67 необходима для предварительной передачи сигнала с входа 43 блока в дозаторы, в которых этот сигнал переключает ряд элементов дозаторов в исходное состояние, необходимое для выполнения каждого из циклов.

Через деблокированный элемент И 70 импульсы генератора 68 передаются в дозаторы. Номер (адрес) текущей гармоники определяют в соответствии с блок-схемой алгоритма, приведенной на 4иг. 7. Значения 1 формируются дозатором 99, а значения 2 i- дозатором 91, и записываются в ревер- счетчик 81, формирующий текущие адреса Р гармоник Исходное значение устанавливается по сигналу на входе 44 один раз переключением соответствующих элементов дозаторов, а значения устанавливается перед началом каждого очередного цикла

сбросом счетчика 81 адреса сигналом входа 42 блока 41.

В первом цикле с деблокированием элемента И 70 дозатор 99 по импульсам генератора 68 формирует число

импульсов , которое с выхода 103 дозатора через предварительно деблокированный элемент И 85 и через эле- мент ИЛИ 74 поступит на суммирующий вход счетчика 81. Тем самым в счет чике будет сформирован номер (адрес) первой гармоники. Окончание выдачи дозы ш-тульсов с выхода дозатора в реверсивный счетчик фиксируется появлением нулевого сигнала (перепад сигнала 1-0) на выходе 104 дозатора. Этот сигнал переключает триггер 90, выходной сигнал которого изменяется при этом с нулевого на единичный и поступает в элемент И 49 блока 18 (фиг. 3). С появлением единичного сигнала на выходе элемента И 49 (после завершения цикла преобразования в АЩ) сформированный элементом 50 импульс передается обратно в блок 41 на его вход 46 в качестве сигнала переписи числа-из счетчика 81 блока (см, фиг. 1) через блок 80 в адресный регистр блока 40 памяти (фиг. 3), Одновременно со считыванием числа из счетчика 81 (фиг, 4) сигнал считьта- ния со входа 46 блока переключает в нулевое состояние триггер 90 (сигнал на выходе 48 блока становится при

этом нулевым).

5 1

Одновременно с переключением ска- натора на второй канал сигнал переключения с выхода элемента И 59 (фиг, 3) поступает на вход 45 блока

0 41, По этому Сигналу (фиг, 4), пе-. - реданно1 1у на вход 96 дозатора 91 на- чинается формирование дозы импульсов , Одновременно сигнал на входе 45 через деблокированньй элемент

5 И 83 переключает триггер 84, который, в свою очередь, деблокирует элемент И 71 (на другом входе этого элемента установлен единичный сигнал - результат инвертирования элементом ну0

5

0

111290348

левого сигнала на выходе счетчика 77j и подготавливает к деблокированию элемент И 72, Через открытые элементы И .70 и 71 импульсы генератора 68 начинают поступать на суммирующий 5 вход реверсивного счетчика 81 и счетный вход счетчика 77. После прохождения 2N импульсов выходным сигналом счетчика 77 блокируется элемент И 71. Одновременно выходным единичным сиг- налом счетчика 77 деблокируется элемент И 82 и через вход 94 дозатора 91 разрешается вьщача дозы импульсов на вычитающий вход реверсивного счетчика (через деблокированный эле- 5 мент И 82, элемент И 72 при этом блокирован нулевым сигналом триггера 79). После вьмитания из содержимого реверсивного счетчика в этом

12

С поступлением импульса переписи на вход 46 блока 41 одновременно со считыванием адреса гармоники триггер

90переключается в исходное состояние и на выходе 48 устанавливается нулевой сигнал. Содержимое счетчика 77, равное 2N, остается на этом шаге цикла без изменения.

С поступлением на вход 45 очеред ного импульсного сигнала начинается очередной (в данном случае третий) шаг цикла. По этому сигналу дозатор

91начинает вновь формировать дозу импульсов 21 2, которая теперь передается через деблокированный эле-- мент И 72 на суммирующий вход счетчика 81. В момент окончания вьщачи

этой дозы появляется соответствующий сигнал на выходе 98 дозатора 91,

счетчике будет сформирован номер вто-20 котор%1м переключатся триггер 90 и рой гармоники +2N - 21 2N-1. триггер 79. Выходным сигналом тригС завершением вьщачи 21 импульсов дозатором 91 на его выходе 98 появится соответствующий сигнал с перепадом 1-0, который переключает триггер 79. Элементы НЕ 106 и 107 обеспечиЕ1ают согласование логических значений сигналов переключения триггеров 79 и 90, например по их счетным входам с периодом 0-1. Сигналом окончания выдачи дозы 21 через элемент ИЛИ 86 (сигнал на другом входе этого элемента ИЛИ равен нулю) переключается также триггер 90 и на выходе 48 блока

25

30

гера 79 (перепадом 0-1) переключится на этом шаге цикла и триггер 78, изменение выходного сигнала- которого с нулевого на единичное значение деблокирует элемент И 73. Поэтому с появлением единичного сигнала на выходе 48 блока и соответствующего импульса переписи адреса (адрес на это шаге .+ 21 2N+1) этим импульсом переписи, переданным через деблокированный элемент И 73, на данном шаг цикла счетчика 77 будет сброшен в нулевое состояние. Импульс сброса

появляется единичный сигнал, действие 35 счетчика 77 задерживается элементом которого описано выше.

При упомянутом переключении триггера 79 блокируется элемент И 82 и деблокируется элемент И 72 единичным сигналом триггера 79, что позволяет при обработке сигнала следующего канала (в данном случае сигнала на тре- .тьем входе коммутатора) передать дозу импульсов 21 (в данном цикле 21 .2) на суммирующий вход счетчика 81.

40

109 на интервал времени, необходимый для передачи кода адреса из реверсив ного счетчика 81 в память. Одновременно импульсом, появившимся на выхо де элемента И 73, триггер 78 вновь п переключается в состояние, при котором блокируется элемент И 73. После сброса счетчика 77 элемент И 71 деблокируется выходным сигналом этого счетчика и импульсы генератора 68 вновь начинают поступать в реверсив ный счетчик 81 для формирования адре са очередной (в данном случае четвер той) гармоники. Далее работа блока упорядочивания кодов гармоник повторяется аналогично описанному выше в соответствии с внутренним циклом блок-схемы алгоритма.

Изменение выходного сигнала триггера 79 на счетном входе триггера 78 с единичного на нулевое значение не приводит к переключению триггера 78 и деблокированию элемента И 73. Формирователь 108 сигнала обеспечивает в зависимости от типа используемого триггера 78 либо согласование логических значений сигнала его переключения по входу сброса, либо задержку этого сигнала- относительно момента сброса триггера 79 в исходное состояние.

48

12

С поступлением импульса переписи на вход 46 блока 41 одновременно со считыванием адреса гармоники триггер

90переключается в исходное состояние и на выходе 48 устанавливается нулевой сигнал. Содержимое счетчика 77, равное 2N, остается на этом шаге цикла без изменения.

С поступлением на вход 45 очередного импульсного сигнала начинается очередной (в данном случае третий) шаг цикла. По этому сигналу дозатор

91начинает вновь формировать дозу импульсов 21 2, которая теперь передается через деблокированный эле-- мент И 72 на суммирующий вход счетчика 81. В момент окончания вьщачи

этой дозы появляется соответствующий сигнал на выходе 98 дозатора 91,

5

0

гера 79 (перепадом 0-1) переключится на этом шаге цикла и триггер 78, изменение выходного сигнала- которого с нулевого на единичное значение деблокирует элемент И 73. Поэтому с появлением единичного сигнала на выходе 48 блока и соответствующего импульса переписи адреса (адрес на этом шаге .+ 21 2N+1) этим импульсом переписи, переданным через деблокированный элемент И 73, на данном шаге цикла счетчика 77 будет сброшен в нулевое состояние. Импульс сброса

5 счетчика 77 задерживается элементом

0

109 на интервал времени, необходимый для передачи кода адреса из реверсивного счетчика 81 в память. Одновременно импульсом, появившимся на выходе элемента И 73, триггер 78 вновь пе- переключается в состояние, при котором блокируется элемент И 73. После сброса счетчика 77 элемент И 71 деблокируется выходным сигналом этого счетчика и импульсы генератора 68 вновь начинают поступать в реверсивный счетчик 81 для формирования адреса очередной (в данном случае четвер-. той) гармоники. Далее работа блока упорядочивания кодов гармоник повторяется аналогично описанному выше в соответствии с внутренним циклом блок-схемы алгоритма.

5 После обработки сигнала последнего канала (1-й шаг цикла) в блоке 41 (фиг. 3), до записи данных на этом шаге цикла в блок памяти 40, описанным вьшзе образом формируется сигнал

131290348

на выходе элемента И 54, переключаювн

щий триггер 64. При этом блокируется передача через элемент И 59 импульса на вход 45 блока 41, а элементы этого блока по сигналам на входах 42 и 43 переключаются ,в состояния, требуемые для организации начала следующего цикла описанным способом.

Первый дозатор 91 работает следующим о.бразом. По сигналу окончания обработки данных цифровыми фильтрами 9 (фиг. 1), сформированному элементом И 27 на входе 23 блока 18 упорядочивания кодов гармоник и переданному через вход 44 блока 41 формирования номеров гармоник и далее на вход 95 дозатора 91, в исходное состояние переключаются триггер 111, суммирующий счетчик П 6 и триггер 124 первого дозатора. При этом блокируются элементы И 112 и 123. С появлением сигнала начала цикла на входе 93 первого дозатора сбрасывается в нулевое состояние счетчик 115 и с задержкой (необходимой для сброЬа счетчика 115) в элементе ПО переключается триггер 111, выходным единичным сигналом которого деблокируется элемент И 112. Импульсы, выра- батьшаемые генератором (}8, через вход 92 дозатора поступает в двухразрядный счетчик 115 (доза импульсов равна 2) и в счетчик 116„ После подсчета двух импульсов сигналом переполнения счетчика 115 переключается триггер 111 и в элементе И 112 блокируется дальнейшая до конца цикла передача импульсов на счетчики 115 и 116„

Таким образом в счетчике 116 суммируются дозы по два импульса в каж- дом цикле.

Формирователь 114 необходим для согласования сигналов переключения триггера П1. С поступлением на вход 96 сигнала шага в цикле (начиная со второго шага) по этому сигналу сбра- сьшается нуль содержимое вычитающего счетчика 118 и с задержкой в элементе 120 (необходимой для упомянутого сброса) в вычитающий счетчик переносится через блок 117 элементов переписи содержимое суммирующего счетчика 116. Далее, с задержкой в элемен-55 разования Фурье, содержащее генератор

те 121, необходимой для переписи,тактовьк импульсов, выход которого

переключается триггер 124, выходнойподключ«гн к первому входу ключа, высигнал которого подготавливает к де-ход которого подключен к входу оконблокированию элемент И 123.чания ввода информации первого блока

14

0

0

С появлением на входе 94 сигнала переполнения счетчика 77 элемент И 123 дозатора деблокируется и через него на вход вычитающего счетчика 118 начинают поступать импульсы со входа 92 этого дозатора. Одновременно эти импульсы с выхода элемента И 123 передаются на выход 97 дозатора.

Когда содержимое счетчика 118 станет нулевым, сигнал на выходе элемента ИЛИ 119 (его входы подсоединены к выходам ячеек счетчика) также изменится с единичного на нулевой.

5 Сформированным при этом в элементе 122 импульсом переключения триггер 124 и заблокирует элемент И 123„ Доза (количество) импульсов, передаваемых на выход 97 определяется в , каждом цикле содержимым суммирующего счетчика 116. На каждом шаге цикла работа дозатора происходит по сигналам, поступающим на входы 94 и 96 аналогично описанному. С приходом

на вход 93 сигнала начала текущего цикла работы этого дозатора очередная доза импульсов суммируется с накоплением в предыдущих циклах содержимым счетчика 116. Второй дозатор работает аналогично, но имеет более простую схему, так как количество дозируемых им импульсов в калсдом цикле уве- личивается на один импульс, а доза импульсов, выдаваемая им на выход

5 103, формируется и выдается только на первом шаге каждого текущего цикла по сигналу на его входе 101. Сигнал сброса, соответствующий окончанию обработки данных цифровыми фильтрами, поступает во втором дозаторе на вход 102 и сбрасывает в нулевое состояние TOJlbKO суммирующий счетчик 129.

Сброс вычитающего счетчика 131 в нулевое состояние и переключение триггера, при котором деблокируется элемент И 133 и начинается формирование дозы импульсов, происходит по сигналу начала цикла, поступающему на вход 101.

Ф о:..р м ула изобретения Устройство для дискретного преоб0

0

5

0

51290348

преобразования Фурье и счетному входу счетчика, выход переполнения которого подключен к зторо му входу ключа, третий вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, 5 вход которого объединен с входом- сброса счетчика и входом начальной установки первого блока преобразования Фурье и является входом запуска устройства, информационный вход кото- О рого подключен к входу первого аналогового фильтра, выход которого подключен к информационному входу первого блока преобразования Фурье, о т- личающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет расширения диапазона анализируемых частот, в него введены Z-1 аналоговых фильтров (1 - число каналов), 1-1 блоков преобразования Фурье, 1 цифроаналоговых полосовых фильтров, второй элемент задержки, два элемента И и блок упорядочения кодов, причем выход ключа подключен к входу окончания ввода информации 1-го (i 2, l) блока преобразования Фурье, информационный вход которого подключен к выходу i-ro аналогового фильтра, вход которого подключен к информационному

15

20

25

16

теля импульсов, узел памяти, узел постоянной памяти, счетчик, триггер, три элемента ИЛИ, пять элементов И, четыре элемента задержки, элемент НЕ и аналого-цифровой преобразователь, информационный выход которого под- . ключей к информационному входу, узел памяти, адресной вход которого подключен к первому выходу узла постоянной памяти, второй выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к входу первого формирователя импульсов, выход которого подключен к входам первого и второго элементов задержки, первому адресному входу узла постоянной памяти и первому входу второго элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому установочному входу триггера, выход которого подключен к входу второго формирователя импульсов и первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к второму адресному входу узла постоянной памяти, входу третьег го элемента задержки и первому управляющему входу коммутатора, первый

35

40

входу фильтра, вход запуска которого выход которого подключен к информа- подключен к входу начальной установки, i-ro блока преобразования Фурье, выход окончания вычислений j J-ro (j 2, 1), блока преобразования Фурье подключен к j-му входу первого эле мента И, выход которого подключен к первому управляющему входу блока упо рядочения кода, j-ый информационный вхрд которого подключен к информаци ,онному выходу J-ro цифроаналогового полосового фильтра, информационные

.входы реальной и мнимой частей кото:;рого подключены к выходам соответст. венно реальной и мнимой частей j-го блока преобразования Фурье, выход синхронизации которого подключен к j-му входу второго элемента И, выход которого подключен к входу второго элемента задержки, выход которого подключен к второму управляющему входу блока упорядочения кодов, управляющий выход которого подключен к входу синхронизации j-го блока преобразования Фурье, а информационный выход блока упорядочения кодов яв- 55 ляется информационным выходом устройства, причем блок упорядочения кодов содержит коммутатор, три формирова45

50

ционному входу аналого-цифрового преобразователя, выход 9кончания преобразования которого подключен к второму входу первого элемента И, первый управляющий вход блока под- ключен к входу третьего формирователя импульсов, выход которого подключен к входам обнуления счетчика и узла памяти, третьему адресному ., входу узла постоянной памяти, второму входу первого элемента ИЛИ, первому входу второго элемента ИЛИ и входу сброса аналого-цифрового преобразователя, вход запуска которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно третьего элемента задержки и второго формирователя импульсов, выход первого элемента задержки подключен к управляющему входу узла памяти и первому входу четвертого элемента И, выход которого подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ и второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу пятого элемента И, второму управляющему входу коммутатора, входу четвертого эле

О

5

0

5

16

теля импульсов, узел памяти, узел постоянной памяти, счетчик, триггер, три элемента ИЛИ, пять элементов И, четыре элемента задержки, элемент НЕ и аналого-цифровой преобразователь, информационный выход которого под- . ключей к информационному входу, узел памяти, адресной вход которого подключен к первому выходу узла постоянной памяти, второй выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к входу первого формирователя импульсов, выход которого подключен к входам первого и второго элементов задержки, первому адресному входу узла постоянной памяти и первому входу второго элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому установочному входу триггера, выход которого подключен к входу второго формирователя импульсов и первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к второму адресному входу узла постоянной памяти, входу третьег го элемента задержки и первому управляющему входу коммутатора, первый

выход которого подключен к информа-

ционному входу аналого-цифрового преобразователя, выход 9кончания преобразования которого подключен к второму входу первого элемента И, первый управляющий вход блока под- ключен к входу третьего формирователя импульсов, выход которого подключен к входам обнуления счетчика и узла памяти, третьему адресному ., входу узла постоянной памяти, второму входу первого элемента ИЛИ, первому входу второго элемента ИЛИ и входу сброса аналого-цифрового преобразователя, вход запуска которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно третьего элемента задержки и второго формирователя импульсов, выход первого элемента задержки подключен к управляющему входу узла памяти и первому входу четвертого элемента И, выход которого подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ и второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу пятого элемента И, второму управляющему входу коммутатора, входу четвертого элемента задержки и четвертому адресному входу узла постоянной памяти, пятый адресный вход которого подключен к выходу четвертого элемента задержки, второй управляющий вход блока подклю- чен к второму установочному входу триггера и счетному входу счетчика, выход переполнения которого подключен к второму входу второго элемента И и входу элемента НЕ, выход которого подключен к второму входу пятого эле

15

мента И, выход которого является уп равляюйсим выходом блока, j-M информационным входом которого является j-й информационный вход коммутатора, второй выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И и третьему входу второго элемента И, выход.второго элемента задержки подключен к второму входу третьего элемента И, а информационный выход уэла памяти является информационным дом блока.

16

Фиг. 2

г.З

2S П

Изобретение относится к устройствам аиалого-дискретного Фурье-преобразования и может быть использовано в аппаратуре предварительной об - работки информации на основе дискретного Фурье-преобразования в измерительных системах многоцелевого назначения. Цель изобретения - расширег ние области применения за счет расширения анализируемого диапазона спектра частот исследуемых сигналов при неизменной частоте их спектрети- зации. Устройство содержит элементы задержки, аналоговые фильтры, генератор тактовых импульсов, счетчик, ключ, цифровой фильтр, цифроаналого- вый полосовой фильтр, блок упорядочения кодов гармоник, блок обработки и элементы И. Б данном устройстве реализована возможность разделения, промимикрированных частот и определе-; ние истинных значений и номеров получаемых гармоник, что позволяет достигнуть цели изобретения. 7 ил. с S ел to со о 00 4: СХ)

Фиг 5

т

т

Составитель А. Баранов Редактор Ю. Петрушке Техред Л.Сердюкова Корректор М. Пожо

7904/48

Тираж 673 Подписное ВНИИПИ 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

(Монец