Устройство для определения амплитуды и мощности спектральных составляющих комплексного сигнала Советский патент 1987 года по МПК G06F17/14 

113090372

Изобретение откосится к автомати-ного сигнала (6), который представляке и вычислительной технике, в част-ет из себя функцию дискретного преобности к устройствам для определенияразования Фурье для гармоник целой

амплитудных и мощностных параметровсигнализации при формировании дисспектральных составляющих комплексно- 5кретного преобразования Фурье (7) для

го сигнала, и может широко использо-остальных гармоник,

ваться при построении параллельных Далее, разбивая интервал суммиро спектральных анализаторов.вания в (6) и (7) на два подинтерваЦелью изобретения является упро-ла, получим щение устройства. О , 2

Дпя дальнейших рассуждений исполь- F(2p (;i , (9)

зуют следующие свойства.

Любое целое число из интервала I

0,2 можно получить из соотношения , , , , .

15F((1+4-k) 2 )2

(1+4 k) .

(1)

C;G)-e

Удк 2.

(10)

1VwV 5 Я

Для дискретного преобразования где Cf(i) ZlB(d 2 1)Сь(1)+ Фурье комплексной последовательности +jcl(i) .(11)

сигналов имеет место следующее соот- 7п / ч

„ , „„,,.Выделяя виО) действительную и мнимую

НОШ6НН6

части. получим

F(2-R)F(-R).(2)

Мощности и амплитуды отрицательной F(()-2 )2 и положительной спектральных состав- 25 ляющих гармоник комплексного сигнала равны, т.е.

M(R)M(-R), A(R)A(-R). (3)

Используя свойства (1) и (2), дис- R 2 i;ik 1 кретное преобразование Фурье комплек-30 , . Cg(.i) sin , j сной последовательности сигналов Z(i) можно переписать в виде

, ir;(t4KV 2.

-J-TTTi

)-sin

или

ЛF((1+4k)((1+4k)-2 ) + +jF ((H-Ak)-2b,

(12)

(13)

F((H-4.k)-2b yiZ(i)e , (4)

VS где , Otk62 .

Раскрывая скобки в экспоненциальной функции формулы (4), имеем

где п,. Заметим, что (10), (12) и (13) есть функция дискретного преобразования Фурье комплексной последовательности сигналов Ce(:L) для гармоник, кратньк

(5)

F((1:t4.k)(i)-e

tiO .

тт.;.2

пПе е

Разбивая интервал суммирования в

(5) на 2 подинтервалов и меняя порядок суммирования, получим:

. F(2

F((1j:4 k)- 2

BgOb

(6)

t,M:ll J (7)

B(i)ce

zg.- -vo-e

ot O

Заметим, что значение функции B(i) - есть i-я составляющая комплекс

C;G)-e

Удк 2.

(10)

F(()-2

)-sin

R 2 i;ik 1 , . Cg(.i) sin , j

или

ЛF((1+4k)((1+4k)-2 ) + +jF ((H-Ak)-2b,

где п,. Заметим, что (10), (12) и (13) есть функция дискретного преобразования Фурье комплексной последовательности сигналов Ce(:L) для гармоник, кратньк

40

целой степени двойки.

Мощность и амплитуда любой гармоники с учетом (2) и (3) определяются как - , М ( (1 +4k) 2 ) F ((1 +4k) 2 +

45 ((1+4k)-2 ,(14)

A((1+4k) 2b ((H4k)-2b .(15)

Ha фиг.1 изображена структурная f... схема устройства} на фиг.2 - структура блока суммирования-вычитания; на фиг.З - структура блока нелинейного преобразования.

Рассмотрим схему устройства для , определения амплитуды и мощности

спектральных; составляющих комплексного сигнала.

п-Ярусная схема (фиг.1) имеет две группы по 2 входов, на которые подающие комплексной последовательности сигналов Z(i) () и две группы по ( +1) выходов, на которых формируются амплитуды и мощности спектральных составляющих гармоник входного комплексного сигнала.

Устройство содержит блоки 1 суммирования-вычитания (преобразования

мулам:

Н (k)S(k)+v(k); H(k)S(k)-V(k); ,

и определяют значения дискретного преобразования Фурье для ((l+Ak)

первого рода и блоки 2 суммирования, fO 2)-й и для ((1-4k). 2)-й гармоник имеющие две группы (действительную в формулах (12) и .(13).

и мнимую) по входов и соответ,

Блок 5 нелинейного преобразования предназначен для формирования амплитуды и мощности спектральной состав- , ляющей входного комплексного сигнала и определяет значения сигналов м((1+

ственно две группы выходов, блоки косинусного 3-1 и синусного 3-2 дискретных преобразований Фурье 5 сигналов, имеющие входов и

и Я

2 выходов, блоки 4 суммирования- вычитания алгебраического суммирования, имеющие две группы по 2 входов и две группы по выходов,20 блоки 5 нелинейного преобразования, имеющие два входа и два выхода (р 1,2,...,п, , р - номер яруса схемы).ляющих комплексного сигнала, содерБлок 4 суммирования-вычитания (фиг.2) содержит вычитатели 6 и сум+4k)20 и A((1+4k)-2 в формулах (14) и (15).

формула изобретения

Устройство для определения амплитуды и мощности спектральных составматоры 7. Блок 5 нелинейного преобразования (фиг.З) содержит сумматор

жащее группу из п блоков суммирования (, N - размер преобразования), первую группу из п блоков суммирования и вычитания и N блоков нелинёй- 8, квадраторы 9 и уз.ел 10 извлечения го преобразования, причем i-й вход квадратного корня.30 . (, ) блока суммироБлок 2 суммирования предназначен вычитания первой группы сое- для формирования комплек сной после- входом j-ro блока сумми- довательности сигналов из входной рования группы и подключен к i-му вы- комплексной последовательности сиг- у у,, (j-l)-ro блока суммирова- налов по формуле .35 „цд „ вычитания первой группы, а1-й

выход разности k-ro( ,п-1 j. , блока суммирования и вычитания первой группы подключен к 1-му входу (k+lT- го блока суммирования, а т-й вход (, вход первого блока суммирования и вычитания первой группы является т-м информационным входом - устройства, причем первый и второй выходы S-ro (,N) блока нелинейного преобразования являются выходами соответственно амплитуды и мощности i-й гармоники устройства, при этом блок нелинейного преобразования содержит два квадрата, сумматор и узел извлечения квадратного корня, вход которого подключен к выходу суммато- .ра, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно , первого и второго квадраторов, входы

синусных составляющих в формуле (11). которых являются соответственно входами реальной и мнимой части числа блока нелинейного преобразования, первым и вторым выходами которого яв e4i) e(i)+( +i); Uptn

и определяет значения сумм двух сиг- 40

напов Z(i) и Z( +1) при +1; . п-1 и значении сигналов C(i) (11) в-формулах (9) и (10).

Блок 3-1 косинусного дискретного преобразования Фурье

45

F(k)G(i).cos, . .

Блок 3-2 синусного дискретного преобразования Фурье

( ) HGd). sin ;

и определяет значения косинусных и

Блоки суммирования-вычитания 4 предназначены для формирования двух групп сигналов из входной последова50

мулам:

Н (k)S(k)+v(k); H(k)S(k)-V(k); ,

Блок 5 нелинейного преобразования предназначен для формирования амплитуды и мощности спектральной состав- ляющей входного комплексного сигнала и определяет значения сигналов м((1+

ляющих комплексного сигнала, содер+4k)20 и A((1+4k)-2 в формулах (14) и (15).

формула изобретения

Устройство для определения амплитуды и мощности спектральных составразования Фурье подключены к j-м входам соответственно первой и второй группы -го блока суммирования и вычитания второй группы, причем k-e ) информационные выходы

ляются соответственно выход сумматора и выход узла извлечения квадратного корня, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит вторую бло- 5(,2

ков суммирования и вычитания, группу -го блока косинусного дискретного

блоков синусного дискретного преобра-преобразования Фурье -го блока сизования Фурье и группу блоков коси-нусного дискретного преобразования

нуснрго дискретного преобразованияФурье,-го блока косинусного дисФурье, i-й (,2 J , Ofe п-3) fOкретного преобразования Фурье, -го

информационный вход -го (,2)блока синусного дискретного преобраблока синусного дискретного преобра-зования Фурье подключены к k-м вхозования Фурье соединен с i-м инфор-дам первой и второй групп -го и

мационным входом -го блока косинус- -го блоков суммирования и вычитаного дискретного преобразования Фурье 15ния второй группы, причем k-ые выходы суммы и разности -го блока суммирования и вычитания подключены

информационные выходы блока косинус-к входам соответственно реальной и

ного дискретного преобразования Фурьемнимой частей числа k -го блока неи блока синусного дискретного преоб- .20линейного преобразования.

и подключен к i-му выходу р-го блока суммирования группы, j-ые (,2 )

разования Фурье подключены к j-м входам соответственно первой и второй группы -го блока суммирования и вычитания второй группы, причем k-e ) информационные выходы

(,2

-го блока косинусного дискретного

Изобретение относится к области .автоматики .и вычислительной техники, в частности к устройствам для определения амплитудньпс и мощностных параметров спектральных составляющих комплексного сигнала, и может быть широко использовано при построении параллельных спектральных анализаторов. Цель изобретения - упрощение устройства. Поставленная цель достигается за счет того, что устройство для определения амплитуды и мощности спектральных составляющих комплексного сигиаша состоит из группы блоков 1 суммирования и вычитания, группы блоков 2 суммирования, группы блоков 3-1 косинусного дискретного преобразования Фурье, группы блоков 3-2 синусного дискретного преобразования Фурье, группы блоков 4 суммирования и вычитания и группы блоков 3 нелинейного преобразования. 3 ил. (Л со о 00 2 со I I I

X 7

Редактор А.Ворович

Составитель А.Баранов

Техред М.Ходанич Корректор Г.Решетник

Заказ 1800/42Тираж 673Подписное

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