Акустоэлектронный Фурье-процессор Советский патент 1992 года по МПК G06F15/332 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам вычисления дискретного преобразования Фурье и может быть использовано в системах радио- и гидролокации, радионавигации и связи.

Целью изобретения является повышение точности вычисления ДПФ,

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Акустоэлектронный Фурье-процессор содержит блоки памяти 1 и 2, умножители 3 и 4, блок постоянной памяти 5, цифроаналоговые преобразователи 6 и 7, аналоговые умножители 8 и 9, аналоговый сумматор 10, фильтр сжатия 11, аналоговые умножители 12 и 13, фильтры нижних частот 14 и 15, аналоговые преобразователи 16 и 17, умножители Т8 и 19, блок постоянной памяти 20, опорный генератор 21, квадратурный фазовращатель 22, блок управления 23.

Предлагаемое устройство реализует алгоритм Блюстейна в соответствии с выражением

5 fk2N-1,

Y (k, m) еj W Ј S (n, m) x

n 0

2 ч

x e

,L ,

Г) fl/ . Q

Л i

N

(1)

где Y(k,m)- к-я спектральная составляющая обрабатываемого сигнала в m-ом элементе дальности;

S(n,m)- n-я межпериодная комплексная выборка обрабатываемого сигнала m-го элемента дальности;

М - число элементом дальности;

N - число точек ДПФ.

Так как при использовании достаточно быстродействующих АЦП скорость поступления данных S(n,m) на вход Фурье-процессора можно сделать во много раз больше требуемой скорости обработки межпериод- ных выборок S (n) из одного элемента дальности, то в предлагаемом устройстве есть возможность накапливать данные S (n,m)

у

Ё

VI

сл

СЛ N3 Ю 4

no M элементам дальности Последовательная обработка данных по каждому из М элементов дальности достигается за счет двухкамерной MXN элементов (матричной) организации блоков 1 и 2 памяти (ОЗУ), при которой запись входной информации осуществляется построчно по М элементов в каждой строке, а чтение - nqcTOfl6i40BO. По- следова%лЈн6сть выборок S (n,m) в транс- формироЬаннЪм масштабе времени (за счет из постолбцового считывания с частотой записи) с выхода блоков памяти 1 и 2 поступает на входы умножителей 3 и 4, где умножается непоследовательность весовых коэффици, 5Гп2

ентов ej N , хранящуюся в блоке постоянной памяти 5 в виде косинусных и синусных составляющих Далее квадратурные составляющие последовательности

,Гп2

S(n,m) S(n,m) ej N с помощью цифро- аналоговых преобразователей 6 и 7 преобразуются в аналоговые сигналы косинусного и синусного каналов, которые затем с помощью аналоговых умножителей 8 и 9 и аналогового сумматора 10 переносятся на а)о - центральную частоту фильтра сжатия 11.

Импульсная характеристика фильтра сжатия 11 для реализации вычисления свер- тки в формуле (1) должна иметь вид

hM-TMt-qTcJe C ,

q ,035

где h0(t) - импульсная характеристика ВШП одиночного отвода ЛЗ; q - номер отвода ЛЗ;

N- число точек ДПФ;40

Тс - период считывания выборок входного сигнала из блоков памяти 1 и 2.

Исходя из его импульсной характеристики (2) фильтр сжатия 11 может быть вы- полнен в виде 2N - отводной ЛЗ на ПАВ, 45 входной преобразователь (возбудитель) и преобразователи каждого из отводов ЛЗ образованы встречно-штыревыми преобразователями (ВШП), причем все отводы ЛЗ, за исключением входного, электрически сое- 50 динены между собой, а положение р-го ВШП относительно входного определяется формулой

Л

modN

lp + , где р 0,12N-1;

V - скорость распространения 0)о - центральная частота ЛЗ,

Тс - период считывания выборок входного сигнала из блоков памяти 1 и 2;

N - число точек ДПФ.

С точки зрения обеспечения компромисса между полосой пропускания фильтра сжатия и потерями в нем, ВШП одиночного вывода ЛЗ целесообразно выполнить из двух пар штырей.

Конструктивно фильтр сжатия 11 представляет собой подложку из ниабата лития, кварца или другого материала с одним входным и 2N-1 выходными ВШП, причем последние электрически соединены между собой для суммирования откликов всех отводов ЛЗ в соответствии с формулой.

На этой же подложке с целью компенсации температурной нестабильности ДПФ, выполнена резонансная система опорного генератора 21, Из сигнала свертки с выхода фильтра сжатия 11 с помощью аналоговых умножителей 12 и 13, ФНЧ 14 и 15 выделяются квадратурные составляющие, которые затом с помощью АЦП 16 и 17 снова преобразуются в цифровую форму. С помощью умножителей 18 и 19 и блока постоянной памяти 20 выборки обрабатываемого сигнала умножаются на последователь,Гп2

ность е N .

Результат последнего умножителя и представляет собой искомое ДПФ. По сравнению с прототипом точность вычисления ДПФ у предлагаемого устройства выше примерно в 2 раза. Это достигается выполнением умножения на весовые коэффициенты

5

0

5 0

У/ it

,-)

Л п

е N , е N в цифровом виде, точность которого определяется только разрядностью применяемых блоков постоянной памяти 5 и 20 и разрядностью представления входных данных.

Формула изобретения Акустоэлектронный Фурье-процессор, содержащий четыре аналоговых умножителя, аналоговый сумматор, фильтр сжатия и опорный генератор, выходы первого и второго аналоговых умножителей подключены соответственно к первому и второму входам аналогового сумматора, выход которого подключен к входу фильтра сжатия, выход которого подключен к первым входам третьего и четвертого аналоговых умножителей, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго фильтров нижних частот, выход опорного генератора подключен к первому входу первого и второму входу третьего аналоговых умножителей, отличающийся тем, что, с целью

повышения точности, в него введены два блока памяти, два блока постоянной памяти, четыре умножителя, два цифроаналого-i вых преобразователя, квадратурный фазовращатель, два аналого-цифровых преобразователя и блок управления, выходы первого и второго блоков памяти подключены к первым входам соответственно первого и вторрго умножителей, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей выходы которых подключены соответственно к второму входу первого и первому входу второго аналоговых умножителей, выход опорного генератора подключен к тактовому входу блока управления и входу квадратурного фазовращателя, выход которого подключен к вторым входам второго и четвертого аналоговых умножителей, выходы первого и второго фильтров нижних частот подключены к информационным входам соответственно первого и второго аналого-цифровых преобразователей, выходы которых подключены к первым входам соответственно третьего и четвертого умножителей, выходы которых являются выходами соответственно косинусной и синусной составляющих процессора, первым и вторым информационными входами которого являются информационные входы соответственно первого и второго блоков памяти, адресные входы и входы управления записью считыванием которых подключены соответственно к первому адресному и первому тактовому выходам блока управления, второй адресный выход которого подключен к адресному входу первого блока постоянной

памяти, выход которого подключен к вторым входам первого и второго умножителей, третий адресный выход блока управления подключен к адресному входу третьего блока постоянной памяти, выход

которого подключен к вторым входам третьего и четвертого умножителей, а второй тактовый выход блока управления подключен к тактовым входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к устройствам вычисления дискретного преобразования Фурье, и может быть использовано в системах радио- и гидролокации, радионавигации и связи. Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит блоки памяти 1 и 2, умножители 3 и 4, блок постоянной памяти 5, ЦАП 6 и 7, аналоговые умножители 8 и 9, аналоговый сумматор 10, фильтр 11 сжатия, аналоговые умножители 12 и 13, ФНЧ 14 и 15, АЦП 16 и 17, умножители 18 и 19, блок постоянной памяти 20, опорный генератор 21, квадратурный фазовращатель 22, блок управления 23. 1 ил.