Цифровой спектроанализатор Советский патент 1978 года по МПК G06F17/18 

iiK,iincjiijiioro процесса и устропспк- кршю,Urr к су1цсчТ15ен;(ому сокращсмшю упиаратур 1ы затрат и обеспечивает обработку данных 8 реальном масштабе в)емени.

Ф гкцгог1а.ч1и1ая схема цифрового спектрош алнзатора :редставле 1а на чертеже.

Она содержит ападого-цифровые преобразовате.ти и 2, блоки вьлчис.чепмя еред 1е1о а|)г|фметп еского 3. 4, за.иомниа.юпип регистр 5, Ц||ф) 1-еиерато{) фхикщи «корреляцпоиИ01Ч) (jKiia fi, цифровой генератор гармспически.х (} 11кц1 | 1 7, блок вероят.остиого округ.чеппя 8, блок умножения знаков Ч11се,т 9, блок матрипктго М11Ожеиия Ш, блок вероятностного округления 11, блок дииамической памяти 12, б:юк иероятиост-ного округления 13, запомипаюиитй регистр Ы, еу гматор иараллельиого тииа 15, блок оценки порядка числа 16, блок иорма.пизацнн Ч1;ее,ч 17, блок дииамической памяти 18, веитили 9 -44- и логические схемы ИЛИ 45 --50.

Последовательиоетв станов )аботы устройства еледу1ОИ1ая:

I этап.

Вычпслеиие матожидапиГ /./.Y, /п,, и .момепт iioii фуикции Afv,/(T). Если обрабатч юается Ю.тько одиа функция -- х(1) (сигналы поступают па вход аиалого-цисррового преобразователя 1), то открыты вепт11лн 19 и 21. Тогда в блоках 3 п 4 вычис.тяется одно и то же зпачеиие -- /Пд-. 1:сли на вход ует)01 кпч5а иоступагот две фуцкции x{t) и y(i), то в блоке 3 BBIчисляется //г.-о а в блоке 4 - ш. Аиалогичпо определяется содержание ирмемного регпетра 5. Одновременио каждое число, соответствующее зиачеиню функц1- п x(i), записывается в последиюю ч :словую ячейку блока диламичсской памяти 12, после чего иачимастся цикл умножения Ч11ела, хранягцегося в запоминающем регистре 5 поочередно иа нее числа, храHHuuiecH в 12. миожае.мые чнсл; предварительно окр гляю1ся в блоках вероятностного округления 8 и 13 каждое до / разрядов, а в блоке 10 комбинация входи1)1х чисел дешифрируетея в течеиие одиого такта.

Необходимость в вероятностном округленш обтзяеиястся, во-иервых, тем, что только при относительио небо.тьшом количест1 е разрядов умножаемых чиеел (7 3---1) блок 10 остается еще конструктивно проетым, во-)ггорых, .тем, что прп вероятностном округлении накопление ошибок окру1ленпя нракт 1чески исключается- результат умножения с вход.а блока 10 через вентиль 29 иостуиает в ()/IOK 11, где снова округляется rs зависимости от длины 15хсдного ряда до I, 2, 3. 2/ разрядо -;. Так, наирнмер, если выбрано , / 3, то нрн длине входного ряда (N), равпом 256, в блоке 11 чнсла не округляются и nociyniaiOT к сумматор параллельного типа 15. Прн -V 512 в блоке 11

числа окру1;тяются до )ядиых. при -- до четырехразр;;.тных н т. .т. Наконец, iijiH Л--:8192 I-; блоке 11 чнс.та округ.чяются до одноразрядных. Нсред считыванием числг из б.тока 11 в б,ток 15 is и(;(медний запоснтся нз -бло1 а 18 х|)аи1Н1Ц еес.я та.м число. Циркуляция содержн ого б.тока 18 iio цени обратной связи (через б.чок 15) оеуьцеетвляется сиихронно с цирк тяцией чисел в блоке 12.

Таким образом, но мере постуи.тсиия потока чиеел, соот.ететв чо)днх з.чачениям входной (|)ч КЦ1п, н блоке 18 будут иака1гтиватьея зпачення на|1ных и юпзвс-депн, кот0)ые носле дслення и;) общее количество чие(т входфункции - Л/у.г(т) И.) M,V,,(T).

После I yiana устройство отключается от входных цеие| до окоичании всех нос,тедую1П,ИХ ВЫЧНС...

IIэтап.

Вьншслеиие нроизведсиня (m,f-m,j н.ти (m.v-Пд.). С цес;ью сохране1м:я за.. точности вычие; еинй ко.мнчество циклов множсння выбирается таким, чтобы результат составлял /; разрядов (при указанных выше значениях н , количеств) циклов )ав11О 25G). )Тат мнoжeнн i в течение iseex циклов иаканлнвае1х-я в б.токс 15 и переииеывается затем i; б.ток 11.

IIIэтап.

Вьнпкмеиие корре,тян.нонпой (|)ч1кцн,ч.

Нз момептной функпии Лтл-/,(т), хранящегося в блоке Д1н амичееко 1 на.гятт 18, вычитаетея значение m.,.//;,, (или пг). Нрн этом числа нз блока 18 поочередно иост нают в еуммато) параллельного Т1гиа. в котором и осуществляется оиерация 1зычитання.

Результат в виде зиачеиий кор.)еляи.:1онной фуикции еиова заноо-тся в блок 18.

этаи.

В блоке оиеикн норядка числа IG аиалнз р ется максима.тыюе зиаченне корреляцноп.зиачеи 1е фуикц1Г 1 , то в блоке 16 вырабатьи ается управляющий сигнал л-.тя автоматического умножения в блоке нормалцзации чиеел 17, нроходящнх через него чиеел на чнсла 1. 2, 4, 8, 16. 32, - - путем простого сдвнга ирохоля1цих чисел в сторону старших разрядов иа соответств к)шее число )ачрядов 0. 1, 2, 3, 4, 5. V этаи.

Умножение корреляциоииоГ фупкн.,П1 иа «корреляционное окно. Из блока 18 1 ООЧередио считываются значения корреляционной функции, а нз блока 6 - - .значения «корреляциоппого окпа. Нроцедура множення аналогична

выиолияемой на II этане. Отличие еоетонт лишь в том, что нз сумматора параллельного тггна 15, где накапливается результат умножения, новые значения корреляилоиной функции зап.исываются в блок 12 (3/ -етарших разрядон).

VI этап.

()уикци1 ciieKipa.ibHoii плотноВычис.чеине

сти мощпости сигнала. Для вычисления /-и составля10ш.еГ| спектра (/ 0, 1, 2,) блоком 7 при заданно.м / вырабатывается m значеиий косинусоиды ( . 2,.., т). Причем i-e III

значение косинусоиды умножается на /-е значение коррелящОиной функции, хранящейся в 12. Все умножаемые нары суммируются в блоке 15, результат, являющийся /-м значением функции спектральной плотности, заносится в блок 18. В теченпе VI этапа вычисляются все П1 зиаченнй спектра.

11 этап.

(чптываипс результатов. В зависимости от установлеипо10 режима полученные зиачения Rxx(r) и S(o)) считываются в выходные цени иоочередно и однократио либо многократно. В первом елучае сразу же носле считывания открываются входные цепи, и устройство начпнает новый цикл вычислений.

Полный етатнстичеекпй анализ (с учетом вычисления сиектра) может вестись с максимальной скоростью до 20 раз в секунду. В режиме цифровой фильтрации устройство работает следующим образом. В блоке 12 записываются нервые т значений исходиой функп.ип x(i). После этого каждое из значений хранящихся в блоке 12, умножается на значеиия сглаживающего ядра, снимаемые из блока 6. Резул1 тат умножения накапливается в блоке 15. После этого содержимое блока 15 делится на ш (нутем сдвига результата на К разрядов, ) и из пего вычитается число, хранящееся в блоке 5, разность подается на выход. В разностном сигнале x(t) будет (отфильтрована нижнечастотная составляющая. Затем содержимое блока 12 сдвигается на разряд, ири этом теряется самое первое записанное в пего число, и в устройство постх пает новое число исходного ряда X ((). Далее процедура вычислений повторяется аналогично описанному.

Ф о р м у л а изобретения

Пифровой снектроанализатор, содерлсащий аналого-цифровые нреобразователн, блоки вычисления среднего арифметического, запоминающие регистры, цифровые геиераторы гармоинческих функций, блок вычислепня функции «корреляционного окна, блокн вероятностного округления, блок умножения зиаков, блок матрично1-о умножения, блоки динамической памяти, блоки оценки порядка и нормалнзации чисел, отличающийся тем, что, с целью уирощеиня аппаратурных затрат, в него введен блок суммироваиия параллельного тнпа, причем выход первого аналого-цифрового преобразователя подключен через вентиль ко входам первого блока динамической памяти и первого блока вычисления среднего арифметического и через второй вентиль - ко входу второго блока вычисления среднего арифметического, выход второго аналого-цифрового преобразователя подключен через вентилг ко входам второго блока вычисления среднего арифметического н первого запоминающего регистра, вход первого блока вероятностного округления подключеп через элемент ИЛП к выходам блока пормализацин чисел, первого блока вычисления среднего арифметического и нервого выхода первого блока динамнческо памятн, первый выход первого блока вероятпостпого округления подключен к первому входу блока умпожеппя знаков, а второй выход первого б.тока вероятпостного округления - к иервому входу блока матричного умноження, второй вход которого подключен к первому выходу второго блока вероятностного округления, второй выход которого иодключен ко второму входу блока умножения знаков, а вход второго блока вероятностного округления через элемеит ИЛП подключеп к выходам второго блока вычисления среднего арифметического, приемного заноминающего регистра, цифрового генератора гармоннческих функцнй и блока вычисления фупкцпп «корреляционного окна, нервый вход блока суммирования параллельпого типа подключеп к выходу блока умпоження знака, второй вход через элемеит ПЛП н вентили -- к выходам первого и второго запоминающих регистров и третьего блока вероятностного округления, вход которого через вентиль иодключен к выходу блока матричного умноження, третий вход блока суммирования параллельного типа через вснтнль подключен к выходу второго блока динамическо памяти, а выход блока суммирования иараллельиого тина через соответствующие вентили-ко входам первого и второго блоков дпнамическоГ памяти, второго заиоминаюп1его регистра и к первому выходу устройства, второй выход первого блока динамнческой памятн подключен через вентн.ть и элемент ИЛП к своему второму входу и ко второму выходу устройства, выход второго блока динамической памяти подключен через Beirriiли к своему входу, ко входам блока нормализации чнсел и блока оценки порядка и к третьему выходу устройства, выход блока оценки порядка иодключен ко входу нормалнзацип чнсел и к четвертому выходу ттройства.

IIcT04n;iKH информации, нргпттые во вииманне нри эксиертизе

1.Л-вторское свидетельство СССР №-102873, кл. G OGF 15/36. 27.07.71.

2.Авторское свидетельство СССР ЛЬ 3937-М, кл. G 06F 15/36, 13.07.71.

3.Автооское свидетельство СССР Л р-152000, кл. G 06F15/36. 07.12.72.

Nrfii

Lj -g

;з0рс