Цифровой анализатор спектра по функциям уолша Советский патент 1978 года по МПК G01R23/16 

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для выполнения текущего д скрет ного преобразования Фурье (ДПФ) электрических сигналов в базисной системе функций Уолша в реальном вре мени. Оно также может быть использовано в качестве генератора поднесущих колебаний на передающем конце ил системы согласования фильтров на приемном конце цифровой системы уплотнения каналов радиосвязи. Известны цифровые анализаторы спектра в базисе функций Уолша, состоящие из аналого-цифрового преобразователя, умножителя, регистра сдвига числа, накапливакодих сумматоров и регистратора 1 . Недостатком их является сложность устройства. Из известных цифровых анализаторо спектра в базисе функций Уолша наибо лее близким по технической сущности является многоканальный анализатор спектра.параллельной формы, каждый канал которого содержит согласованны дискретный фильтр для сигналов в вид функций Уолша 27 . При реализации такого N - канального цифрового анализатора спектра в азисе функций Уолыа требуется общее исло рабочих ячеек памяти, pasioe D-NZ:2 4N(W-iy, Следует отметить что операции умножения, кроме нормирования на входе, здесь фактически отсутствуют, так как .функции Радемахера принимают только значение ±1. При этом выборками функций Радемахера, иcпoльзye sыx в соответствующих каскадах каждого канала, определяется схема построения сумматора нерекурсивного каскс1да или как суммирующего устройства (+1), или как вычитающего (-1). Отсюда, вы полняемые арифметические операции сводятся лишь к сумьшрованию или вычитанию. Общее число операций сумгиирования и вычитания, которое необходимо проиаводить за время мегаду поступленнем двух соседних выборок входного сигнала, т.е. за период дискретизации Т, определяется числом сумматоров всек нерекурсивных каскадов и равно 5 rbN. (2). Недостатком параллельного {.--канального цифрового аналгазатора спект-г pa в базисе функций Уолша является большое общее число рабочих ячеек памяти и арифметических операций. Цель предлагаемого изобретения уменьшение требуемого для реализации числа ячеек памяти и числа сумматоров нерекурсивных каскадов, т.е. упрощение анализатора. Она достигается тем,, что в цифровом анализаторе спектра по функциям Уолша, содержащем последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и умножитель, нерекурсивные блоки, состоящие из линии задержки, сумматора и вычитателя, при этом входы последних объединены, а выход линии задержки соединен со вторьм входом сумматора, регистрирующий блок, подключенный к выходам нерекурсивных блоков, последние объединены парами, каждая из которых имеет общий вход, причем один из нерекурсивных блоков пары выполнен в виде связанных между собой линии задержки и сумматора, а другой - в виде линии задержки и вычитателя, общий вход первой пары блоков подключен к выходу умножителя, а общие входы других пар блоков подключены к соответствующим выходам нерекурсивных блоков прейЬщущих пар. На фиг, 1 дана структурная схема цифрового анализатора спектра; на фиг. 2 - структурная схема одного из нерекурсивных блоков. Предлагаемый цифровой анализатор спектра содержит аналого-цифровой преобразователь 1, перемнол итель 2 выборов входного сигнала, представленных в цифровой форме, на величину 1/М для нормировки спектральных коэффициентовр два первых цифровых нерекурсивных каскада 3 и 4, из них каскад 3 с суммированием отсчетов за держанной и незадержанной цепей, а каскад 4 с вычитанием из отсчетов за держанной цепи отсчетов незадержанно цепи, четыре вторых.цифровых нерекур сивных каскада 5, 6, 7 и 8 причем 5 и 7 - с суммированием, а 6 и 8 - с вычитанием, восемь третьих цифровых нерекурсивных каскадов 9, 10, 11, 12 13, 14, 15 и 16,из которых каскады 9 11, 13 и 15 шлеют суммирование отсче тов задержанной и незадержанной цепи а в каскадах 10, 12, 14 и 16 используется вычитание отсчетов незадержан ной из отсчетов задержанной цепи.. Каждый нерекурсивный каскад (фиг. содержит цифровую линию 17 задержки в задержанной цепи и схему 18 суммир вания или вычитания. Предлагаемый анализатор работает следующим образом, На вход аналого-цифрового преобра зователя 1 подается исследуемый элек рический сигнал, из которого берутся выборки. Эти выборки, представленные в цифровом коде, поступают на переножитель 2, умножаются на 1/N 1/8 далее подаются на общий вход цифроЫ.Х нерекурсивных каскадов 3 и 4 и .д. Для вычисления, например, 5-го спектрального коэффициента выборки входного сигнала должны пройти нерекурсивные каскады 4, 7 и 14. Число рабочих ячеек памяти в задержанной цепи каскада 4 должно быть равным четырем и в нем необходимо использовать схему вычитания. Число рабочих ячеек в каскаде 7 должно быть равным двум и в нем необходима схема суммирования, и, наконец, в каскаде 14 используется одна рабочая ячейка памяти и схема вычитания. Если текущее значение выборки входного сигнала анализатора спектра 9 ) , приложенного ко входу устройства 1, равно - (КТ) , где , 1, 2, .,..., то в момент поступления с выхода устройства 1 выборки с номером К N -. на выходе цифрового нерекурсивного каскада 14 (этот выход имеет номер 5) появится отсчет, равный сумме К-ой выборки и (N-1) предыдущих выборок входного сигнала, которые прошли задержанные и незадержанные цепи каскадов 4, 7 и 14 и имеют знак, соответствующий знаку коэффициента передачи результирующей цепи, по которой проходит каждая из выборокр Так, например, выборка -3 |(К-7)Т проходит задержанные цепи каскадов 4, 7 и 14 и имеет знак + Выборка S)(K-6)T проходит задержанные цепи каскадов 4 и 7 и незадержанную цепь каскада 14 и в результате имеет знак -, выборка 9|(К-5)Т проходит задержанные цепи каскадов 4 и 14 и незадержанную цепь каскада 7 и имеет результирующий знак и т .д. Предлагаемый цифровой анализатор спектра выгодно отличается от известных как по числу арифметических операций, так и по затратам памяти. В результате при одном и том же быстродействии сумматоров можно увеличить частоту дискретизации входного сигнала или при той же частоте дискретизации применить более дешевые суммирующие (вычитающие) схемы с низким быстродействием. Кроме того, можно существенно уменьшить потребное для реализации общее число рабочих ячеек оперативной памяти, а значит еще в большей степени удешевить весь анализатор спектра. Формула изобретения Цифровой анализатор спектра по функциям Уолша, содержащий последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и умножитель, нерекурсивные блоки, состоящие из линии задержки, сумматора и вычитателя, при этом входы последних объединены а выход линии задержки соединен со вторым входом сумматора, регистриру ющий блок, подключенный к выходам нерекурсивных блоков, отличающийся тем, что, с целью упро щения анализатора, нерекурсивные блоки объединены парами, каждая из которых имеет общий вход, причем один из нерекурсивных блоков пары выполнен в виде связанных между собой линии задержки и сумматора, а 4 другой - в виде линии задержки и вычитателя, общий вход первой пары блоков подключен к выходу умножителя, а общие входы других пар блоков подключены к соответствующим выходам нерекурсивных блоков предыдущих пар. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: l.H.Qelhoiier ЗЕЕЕ ttonsaction EBeclroagnetic CompatibiKitij 197L, ia,W23.i2O. 2. Трахтман A.M., Радиотехника , 1973, № 10, с.42-46.

(%г.А

фиг.2