Устройство для вычисления свертки функций Советский патент 1979 года по МПК G06G7/19 

Изобретение относится к области дискретно-аналоговой специализированной вычислительной техники и может быть использовано в радиотехнике электросвязи и измерительной технике для вычисления свертки функций. Кроме того, оно может быть использо вано в радиолокационных и гидроакустических устройствах и систолах связи для обнаружения, обработки я опо навания сигналов и при исследованин систем автс 4атического регулирования Известно устройство для вышслени свертки функций IJ, в котор « для создания обратного хода времени в од ной из свертываемых функций использу ется считьшание функции с графиков или магнитной ленты с замедлением. Наиболее близким техническим реше нк&л к ааннсму изобретению является устройство для вычисления свертки функций 2, содержащее блок управления, первый выход которого соедине со входом генератора импульсов/ и линию задержки, состоящую из последовательно соединенных ячеек памяти, выход каждой из которых соединен со входом последукмей ячейки памяти и первьгм входом соответствующего блока умножения. Дедостаткaf«i известных устройств является низкая точность вычислений и ограниченный частотой диапазон. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия устройства. Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит распределитель, сумматор, блок преобразования частоты, масштабный блок и блоки памяти по числу блоков умножения, входы всех блоков памяти соединены с первьм входом масштабного блока, второй выход которого соединен со входом первой ячейки памяти линии задержки, третий выход - с первым входом блока преобразования частоты, а его вход является входом устройства, управляюсщй вход каждого блока памяти соединен с выходом распределителя, управляющий вход каждой ячейки памяти линии задержки соединен с выходом генератора импульсов, дополнительный выход которого соединен со входом распределителя, выход каждого блока памяти соединен со вторь 1 входом соответствукадего блока умножения, выход которого подключен ко входу сумматора, дополнительный вход масштабного блока соединен со вторьм выходом блока управления, второй вход блока преобразования частоты соединен с выходом сумматора, а его выход является выходом устройства. На фиг, 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - схема ячейки памяти. Устройство для вычисления свертки функций содержит блок управления 1, первый выход которого соединен со входом генератора импуль сов 2, линию задержки 3, состоящую из последовательно соединенных ячеек памяти 4) - 4f), выход каждой из которых сое;инен со входом последующей ячейки памяти и первым входом соответствующего блока умножения 5н. Кроме того, устройство содержит распределитель 6, сумматор 7, блок преобразования частоты 8, масштабный блок 9 и блоки памяти 10.- 10. Один из возможных вариантов выпол нения ячейки памяти 4 приведен на фиг. 2. Ячейка памяти 4 содержит аналоговые ключи 11, и llj записи, аналоговые ключи I2i и 1 2 2 считывания, аналоговые ключи 13 и 13 ускорения раз ряда накопительных элементов,запоминающие конденсаторы 14-5 и 14gH опе рационный усилитель 5 с большимвходным : и малым выходньв сопротив лениями. При этом попарно соединенны управляющие входы аналоговых ключей 13 и 12г., Ill 122., 13г и 12, ll 12 подключены соответственно к пер вому, второму, третьему и четвертом выходам генератора импульсов 2 управления. Блок управления 1 предназначен для отпирания каналов масштабного блока 9, пуска генератора импульсов управления и автоматического изменения, например, по заданной програ ме частоты повторения тактовых импульсов , и может быть выполнен на элементах дискретной техники. Генератор импульсов 2 предназначен для выработки импульсов управления работой линии задержки 3 и мо жет быть выполнен, например, из ге нератора тактовых импульсов с пере траиваемой .частотой, четырехканаль ного распределителя импульсов после довательного действия и схемы ИЛИ, выход которой подсоединен к переклю чающему входу распределителя 6 импульсов . Блоки памяти 10 - 10п предназна чены для аналогового запоминания и хранения одного выборочного значени исходного сигнала и могут быть выполнены с использованием аналогового ключа записи, запоминающего к аналогового ключа считы деисатора, вания и операционного усилителя с большим входным и малым выходным с ротивлениями . Устройство работает следующим обазом. При поступлении сигналов f, (t) и fj ({) соответственно на входе масшабного блока 9 блок управления 1 бует вырабатывать импульс отпирания аналов масштабного блока 9 и импульс апуска генератора импульсов 2, В результате последний начинает вырабаывать импульсы управления работой инии задержки 3 импульсы переключеия распределителя 6.Одновременно с этим сигналы(0и f2()пocлe усиления по амплитуде до заданных значений и преобразования средних частот их спектров поступают на входы соответ ственно блоков памяти 101 - Юп и ячейки памяти А линии задержки 3. При наличии сигнала f( (l на входах блоков памяти 10 и т оследователы. ном во времени приходе на их управляющие входы канальных импульсов распределителя 6 импульсов через интервалы времени д1 ,..,(n-l)4t и и at на выходах соответственно блоков памяти 10 10f,-i и следовательно, на первых входах соответственно блоков умножения 5-i , 5п-/и 5 появляются и существуют в течение всего интервала времениТ(л-1) it напряжения, прямо пропорциональные соответственно выборкам ,(-) лЯ и{(цдЬ) сигнала {(t) При наличии сигнала на сигнальном входе ячейки 4 линии задержки 3 и выработке импульсов управления генератором 2 через интершальа времени д,... .v(n-i)ii;u п At появляются и существуют в течение интервала времени At на выходе ячейки памяти 4. и, следовательно, втором входе блoka умножения 5-f напряжения, прямо пропорциональные соответственно выборкам fg fdt),..., f ( -tUtj,),кoтopыe через интервал времени t, с момента их появления на выходе упомянутой ячейки, появляются и существуют в течение интервала времени дt на выходе ячейки памяти 4 и, следовательно, втором входе блока умножения 5 , а еще через интервал времени дЬ,, с момента их появления на выходе ячейки памяти 4g,они появляются и существуют в течение интервала времени/it на выходе ячейки памяти 4з,и,следовательно,втором входе блока умножения 5д.Через интервал времени not указанные выборки появляются в той же последовательности и существуют в течение интервала времени/it на выходе ячейки памяти 4п, и следовательно, втором входе блока умножения 5 , Таким образом, при наличии сигнала t0.(t)Ha входе ячейки памяти 4 и выработке импульсов управления генератором 2 на выходе ячеек памяти 4, .,4п-1 следовательно, на вторых выходах соответственно блоков 5 ) 5р, и 5 образовьшаются напря жения, прямо пропорциональные соответственно таким ступенчатьлм функциям: (i l ---tfi fr- 2 f rit-n+DAtJ, где k i-ttn-li.B результате перемножения этих ступенчатьк функций в блоках умножения 5i ,.../ и 5t соответственно на выборки , (йt),. ..., f (n-llatji f, (ц дЬ). на выходах этих блоков будут образованы соответ ственно значения, прямо пропорционал ные следукицим величинс1м: |(ut)(iiut),. )Atl(;(fc-Mn)uiI,f; fut)J{({(j;-n.l)At, , которые после суммирова ния в сумматоре 7 образуют на его вы ходе величину Y(t |iOAt)4;C()At, (m l-n), , совпадакяцую с точностью до постоянного множителя с результатом, полученнь 1 после вычисления интеграла свертки, Y(t) / {;ft)f;(t-c)dt, (оилт,,), по формуле прямоугольни ков или трапеций. После восстановления прежнего (ил заданного) значения средней частоты спектра сигнала Y(t в блоке преобразования частота 8 на выходе устрой ства будет образовано следующее окон чательное значение уш-- г 4;(«At)Kc( являющееся прибли женным вычислением интеграла свертки Yf)/f,(t)f2(t-t)dr. Приведен ое описание работы устрой ства будет справедливо и тогда, когда /l(((0. в этом случае можно соединить между собой входы масштабного блока 9, а также первый и второй выходы этого блока. Таким образсми, введение новых элементов и установление новых связей позволяет повысить точность и увеличить быстродействие работы устройства В результате расширяется сфера применения устройства и круг peшae ftJx с его помощью задач, и улу.чшаютсч технико-экономические показатели при его изготовлении |И эксплуатации. Форзмула изобре1-енип Устройство для вычисления свертки функций, содержащее блок управления, первый выход которого соединен со входом генератора импульсов и линию задержки, состоящую из последовательно соединенных ячеек памяти, выход каждой из которгых соединен со входом последующей ячейки памяти и первым входсм соответствующего блока умножения, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, оно содержит распределитель, сумматор, блок преобразования чабтоты, масштабный блок и блоки памяти по числу блоков умножения, входы всех блоков памяти соединены с первым выходом масштабного блока, второй выход которого соединен со входом первой ячейки памяти линии задержки, третий выход - с первым входом блока преобразования частоты, а его вход является входом устройства, управляющий вход каждого блока памяти соединен с выходом распределителя, управляющий вход каждой ячейки памяти линии задержки соединен с выходом генератора импульсов, дополнительный выход которого соединен со входом распределителя, выход каждого блока памяти соединен со вторьм входом соответствующего блока умножения, выход которого подключен ко входу сумматора, дополнительный вход масштабного блока соединен со вторым выходом блока управления, второй вход блока преобразования частоты соединен с выходом сумматора, а его вьсход является выходом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №301008, кл. G 06 G 7/00, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР №306471, кл. G 06 G 7/16, 1971.