Анализатор спектра хаара Советский патент 1980 года по МПК G06F17/14 G01R23/16 

I

Изобретение относится к области вычислительной и измерительной техники и может быть применено в системах автоматики.

Известно устройство для вычисления коэффициентов Фурье-Хаара, позволяющее формировать коэффициенты Фурье-Хаара, соответствующие производной функции (х) непосредственно по самой функции f(x) без применения дифференцирующего устройства Г1,

Наиболее близким техническим решением является устройство для формирования коэффициентов разложения Хаара, которое содержит блок управления, блок сумматоров-вычйтатетей, состоящий из п групп сумматоров-вычитателей по сумматоров-вычитателей в каждой i-ой группе, причем первые выходы сумматоров-вычитате лей i-ой группы соединены с входами сумматоров-вычитателей (1+1)-ой группы; 2 последовательно соединенных регистров сдвига, последний из которых соединен с цифровым интегратором, а выходы соединены с 2 входамиблока сумматоров-вычитателей 2.

Такое устройство для формирования коэффициентов разложения Хаара позволяет определять коэффициенты ФурьеХаара только функции одной переменной f (х) ,

Целью изобретения является расши5 рение функциональных возможностей за счет вычисления коэффициентов Фурье-Хаара функций двух переменных

(f(x,y,) ).

Это достигается тем, что в устройство содержащее блок управления, первый блок сумматоров-вычитателей из п групп сумматоров-вычитателей по сумматоров-вычитателей в i-ой () группе, причем первые выходы

15 сумматоров-вычитателей i-ой (,n-.l) группы соединены с входами сумматоров-вычитателей (1-И)-ой (1 1,п-1) группы, выходы сумматоров-вычитателей п-ой группы являются выходами анализатора, 2 последовательно соединен ных регистров сдвига, вход первого из которых соединен с выходом цифрового интегратора, а выходы 2 регистров сдвига подключены к входам соот25 ветствуюшкх сумматоров-вычитателей первой группы, информационные входы 2 регистров сдвига являются входами анализатора, а управляющие входы 2 регистров сдвига соединены с со30 ответствующими выходами блока управления, введены блок регистров, содержаиайй матрицу 2 х 2 регистров сдвига, второй блок сумматоров-вычитателей блок умножителей, содержащий матрицу из 2 х 2 умножителей, первые 2 входов которого соединены с 2 выходами второго блока сумматороввычитателей, вторые 2 входа блока умножителей соединены с соответствующик и выходами блока управления, выхоД которого подключен к управляющем ,цифрового интегратора, при это 2 ;входов блока регистров соединены С Z выходами первого блока суммато1)ов-вычитателей, управляющих вхсЬдов блока регистров подключены к соответствующим выходам блока управления, а 2 выходов блока регистров соединены с 2 входами второго блока сумматоров-вычитателей,

На чертеже дана структурная схема предлагаемого анализатора.

Он содержит цифровой интегратор 1, регистр 2 сдвига, сумма;тор-вычитатель 3, блок 4 сумматоров-вычитателей, блок 5 регистров, блок 6 умножителей, умножитель 7 (на V2 с регистром сдвига) , умножитель 8 ( на 2 с регистром сдвига) , умножитель 9 (на 1 с регистром сдвига), блок 10 управления.

Устройство работает следующим образом для случая

m 2 4.

Анализируемая функция f(x,y) в цифровом виде поступает с периодом Т/2 (рассмотрен случай () на циф ровой интегратор 1. По сигналам из блока 10 управления пропускаются требуемые значения функции f(x,y) соответственно матрице отсчетов функции Например, при форм фовании приведенного значения двоичного интегратора элементарного квадрата 3(1,1) блок 10 управления пропускает значения функции f 00 fo foa/ ю / -t-ii f la то с периодов Т/8. В результате в цифровом интеграторе 1 формиру ется значение 5(1,1), Аналогично формируются все элементы S(k,l) мат рицы приведенных значений двоичных интегратов S, в предлагаемом устройстве матрица S формируется последоватёльно по строкам. Сначала формируется строка 1. 4 для 1 2, 3 и 4, а затем строки 3, 2, 1, Элемент четвертой строки

5(1,4), 5(2,4), 5(3,4) и 5(4,4) ( путем последовательного выталкивания из предыдущего регистра 2 сдвига в последующий записываются в четырех последовательно соединенных регистрах 2 сдвига. После поступления значения элемента 5(4,4) из цифрового интегратора 1 в последний из четырех последовательно соединенных регистров 2 сдвига одновременно со всех выходов регистров 2 сдвига все числа четвертой строки (1) поступают на

входы первой группы сумматоров-вычитателей 3 блока 4 суквлаторов-вычитателей. На выходах первой группы сумматоров-вычитателей 3 образуются сум№й (левые выходы) и разности (правые выходы) подаваемых чисел 5(1,4)(2,4); 5(1,4)-8(2,4); S(3,4)+5(4,4); 5(3,4)-5(4,4),(2)

Значения сумм чисел подаются на входы второй группы сумматоров-вычитателей 3, содержащей один сумматорвычитатель 3, на выходе которого образуются соответственно сумма и разность подаваемых чисел: 5 (1 , 4) +S ( 2 , 4 ) +S ( 3 , 4 ) +5 ( 4 , 4 ) -CnpCi,4) ( 3 ) 15(1, 4)+5 (2, 4) 1-15 (3,4)+3(4,4), СПР (2/4)(4)

Таким образом, на выходах блока 4 сумматоров-вычитателей формируются четвертая () строка матрицы промежуточных значений коэффициентов Фурье-Хаара:

СПР (1 / 4 ) 5 (1 , 4 ) -i-5 ( 2 , 4 ) +5 ( 3 , 4 ) +Б (4 , 4 ) Спр (2/4) 15(1, 4)+5(2,4 )(3, 4)45(4,4)(5)

Спр (3/4)5(1,4)-5(2,4) СПР (4/4)S.(3,4)-5(4,4)

По команде из блока управления 10 одновременно вся строка (5) подается на первую строку регистров 2 сдвига блока 5 регистров, а затем выталкивается последовательно из первой строки блока 5 регистров во вторую, из второй в третью и, наконец, из третьей в четвертую и фиксируется, О Аналогично в блоке 4 сумматороввычитателей форгушруются промежуточные коэффициенты Фурье-Хаара, соответствующие третьей, второй и первой строке (, 2, 1) матрицы приведенных значений двойных интеграторов 5.

По команде из блока 10 управления строки промежуточных коэффициентов Фурье-Хаара 3, 2, 1 записываются соответственно в третью, вторую и первую строки регистров 2 сдвига блока 5 регистров.

Таким Образом, в блоке 5 регистров фиксируется матрица промежуточных коэффициентов Фурье-Хаара Спр . Далее начинается процесс формирования матрицы ненормированных коэффициентов

Фурье-Хаара С„,

По команде из блока 10 управления .элементы первого столбца матрицы с блока 5 регистров выталкиваются на входы второго блока 4 сумматоров--, вычитателей , В нем вычисляются ненормированная матрица коэффициентов Фурье-Хаара Сц аналогично тому, как это делалось при формировании матрицы промежуточных коэффициентов ФурьеХаара Сдр -по матрице приведенных значений двойных интервалов 5:

См(1,4). Сор. (1/4)+Спр(2/4)н-Спр(3/4) +

+Слр(4/4)

Ск(2,4)с пр -(1/4 )+С пр (2/4) -ГСлр (3/4)+С пр (4/4 )J

Сн(3,4)Спо (l/4)-Cnp (2/4) Сн{4,4)Спр (3/4)-Спр (4/4) (6)

Одновременно, по команде из блока 10 управления, весь столбец (6) подается на четвертый столбец регистров сдвига блока б умножителей. Далее этот столбец последовательно выталкивается в третий, затем во второй и, наконец, в первый столбец регистров сдвига блока 6 умножителей.

Аналогично во втором блоке сумматоров- вычитател ей 4 формируются неномированные коэффициенты Фурье-Хаара, соответствующие второму, третьему и четвертому столбцам матрицы промежуточных коэффициентов Фурье-Хаара,которая записана в блоке 5 регистров, Для этого столбцы , 3, 4 последовательно по команде из блока 10 управления выталкиваются для преобразования во второй блок 4 сумматороввычитателей, а из него выталкиваются во 2-ой, 3-ий, и 4-ый столбцы блока б умножителей.

Таким образом, в регистрах сдвига блока 6 умножителей фиксируется матрица ненормированных коэффициенто

Си.

Для формирования нормированных коэффициентов Фурье-Хаара в умножителях 7, 8 и 9 на константу с регистром сдвига блока 6 -умножителей осуществляется умножение элементов неномированной матрицы С соответственно на константы , 2 и 1 в соответствии с элементами матрицы весов , При этом каждый элемент матрицы CM (i/j) умножается на свой вес S) (i,j), С выходов умножителей 7, 8 и 9 на константу блока 6 умножителей снимается матрица коэффициентов Фурье-Хаара, соответствующая функции двух переменных.

Технико-экономический эффект заключается в том, что предлагаемое устройство расширяет функциональные возможносжи, т,е, предлагаемое устройство позволяет наряду с коэффициентами Фурье-Хаара функций одной переменной определять коэффициенты Фурье-Хаара функций двух переменных

f(x,y).

Формула изобретения

Анализатор спектра Хаара, содержащий блок управления, первый блок

сумматоров-вычитателей, состоящий из п группы сумматоров-вычитателей по 2 с умматоров-вычитателей в i-ой (,п) группы, причем первые выходы сумматоров-вычитателей i-ofl (,п-1) группы соединены с входами с тиматороБ-вычитателей ()-ой (,п-1) группы, выходы сумматороввычислителей п-ой группы являются выходами анализатора, 2 последовательно соединенных регистров сдвига.

вход первого из которых соединен с. выходом цифрового интегратора, а выходы 2 регистров сдвига подключены к входам соответствующих сумматороввычитателей первой группы, информационные входы 2 регистров сдвига являются входами анализатора а управляющие входы 2 регистров сдвига соединены с соответствующими выходами блока управления, отличаюЩ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вычисления коэффициентов ФурьеХаара функция двух переменных, в не го введены блок регистров, содержаший матрицу регистров сдвига, второй блок сумматоров-вычитателей, блок умножителей, содержащий матрицу из 2 х2 умножителей, первые 2 входов которого соединены с 2 выходами второго блока сумматоров-вычитателей, вторые 2 входа блока умножителей соединены с соответствующими выходами блока управления, выход которого подключен к управляющему входу цифрового интегратора,

при этом 2 входов блока регистров соединены с 2 выходами первого блока сумматоров-вычитателей, управляющих входов блока регистров подключены к соответствующим выходам блока управления, а 2 выходов блока регистров соединены с 2 входами второго блока сумматоров-вычитателеЯ,

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское.свидетельство СССР W 579623, кл. G Об F 15/34,1976.

2,Авторское свидетельство СССР N 484523, кл. G 06 F 15/34,1974

(прототип),