Устройство для цифровой обработки сигналов Советский патент 1980 года по МПК G06F17/17 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ

1

Изобретение относится к измерительной технике.

Известно устройство для цифровой обработки сигналов, содержащее систему генераторов, формирующих набор гетеродинных напряжений, используемых в системе фильтрации Tl.

Для данного устройства характерно недостаточное быстродействие, определяемое последовательным поиском производной сигнала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для цифровой обработки сигналов , сопержашее блок ци|)рювой обработки c гнaлoв, состоящий из двух каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных смесителя, фильтра нижних частот, дискретизатора и аналого-цифрового преобразователя, причем первые входы смесителей соединены с входной шиной, вторые их входы соединены с выходами квадратурного генератора, а вторые входы дискретизатороБ соединеСИГНАЛОВ

ны с выходами задающего генератора, блок вычисления дискретного преобразования Фурье, входы которого соединены с выходами блока цифрового преобразова- т1Я, квадратор, выходы которого соединены соответственно с первым входом интерполятора и входом блока обнаружения, выход которого соединен со вторым входом интерполятора T2l.

Данное устройство недостаточно точно.

10

Целью изобретения является повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок цифрового преобразования сигналов, состоя15щий из двух каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных смесителя, фильтра нижних частот, дискретнзатора и аналого-цифрового преобразователя, причем первые входы- смесите20лей соедидены с входной шиной, вторые их входы - с выходами квадратурного генератора, а вторые входы дискретизаторюв соединены с выходами задающего генератора, блок вычисления дис- кретного преобразования Фурье, входы которого соединены с выходами блока цифрового преобразования, квадратор, выходы которого соединены соответственно с первым входом интерполятора н входом блока обнаружения, выход которого соединен со вторым входом интер.полятора, введен блок фокуси Х)ВКИ, состоящий из .блока вычисления дискретной свертки и запоминающего блока, причем в блок вьтчисления дискретной свертки входят буферное запоминающее устройство, блок умножения и сумматор, соединенные последовачтельно, блок управления и блок ключей, входы которого соединены соответственно с выходом запоминающего блока и первым ЁЫХОДОМ блока управления, второй выход которого подключен к входу запоминающего блока, вход буферного запоминающего устройства блока фокусировки подключен к выходу блока вычисления дискретного преобразования Фурье, а выход сумматора блока фокусировки соединен с входом квадратора.На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства .

Устройство цифровой обработки сигналов содержит квадратурный генератор 1, задающий генератор 2 сигналов дискретизации, блок 3 цифрового преобразования, состоящдш из смесителей 4 и 5, фильтров 6 и 7 нижних частот, дискретизаторов 8 и 9 и аналого-щ Ровых преобразователей 1О и 11, блок 12 вычисления дискретного преобразования Фурье, блок 13 фокусировки, состо$пций из блока 14 вычисления дискретной свертки, запоминающего блока 15. В состав блока 14 входят буферное запоминающее устройство 16 f блок 17 умножения, сумматор 18, блок 19 ключей, блок 2О управления.

Выход блока фокусировки соединен через квадратор 21с входами блока 22 обнаружения и интерполятора 23.

Входной сигнал подается на входную шину , выходной сигнал снимается с выхода 25.

Устройство работает следующим обраэом.I

На входную шину 24 устройства поступает измернтелькьгй сигнал , частота которого {, М линейно изменяется на интервале наблюдения длительностью Т. Интервалы возможных

значений частоть и её производной заданы.i

Этот сигнал поступает на первые входы смесителей 4 и 5 блока 3, на

вторые входы которых с выхода квадратурного генератора 1 поступают сдвинутые по фазе на 90 один относительно другого опорные многохроматич кие колебания с частотой {

равной нижней границе заданного интервала возможных значений i(. . С выходов смесителей 4 и 5 сигналы поступают на фильтры; нижних частот 6 и 7, обеспечивающие на своих выходах формирование квадратурных составляющих V (t)HVy(t) низкочастотного аналитического сигнала, спектр которого сосредоточен в интервале частот от О до 2 Далее в блоке 3 сигналы с

выходов фильтров 6 и 7 поступают на входы дискретизаторов 8 и 9, преобразующих эти сигналы в последовательности коротких импульсов V ( Л1 ) и V (д ) с периодом следования At,

определяемым частотой 2 Fpn сигналов с выхода задающего генератора 2. Эти импульсы поступают на входы аналогоцифровых преобразователей 1Q и 11, преобразующих их в цифровой код Vj ,V,j ,

поступающий затем на входы блока 12 вычисления дискретного преобразования Фурье, который формирует к концу интервала наблюдения длительностью Т. на своих выходах 2М отсчетов комплексного Фурье-спектра сигнала. Эти отсчеты У поступают в блок 13 фокусировки, на первые входы блока 14 дискретной свертки и далее в буферное запоми нающее устройство 16.

В постоянном запоминающем блоке 15 хранится рассчитанная заранее матрица комплексных чисел jgpBl. ,представляю.щих собой отсчеты преобразования Фурьефункции ехр . (-JTrit -).

С выхода блока 20 подается сигнал считывания на запоминающий блок 15, обеспечивающий поступление 4М чисел в блок вычисления дискретной свертки, а именно на входы блока 19 ключей, на

который поступают также (последовательно во времени для каждого из М значений к ) сигналы с блока управления, обеспечивающие прохождение на вторые входы блока 17 умножения соответствуюС (п-к-р) на

ших 2 М чисел

первые входы блока умножения 17 поступают числа v с выхода буферного запоминающего устройства 16. своем выходе 2М произведений соответствующих (поп ) пар сигналов Ур и (K gxconst). Эти произведения поступают далее в сумматор 18, осуществляющий формирование. J. представляющего собой отсчет двумерного комплексного спектра по частоте и ее производной. Одновременно на вход блока 17 поступает набор чисел для следующего значения К , а сигнал с выхода сумматора 18 поступает на вход квадратора 21. Далее цикл повторяется, обеспечивая формирование на выходе квадратора 2M-U отсчетов двумерного энергетического спектра измерительного сигнала ,по частоте { и ее произ водной J- . Эти отсчеты у с выхода квадратора 21 поступают в блок обнаружения 22 который (посредством определения наибольщего из отсчетов и сравнения его с пороговым значением) производит обнаружение измерительного сигнала и грубую . оценку частоты сигнала, и при необходимости, ее производной. 3та оцён ка с выхода блока 22 поступает в интерполятор 25, на второй вход которого поступает из квадратора 21 информация об остальных отсчетах. Интерполятор 25 формирует на своем выходе, являющемся выходом устройства, точную оценку частоты сигнала и ее производной. Точность оценок близка к теоретической предельной, поскольку предлагаемое устройство реализует одну из возможных модификаций оптимальной процедуры обработки. Формула изобретения Устройство для цифровой обработки сигналов, содержащее блок цифрового двух каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных смесителя, фильтра нижних частот, дискретизатора и аналого-цифрового преобразователя, причем первые вх;оды смесителей соединены с входной шиной, вторые . их входы соединены с выходами квад- . ратурного генератора, а вторые входы дискретизаторов соединены с выходами задающего генератора, блок вычисления дискретного преобразования Фурье, входы которого соединены с выходами блока цифрового преобразования, квадратор, выходы которого соединены соответственно с первым входом интерполятора и входом блока обнаружению, выход которого соединен со вторым входом инт полятора, отличающееся тем, что;., с целью повышения точности устройства, в него введен блок фокусировки, состоящий из блока вычисления дискретной свертки и запоминающего блока, причем в блок вычисления дискретной свертки входят буферное запоминающее устройство, блок умножения, сумматор, соединенные последовательно, блок управления и блок ключей, входы которого соединены соответственно с выходом запоминающёго блока и первым вьгходом управления, второй выход которого подключей к входу запоминающего блока, вход буферного запокшнающего устройства блока фокусировки подключен к выходу блока вычисления дискретного преобразования Фурье, а выход сумматора блока фокусировки соединен с входом квадратора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3898658, кл. 343-8, О4.О8.73. 2,Авторское свидетельство СССР № 569961, кл. q 06 V 15/34, 25.08.77.