Устройство для вычисления спектрамощности

Союз Сфветсиик Соцналистичвскик Реслубллк(5)М. Кл. 6 01 й 23/00 ГосударственныЯ комнтет СССР по дмам нзобретеннЯ н открытнЯ(71) Заявитель УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ СПЕКТРА МОЩНОСТИ Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при создании специализированных процессов для спектрального анализа процессов и сигналов, вычислительно-моделирующих комплексов для испытаний изделий на внешние воздействия, навигационных и радиолокационных систем слежения и обнаружения.Известные устройства можно разде-. лить на две группы: первая группа реализует в том или ином виде алгоритм быстрого преобразования фурье (ВПФ), а в основу работы второй группы устройств положен принцип преобразования корреляционной функции в спектральную область.Известно устройство, относящееся к первой группе, наиболее общими структурными элементами которого,а также других устройств представляющих первую группу являются: блок задания системы базисных функций, выполненный в виде блока памяти, блоков хранения и преобразования информации или реализованный в виде группы регистров и логических схем; операционный блок, включающий в себя в том или ином схемном решении умножители и сумматоры; блок управления,регламентирующий взаимодействие всехструктурных элементов устройства 1Недостаток этого устройства состоит в невысоком быстродействии, ограниченном требованиями полноразрядного умножения и использованием тригонометрических функций,Наиболее близким по техническойО сущности к изобретению является устройство, содержащее блок определениякорреляционной Функции, три переключателя, два блока памяти, блок умножения, регистр, цифроаналоговый пре 15 образователь, интегратор, блок определения весового коэффициента, шифратор, схему сравнения, три счетчикаконъюнктор, ключевой элемент, делитель, сумматор, дешифратор, формиро 20 ватель адреса и блок синхронизации.Это устройство обеспечивает вычисление спектра мощности Фурье через.промежуточную корреляционную функцию 2 .25 Основным недостатком его является низкое быстродействие полученияспектра мощности Фурье, что обусловлено прежде всего принципом работы,положенным в его схемную реализацию.30 Устройство принципиально не позволя805191 ио х.од л од 1 о 4 х У 6 ю 1 фийг Фу 1 р СХ С б фиг. 2. Заказ 10872/66 Тираж 743 Полни:11 нии Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн заход 2 эюнКоиЕи фифОнивает вычислить спектр мощности фурье через спектр мощности Уолша, что дает значительное преимущество в быстрордействии по сравнению с традиционными схемами,Наряду с этим устройство ие позволяет решить ряд задач в ус-. ловиях, когда исходный (анализируемый) процесс недоступен для анализа, но его характеристики известны априори и заданы в виде спектра Уолша. Примером таких объектов могут быть летательные аппараты, сейсмические объекты и т.д, Второй недостаток заключается в том, что устройство обеспечивает непоследовательное сканирование" частотного диапазона, т.е, на его выходе образуются последовательно компонен ты (коэффициенты ) спектра мощности Фурье, Это не только снижает быстродействиено и сужает область их применения.Цель изобретения - повышение быст- Щ родействия вычисления спектра мощности ФурьеЭта цель достигается тем,что в устройство для вычисления спектра мощности, содержащее два счетчика, вход первого из которых является первым входом устройства, первый регистр, вход которого является вторым входом устройства, первый блок памяти, пер вый вход которого является третьим входом устройства, выход первого счет. чика подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого регистра, а выход подключен к первому входу блока синхронизации, первый выход которого соединен с первым входом первого сумматора, с первым входом второго. счетчика и со вторым входом первого счетчика, второй выход блока синхронизации соединен со вторым входом вто-Ц) рого счетчика, третий вход которого подключен к выходу шифратора, а выход соединен со входом перэого дешифратора .и первым входом формирователя адреса, выход дешифратора подключен к 4 первому входу блока селекции, выходкоторого соединен со вторым входом формирователя адреса, третий вход которого соединен с выходом первого счетчика, выход первого блока памяти Оподключен к первому входу первого переключателя, второй вход которого соединен с выходом второго блока памяти, вхо 4 которого подключен к выходу фор-:мир(Ьателя адреса, выход первого переключателя соединен с первым входом И блока умножения, выход которого подключен к первому входу второго переключателя, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, вы." ход третьего переключателя соединен що со вторым входом первого блока памяти,введены два блока элементов ИЛИблок Формирования дополнительного койа, триггер, второй регистр, генераторкода Грея, второй сумматор, второй дешифратор, блох вычисления спектра Уолша, эадатчик номера цикла работы, первый вход которого подключен к выходу второго дешифратора, вход которогосоединен с выходом первого счетчика,входы второго регистра соединены соответственно с первым и с третьим выходом блока синхронизации и с выходом задатчика номера цикла работы,второй вход которого объединен совходом генератора кода Грея, входомпервого блока элементов ИЛИ, с первым входом третьего переключателяи со входом блока формированиядополнительного кода и подключен квыходу второго регистра, выход первого блока элементов ИЛИ соединенсо вторым входом блока синхронизации, вход второго блока элементовИЛИ подключен к выходу второго счетчика, а выход соединен с третьимвходом первого переключателя и стретьим входом блока синхронизации,входы второго сумматора соединенысоответственно с первым выходомблока синхронизации и со вторым выходом второго переключателя, аходытриггера подключены соответственнок первому и четвертому выходам блока синхронизации,а выход триггерасоединен со вторым входом второгопереключателя и с третьим входом третьего переключателя, третий вход которого подключен к выходу блока формирования дополнительного кода, выход блока вычисления спектра мощности Уолша соединен с третьим входомпервого блока памяти и вход является четвертым входом устройства. На Фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 представлена временная диаграмма работы блока 23 синхронизации.Устройство содержит первый 1 и второй 2 регистры, первый 3 и второй 4 счетчики, блок 5 Формирования дополнительного кода, блок 6 сравнения, первый 7 и второй 8 дешифраторы, блок 9 селекции, генератор 10 кода Грея, формирователь 11 адреса, эадатчик 12 номера цикла работы, первый 13 и второй 14 блоки памяти, первый 15, второй 16 и третий 17 переключатели, блок 18 вычисления спектра мощностиУолша, шифратор 19, блок 20 умножения, первый 21 и второй 22 сумматоры, блок 23 синхронизации, первый 24 и взорой 25 дизъюнкторы, триггер 26.Регистр 1 прецназначен для приема и хранения последнего номера К 61,2 Я/4 пересчитываемой спектральной компоненты. (Здесь и далее по тексту анализируемый процесс 1( задан М отсчетами 4 =0,1, й, причем И=2 а любое целое число. Спектры мощности Фурье и Уолша заданы й/2 -1 компонентами: Р (К), К=1,2 К/2-1;.Р (г), г 1,2 й/2-1 (1).Регистр 2 предназначен для заданиясвоим состоянием текущего номера цикла г 61,2 М(4 работы устройства: егоразрядность определяется соотношеэнием а. Сброс в нулевое состояниеосуществляется по второму входу, азапись информации - с первого входапо синхроимпульсу, поступающему навторой вход.Первый счетчик 3 предназначендля эацания номеров тактов устройства 16 3,4 а) его разрядность определяется соотношением еп(1 од, а)+1,Исходное состояние задается кодом спервого входа по синхроимпульсу стретьего входа. Последний являетсятакже сигналом, по которому осуществляется пересчет. Установка в нульорганизуетсяпо второму входу.Второй счетчик 4 обеспечиваетФормирование последовательности нрмеров вычисляемых компонентов спектра 2 Омощности Уолша, его разрядность определяется соотношением а. Записьисходного кода состояния организуется по первому входу, а счет - по второму входу. 25Блок 5 формирования дополнительного кода выполняет преобразование кода номера цикла 1 6 ( 1,2. й/4 соответствующего состоянию второго регистра 2, в дополнительный код.и мо=жет быть реализован по любому из известных методов.Блок 6 сравнения обеспечивает анализ поступающих на первый и второйвходы кодов на совпадение и в случаеих равенства Формирует на своем выходе сигнал кода вычислений,Первый дешифратор 7 обеспечиваетпреобразование текущего номера тактаустройства, поступающего на его вход,соответственно с выражением . 40УО 2 Оф 4где У- номер разряда двоичного кодана выходе, в котором записана единица (нумерация разрядов в двоичном коде здесь и далее по тексту справаналево), 1 - код на входе в десятичной системе счисления.Второй дешифратор 8 предназначендля преобразования текущего номеравычисляемой спектральной компонентыКе 1,2 й/4 в соответствии свыражениемй(2 К)О+ 11(2 К 1)где У 2, - двоичный код на выходе 55 к(2 К), й(2 К) - коды Грея от .чисел 2 К и 2 Ксоответственноф-опера ция поразрядного суммирования по модулю два.Блок 9 селекции предназначен для щ формирования признака тригонометрической функции (синуса или косинуса) для первого преобразователя 11 кода путем выделения одного из аразрядов кода Грея В(2 г), поступающего 45 на его. второй вход, номер которогоопределен единицей в соответствующемразряде кода на первом (управлйющем)входе.Генератор 10 кода Грея гредназначен для Формирования последовательности астарших разрядов кодовГрея от чисел 2 г, обозначаемых К(2 г),где. г 61,2 й/4 - текущий номерцикла устройства, подаваемый на вход.Генератор 10 кода Грея может бытьвыполнен по любому иэ известных методов.формирователь 11 адреса предназначен для формирования адреса требуемойв процессе вычислений константы (синуса или косинуса), хранящейся в первом блоке 13 памяти. Коды на первоми втором его входах задают в совокупности аргумент Фуннции, а уровеньнапряжения на третьем входе определяет вид функции (синус.йли косинус).Задатчик 12 номера цикла работыустройства задает этот номер из области ге 1,2 М/4 по кодам на первом и втором его входах.Первый блок 13 памяти предназначен для хранения констант видаА =С 05 (РЛ/2 ), Р Е 1,2 И 2-1,записанных по последовательным адресам 1.=1,2 й/2.Второй блок 14 памяти предназначен для хранения коэффициентов спектра мощности Уолша, которые записываются со второго или третьего входа по:последовательным адресам памяти. Кодадреса задается .на первом входе.Первый переключатель 15 обеспечивает коммутацию на выход первого илитретьего входов в зависимости от управляющего сигнала на втором входе.Второй переключатель 16 обеспечивает коммутацию на первый или второй выход первого входа в зависимости от управляющего сигнала на втором входе.Третий переключатель 17 обеспечивает коммутацию на выход второго илитретьего входов в зависимости от управляющего сигнала на втором входе.Блок 18 вычисления спектра мощнос.ти Уолша предназначен для вычислениякоэффициентов спектра мощности Уолша,процесса, поступающего на его вход.Шифратор 19 предназначен для задания кода исходного состояния первогосчетчика 3 (начального номера тактаработы устройства) путем преобразования входного кода в соответствии свыражением9 = +2;6 1,2,0 ог, й/4фгде у - выходной код в десятичнон10системе счисления;- номер разряда входного двоичного кода, в котором записана единица.805191 Таблица 1 30 12 8 3 4 4 2 14 16 1 2 6 ли Второй режим 12 16 2 0 14 12 10 0 9 15 14 13 12 кода содержит аания, каждый из кот т входной (в) раз едовательность кодо с выражением Блок 1 преобразо преобразу код в пос ответстви злы ый согде 1 - но писана ед ном коде, также опр преобразоВ табл второго и вы оп пРимер работыля 12 кода,Таблица Первый вх.И/4-1И/4-2,е-ч о Так, нап поступил 010 (таб дан нуле передает редной к формируевторой в О пооде че т 60 де 1 е ( втором номера спектра входе; зуемый Шифратор 19 обеспечивает преобразование входного (щ) - разрядного кода в код разрядности епс(1 оо в)+1. в код разрядности епс(1 о 9 а)+1.В операционную часть устройства входят блок 20 умножения, первый 21 и второй 22 сумматоры. Блок 20 умножения формирует последовательность произведений чисел, хранящихся в первом 13 и втором 14 блоках памяти и передаваемых в определенномпорядке через первый переключатель 15 на его первый вход, управление работой блока 20 умножения осу ществляется уровнем напряжения на втором входе.Первый 21 и второй 22 сумматоры представляют собой накапливающие структуры: установка их в, нулевое состояние выполняется по второму вхо дуБлок 23 синхронизации предназначен для регламентирования работывсех блоков устройства в процессеФункционирования.Первый 24,и второй 25 блоки элементов ИЛИ Формируют управляющие сигналы конца вычисления одной спектральной компоненты и конца одного цикласоответственно путем анализа содержимого всех разрядов второго регистра 2и первого счетчика 3 на нуль.Триггер 26 обеспечивает формирование управляющих сигналов для второго16 и третьего 17 переключателей. Ра. - .бота триггера организована по первому счетному входу, а установка внуль - по второму входу.Первый 11 и второй 12 преобразователи кода имеют особенности функционирования,Блок 11 выполняет преобразованиевходных кодов, поступающих на перй и второй входы, в двух режимах,ределяемых сигналом Е на третьем(управляющем) входе. Преобразованиевыполняется в соответствии с выражениями 4 в "код номера такта на входе; Кб 1,2 й/4 - код вычисляемого коэффициента мощности Фурье на первом Ы 0,1,2 й/2) - преобракод на выходе, являющийся адресом константы, причем значения 0, М/2 исключаются.В целях более точного описания работы устройства на каждом тактеи цикле,г в дальнейшем адрес константы А обозначаетсяР(К), а сама константа А записывается в виде А, Г(М). В табл.1 и 2 приведены значенйя(1) для М 25=32, где(К)=0, 16 исключается.Первый режим 2=0) ок 12 формирует код соотве кодов на втором входе и выхо ример, если на первый вкод выбора второй схемыл. 3), а на второй входвой код 00, то на выся код У =2 =0010,л.од на выходе У =6,О=Отся после того,как наход преобразователя буд%то обеспечивается тем, что выход блока 12 подключен к первому входу второго регистра 2, вйходом соединенного со вторым входом блока 12. Запись информации с первого входа второго регистра 2 и передачи ее на выход организуется по управляющему сигналу на третьем его.входе.Блоки 11 и 12 могут быть выполнены в виде комбинационных схем, син" тезированных по известным методам как конечные автоматы, или в виде вычислительных устройств, микропрогРаммы управления которых реализуют законы функционирования в соответст вии с (5 К 7) .Устройство обеспечивает вычисление спектра мощности Фурье в двух режимах,ФПервый режим позволяет получить 2 О спектр мощности Фурье непосредственно по анализируемому процессу. Для этого последний подается на четвертый вход устройства, преобразуется блоком 18 вычисления спектра мощности Уолша в соответствии с соотноше" ниями Р (г) - Б Р, ЧсФ=0 Ч (г)+Ч ,г=1,1 И)2-1 1) (,)=7:х(ааЕ(25,С М Ч (г)= - ." Х(М) %ай(Х 5-,4); г:,аК 2- ,М 5 й ) где (. - паРаметР усреднения, опре деляемый требуемой дисперсией оценки. Вычисленные компоненты спектра мощности Уолша записываются по последовательным адресам второго блока 14 памяти, Остальные блоки устройства реализуют преобразование компо нент спектра мощности Уолша в необходимое количество компонент спект,ра мощности Фурье, определяемйх исходными данными с первого и второго входов устройства (начальным и конеч О ным номером вычисляемых компонент).Второй режим обеспечивает получение спектра мощности фурье по известному спектру мощности Уолша, причем составляющие (компоненты) последнего 55 заранее известны (вычислены, получены из табл. графиков и т.д.) и записываются с третьего входа устройства во второй блок 14 памяти. Задание количества вычисляемых компонентов спектра мощности Фурье выполняется аналогично первому режиму,В обоих режимах спектр мощности Фурье формируется -на выходах устройства параллельно: на первый выход передаются компоненты с номерами Ке 1,2 М/4 а на второй - с номе" рами Ке М/4, М/4+1 М/2"1 , причем особенностью параллельной работыИявляется "сканирование часто;.ного диапазона с концов к середине. Например, если на первом выходе устройства сформирована компонента с номером К=1, то на втором выходе образуется компонента с номером, дополняющим до М /2, т.е. К=М/2-1.Функционирование устройства начинается с подготовительного этапа, на котором осуществляется задание количества вычисляемых компонент спектра мощности Фурье и загрузка второго блоха 14 памяти. Во второй счетчик 4 с первого входа устройства записывается двоичный код номера первой вычисляемой компоненты спектра мощности Фурье в виде К, К с(1,2 М/4, а в первый регистр 1 со второго входа устройства записывается двоичный код номера последней вычисляемой компоненты К К, К 61,2 М/4 уЗагрузка второго блока 14 памяти заключается в записи по его последовательным адресам Р, г=1,2 М/2-1, где г" порядковый номер коэффициентов спектра мощности Уолша. В первом режиме это осуществляется в результате Работы блока 18 вычисления спектра мощности Уолша, выход которого подключен ко второмувходу второго блока 14 памяти, а во втором режиме через третий вход устройства. На этом подготовительный этап заканчивается и дальнейшая работа устройства регла" ментируется блоком 23 синхронизации.По внешней команде в момент времени сфиг.2) блок 23 синхронизации формирует на своем втором входе импульсный сигнал, по которому устанавливаются в нулевое состояние первый 21 и второй 22 сумматоры, триггер 2 б, первый счетчик 3 и второй регистр 2, а второй счетчик 4 увеличивает состояние.на единицу. При этом на выходах первого 24 и второго 25 дизъюнкторов в момент времени с фсрмируются низкие логические уровни напряжений. С выхода первого дизъюнктора 24 уровень логического нуля подается на третий вход блока 23 синхронизации и является признаком формирования одиночного импульса на третьем его выходе, а уровень логического нуля с выхода второго дизъюнктора 25 является командой начала выработки группы импульсов на четвертом выходе блока 23 синхронизации. В момент времеви с 3 на третьем и четвертом выходах блока 23 синхронизации формируются сигналы, по которым первый, счетчик 3 и второй регистр 2 изменяют свои состояния, которые определяются шифратором 19 и блоком 12В свою очередь формируемые ими коды исходных состояний зависят от преобраэованного вторым дешифратором 8 кода номера вычисляемой спектральной компоненты, хранящегося во втором счетчике 4, В момент времени с на выходах первого 24 и второго 25 дизъюнктора образуются высокие логические уровни напряжений, так как состояние первого счетчика 3 и второго регистра 2 не равны нулю. При этом сигнал логической единицы с выхода первого блока 24 элементов ИЛИ блокирует формирование сигналов на третьем выходе, а сигнал с выхода второго блока 25 элементов ИЛИ обеспечивает для первого переключателя 15 задание режима коммутации связи третьего входа с выходом; включение 15 блока 20 умножения.Дальнейшая работа устройства заключается в выборке иэ первого блока 13 памяти требуемой константы и передачи ее через первый переключатель Щ 15 в блбк 20 умножения, Формирование адреса блоком 11 согласно (5) и (6) по коду номера вычисляемой спектральной компоненыКе(1,2- Ю/4,подаваемого на второй вход, коду номера такта 16(3,4 в работы устройства на первом входе и логического уровня на третьем входе. Последний формируетсяблоком 9 селекции путем выделения одного из разрядов кода Грея й(2 г), образованного генератором 10 кода Грея, от числа, равного удвоенному номеру цикла 2" работы устройства.Номер выделяемого разряда задается первым дешифратором 7 согласно (2) путем формирования двоичного кода с З 5 единицей в выделяемом разряде и нулевыми остальными по коду номера так.та 63,4 вТаким образом, на первый входблока 20 умножения передается пер вый операнд, являющийся константой из первого блока 13 памяти. Например, если во втором счетчике записан код 00001 (И=2=32;в=5), то в момент времени с он изменяется и становит- .ся равным К=0001. На выходе второго дешифратора 8 согласно(3)образуется код 001, который шифратором 19 преобразуется в код 011, а блоком 12 в код 0001 (7). Следовательно, номер такта (состояние первого счетчика 3) рабрты устройства равен =011, а номер цикла г=0001 (состояние второго счетчика 2) - момент времени 1+ . Код номера цикла г =0001 передается в генератор 10 кода Грея и преобразует- И ся в видей(2 г)=00011, три разряда которого 0000 передаются за его выход. Первый дешифратор 7 в соответствии с (2) по коду состояния первого, счетчика 3 1:011 формирует на выходекод 001, по которому блок 9 селекциивыделяет первый разряд кода на втором входе 2=0. Следовательно, работа блока 11 определяется следующей информацией на его входах: кодом 1=011 На первом входе, кодом К=0001 на втором входе и уровнем 2=0 на третьемвходе. В соответствии с (5) и (6) наего выходе образуется код адреса(.(г)=Е =0100, по которому в моментвременис. из первого блока 13 памяти считывается константа видаА(К):Д (1):С 05 (ДЛ/2 )=605 4%(2:б,919Р- . (к):а,1,Гпередаваемая затем через первый переключатель 15 на первый вход блока20 умножения (первый операнд).В момент времени С на четвертомвыходе блока 23 синхронизации формируется очередной импульсный сигнал,который переводит первый счетчик 3в следующее (на;единицу больше предшествовавшего) состояние. Это приводит к изменению кода на входе первогодешифратора 7, первом входе блока 11,Формированию нового адреса на выходе последнего. Константа, считаннаяпо этому адресу из первого блока 13памяти, является вторым операндомдля блока 20 умножений, который осуществляет перемножение предыдущейконстанты с данной. Это произведениеявляется одним из операндов для очередной константы.Для рассматриваемого примера состояние первого счетчика 3 становитсяравным -100, следовательно, адресконстанты равен г,(К)=2, а ее величина равнаА, (К):Д ( ) с 09 Я 1-а,д 8 ОО 1Р-(, (К)-2Количество таких тактов работыустройства определяется моментом установки первого счетчика 3 в нулевоесостояние. При этом в момент временина выходе второго блока 25 элементов ИЛИ появляется низкий логичес-кий уровень напряжения, который блокирует формирование импульсов на четвертом входе блока 23 синхронизации,переводит первый. переключатель 15 врежим передачи информации с первоговхода на выход и значение коэффициента спектра мощности Уолша с выходавторого блока 14 памяти передается вблок 20 умножения. Операция умножения заканчивается в момент с 8 (фиг.2конец УМН). Причем, предыдущее произведение, которое в данном случае выступает в качестве второго операнда,сохраняется в локальной памяти блока20 умножения (например, в регистре).Адрес коэффициента спектра мощности Уолша, к моменту времени с 8определен нулевым состоянием триггера 26 низким, логический уровень свыхода которого подается на второйвход третьего переключателя 17 икоммутирует тракт передачи информации с первого его входа на выход,содержимое первого 21 и второго 22сумматоров, в которых происходит алгебраическое сложение результатов работы каждого цикла, Состояние триггера 26 определяется сигналом напервом (счетном) входе и изменяется вмоменты времени с и(установкав нуль)с 5, с 4, со. Уровень напряженияна его выходе влияет только на последовательность передачи информации0 в первый 21 и второй 22 сумматоры.Так, нулевое его состояние определяетработу первого сумматора 21, на первый вход которого передается число,равное произведению содержимого локальной памяти блока 20 умножения на5 коэффициент спектра мощности Уолша,считанного с адреса Р =г второго блока 14 памяти. Единичное состояниетриггера 26 обеспечивает работу второго сумматора 22, на первый вход ко 20 торого передается число, равное произведению содержимого локальной памяти блока 20 умножения на коэффициентспектра мощности Уолша, хранящегосяпо адресу РМ(2 -г во втором блоке14 памяти,Табл.4 численно иллюстрирует работу устройства на каждом такте и цикле для й 2 а 5, К=1, В колонках приведены значения считываемых из первоЗ 0 го блока 13 памяти констант, а такжеих произведение (столбцы) до моментаумножения на коэффициенты спектра мощности Уолша. Из табл.4 видно, чтодля коэффициента спектра мощностиФурье с номером К=1 устройство рабо,тает не на всех тактах, а тольконачиная с третьего номера. Номерациклов также представлены выборочной,функционально связанной последовательностью чисел, обусловленной-40 особенностью функционирования второго преобразователя 12 кода. Таблица 4 Номер 09 0,139 0,005 0,03 Колиства со 3 Е 1,2 но свя коэффиц параме выполи коэффи чество циклов рабо гласно (7) равно М/2а -1, где- фун анный с номером вычи иента спектра мощнос р. В моменты времени ется умножение после иентов спектра мощно,устрой- +1,1 кциональсляемого ти Фурьеу дней пары сти Уолша ты т.е. номер цикла работы устройства г с выхода второго регистра 2 через третий переключатель 17 передается в качестве кода адреса на первый вход второго блока 14 памяти.Сформированное в блоке 20 умножения произведение передается через второй переключатель 16 на первый вход первого сумматора 21, поскольку триггер 26 своим низким логическим уровнем на выходе коммутирует во втором переключателе 16 первый вход на первый выход.В момент времени с 8 уюа первом .вы,ходе блока 23 синхронизации вырабатывается сигнал, по которому триггер 26 переводится в единичное состояние и тем самым коммутирует во втором переключателе 16 первый вход на второй выход, а в третьем переключателе 17 - третий вход на выход. Это обеспечивает задание блоком 5 формирования дополнительного кода на своем выходе адреса й/2 -г, т.е. дополнительного кода до .числа Н/2 от текущего номера цикла. По этому адресу из второго блока 14 памяти считывается очередной коэффициент спектра мощности Уолша и передается в блок 20 умножения, в котором осуществляется его умножение на содержимое локальной памяти последнего. Затем это произведение через второй переключатель 16 пересылается во второй сумматор 22 (момент времени Ф 9 конец УИН).Таким образом, за интервал времени-7 в блоке 20 умножения формируется йроизведение из констант, считываемых из первого блока 13 памяти. Затем полученное число умножается на коэффициент спектра мощности Уолша, хранящийся по адресу Рг=г и передает ся в первый сумматор 21 накапливающего типа. Аналогичные операции выполняются с другим коэффициентом спектра мощности Уолша, считанного с адреса Р =Й 2-г. На этом заканчи вается первый цикл работы устройства,В момент времени 19 на третьем и четвертом выходах блока 23 синхронизации формируются импульсные сигналы, которые обеспечивают запись исходного номера такта в первый счетчик 3 и очередного номера цикла во второй регистр 2. На выходе второго блока 25 элементов ИЛИ появляется высокий логический уровень напряжения (й о) и дальнейшая работа устройства аналогична предыдущему циклу. Так, устройство выполняет действия в момент с адекватные моменту вре" мени с , а интервал т -с можно поставить в соответствие.с интервалом ф времени -с, при этом изменяется только номер цикла, формируемый во втором регистре 2, адреса считывания со второго блока 14 памяти коэффициентов спектра мощности Уолша и 0,852 0,146 0,146 0,851 0,960 0,960 0,038 0,038 0,990 0,990 0,990 0,990Таблица 5 Номер такта Нр цикла " 40 0,851 0,960 0,818 0,146 0,960 0,140 4 5 М 45 Работа устройства для первого и второго выходов при вычислении парыкоэффициентов спектра мощности Фурье с номером К и Й(2-К соответственно характеризуется выражениямигЕЬР (К) С Р Я, (К)С 8)Р (К):СЕ;"Р (г)ЬЯ(к)Ащ 1 р 2 И/4В= Йф й/2-2 М/41 б 3,4 оКе 1,2 Й/Ф 60 формулы (8) отражают процедуру перекрытия спектрального диапазона из ЙДкомпонент с концов, т.е. после-. довательно вычисляются пары коэффициентов спектра мощности Фурье с но- у на число, полученное путем последовательного перемножения констант из первого блока 13 памяти за период-с . Очередной импульс на третьем 14выходе блока 23 синхронизации приводит к записи во второй регистр 2 нулевого кода ( ), по которому срабатывает блок элементов ИЛИ. Низкий логический уровень на его выходе является признаком конца вычислений коэффициента спектра мощности Фурье с номером К хранящимся во втором1счетчике 4.Блок 23 синхронизации формирует на своем втором выходе импульс ( й), по которому первый 21 и второй 2 Е сумматоры передают на первый и вто рой выходы устройства свое содержимое, т.е. коэффициенты спектра мощности Фурье с номерами К и Щ/2 -К соответственно, причем при передаче. числа с выхода сумматоров на выходы 20 устройства выполняется умножение на масштабный множитель С, пропорциональный степени двух, путем соответствующей коммутации выходов сумматоров и устройства. По этому сигналу устанавливаются в нулевые состоя-. .ния первый счетчик 3, триггер 26 и подтверждается нулевое состояние второго регистра 2. При этом содержимое второго счетчика 4 увеличивается на единицу.Процесс вычислений очередного коэффициента спектра мощности Фурье аналогичен рассмотренному. Например, табл.5 по аналогии с табл.4 численно характеризует работу устройства для К=. мерами 1 и й/2-1, 2 и И)2-2 и т.д. ,сокращение числа тактов и циклов работы устройства, посколькуи гпринимают значения из указанных областей определения,Функционирование устройства оканчивается если предварительно заданоусловие К:К 2. Например, для вычисления коэффициентов спектра мощности Фурье с номерами. 1 и И/2 -1 вовторой счетчик 4 записывается кодК :К=0 О, а в первый регистр -код К =001. В противном случаевычисления продолжаются до тех пор,пока не выполнится условие К =К 2 анализируемое блоком 6 сравнения.Таким образом, технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается в следующих егокачествах; в сокращении времени вычисления спектра мощности Фурье засчет обеспечения возможности получения его по спектру мощности Уолша того же процесса, устранения отдельных(холостых) тактов и циклов работыустройства, воэможности вычисленияотдельных, заданных своими номерамии существенных при решении конкретной задачи спектральных. компоненторганиэации параллельной работы устройства, обеспечивающего .одновременное формирование пар коэффициентовспектра мощности Фурье; в расширениифункциональных воэможностей за счетвычисления спектра мощности Фурье поисходному (анализируемому) процессуи его спектру мощности Уолша, вычисления отдельных заданных своим номером, спектральных компонент, обеспечения возможности "сканировать" частотный диапазон от концов интервалак его середине; в сокращении трудоемкости проведения спектрального анализа и в частности повышении производительности за счет устранения (упразднения) операций, связанных с подготовкой, настройкой аппаратуры, записьюпроцесса на носители информации в условиях, когда известен спектр мощности Уолша анализируемого процесса,устранения непроизводительных затратвремени на анализ всего частотногодиапазона путем выделения в нем требуемых участков в условиях, когдаспектральная область априори известна,упрощения контроля и диагностики устройства.формула изобретенияУстройство для вычисления спектра мощности, содержащее два счетчика, вход первого из которых является первым входом устройства, первый регистр, вход которого является вторым входом устройства, первый блок памяти, первый вход которого является третьим входом устройства, выход первого счет35 Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 467356, кл. С 06 Г 15/34, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР 10 9 532863, кл. 6 06 Г 15/34, 1976.чика подключен к первому входу блокасравнения, второй вход которого соецннен с выходом первого регистра, авыход подключен к первому входу блокасинхронизации, первый выход которогосоединен с первым входом. первого сумматора, первым входом второго счетчика и со вторым входом первого счетчика, второй выход блока синхронизации соединен со вторым входом второго счетчика, третий вход которогоподключен к выходу шифратора, а выход соединен со входом первого дешифратора и первым входом Формирователяадреса, выход дешифратора подключенк первому входу блока селекции, выходкоторого соединен со вторым входомформирователя адреса, третий входкоторого соединен с выходом первогосчетчика, выход первого блока памятиподключен к первому входу первого.переключателя, второй вход которого ,20соединен с выходом второго блока памяти, вход которого подключен к выходуФормирователя адреса, выход первогопереключателя соединен с первым входом блока умножения, выход которого 2подключен к первому входу второгопереключателя, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, выход третьего переключателя соединен со вторым входом первого блока ЗОпамяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения быстродействиявычисления спектра мощности фурье,в устройство введены два блока элементов ИЛИ, блок формирования дополнительного кода,триггер, второй регистр, генератор кода Грея, второй.сумматор, второй дешифратор, блоквычисления спектра уолша, задатчикномера цикла работы, первый вход которого подключен к выходу второго дешифратора, вхоц которого соедннес выходом первого счетчика, входывторого регистра соединены соответственно с первым и с третьим выходомблока синхронизации и с выхопом задатчика номера цикла работы, второйвход которого объединен со входомгенератора кода Грея, входом первого блока элементов ИЛИ, с первымвходом третьего переключателя и совходом блока формирования дополнительного кода и подключен к выходувторого регистра, выход первого блока элементов ИЛИ соединен со вторымвходом блока синхронизации, вход второго блока элементов ИЛИ подключенк выходу второго счетчика, а выходсоединен с третьим входом первогопереключателя и с третьим входомблока синхронизации, входы второгосумматора соединены соответственнос первым выходом блока синхронизации и со вторым выходом второго переключателя, входы триггера подключены соответственно к первому ичетвертому выходам блока синхронизации, а выход триггера соединен совторьм входом второго переключателяи с третьим входом третьего переключателя, третий вход которого подключен к выходу блока формирования дополнительного кода, выход блока вычисления спектра мощности Уолша соединен с третьим входом первого блокапамяти, а вход является четвертымвходом устройства,