Устройство для вычисления коэффициентов фурье

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1059578 А 15/332 . ИФ ОПИСАНИЕ .ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71 бюр (53 свидетельство СС б: Р 15/332, 1978. видетельство СССР б Р 15 332 1971 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 3468984/18-2409.07.8207,12.83. Бюл. М 45Е.В.Барков и А.А.ВяльшинСпециальное конструкторско(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ФУРЬЕ, содержащее шесть сумматоров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его быстродействия, оно содержит три вычитателя, два сумматора-вычитателя и восемь блоков постоянной памяти, причем вход весового коэффициента и вход аргумента первого операнда устройства соединены с соответствующими входами первого сумматора, вход модуля первого операнда соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров, вход аргумента второго операнда соединен с первыми входами четвертого и пятого сумматоров, вход модуля второго операнда соединен с адресными входами первого и второго блоков постоянной памяти, вход первого сумматора подключен к адресным входам третьего и четвертого блоков .постоянной памяти, выходы первого,. второго, третьего и четвертого блоков постоянной памяти подключены к вторым входам четвертого, пятого, второго и третьего сумматоров соответственно, выход второго сумматора подключен к суммирующим входам первого вычитателя и первого сумматоравычитателя, выход третьего сумматора подключен к суммирующим входам второго вычитателя и второго сумматоравычитателя, выходы четвертого и пятого сумматоров подключены к вычитающим входам первого и второго вычитателей соЬтветственно, выходы перво. го и второго вычитателей подключены к адресным входам пятого и шестого блоков постоянной памяти соответственно, выходы пятого и шестого блоков постоянной памяти подключены к Е суммирующим входам первого и второго сумматоров-вычитателей соответственно, управляющие входы первого и второго сумматоров-вычитателей соединены с управляющим входом устройства, выход первого сумматора-вычитателя подключен к первому входу шестого сумматора и к суммирующему входу третьего вычитателя, выход ( второго сумматора-вычитателя подключен. к вычитающему входу третьего вычитателя, выход которого подключен Я, к адресным входам седвмого и восьмо- сет го блоков постоянной памяти, выход седьмого блока постоянной памяти ,Д подключен к второму входу шестого сумматора, выходы шестого сумматора и восьмого блока постоянной памяти являются выходами модуля и аргумента результата устройства соответственноИзобретение относится к автома,тике и вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных устройств для вычисления Фурье преобразования последовательности цифровых отсчетов сигнала в реальном масштабе времени.Известно устройство для вычисления коэффициентов Фурье по методу быстрого преобразования Фурье (БПФ 1, имеющее память операндов, память ве совых коэффициентов, память результатов и арифметический блок Г 1 1.Недостатками известного устройства являются значительная сложность и недостаточно высокое быстродействие, 15 обусловленные наличием множительных узлов в составе арифметического блока.Наиболее близким к предлагаемому является устройство для вычисления рО коэффициентов Фурье, содержащее шесть сумматоров, а также регистры действительных и мнимых частей весового коэффициента и операндов и четыре множительных блока (.2 1. 25Недостатком известного устройства является низкое быстродействие обусловленное наличием операций умножения, а также необходимостью дополнительных громоздких преобразований длязО перехода от действительных и мнимых частей в представлении результата к его модулю и аргументу.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. 35Поставленная цель достигается тем, что устройство для вычисления коэффициентов Фурье, содержащее шесть сумматоров, содержит три вычитателя, два сумматора-вычитателя и восемь 40 блоков постоянной памяти, причем вход весового коэффициента и вход аргумента первого операнда устройства соединены с соответствующими входами первого сумматора, вход модуля первого операнда соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров, вход аргумента второго операн-. да соединен с первыми входами четвертого и пятого сумматоров, вход модуля второго операнда соединен с адресными входами первого и второго блоков постоянной памяти, вход первого сумматора.подключен к адресным входам третьего и четвертого блоков постоян ной памяти, выходы первого, второго, 55 третьего и четвертого блоков постоянной памяти подключены к вторым входам четвертого, пятого, второго и третьего сумматоров соответственно, выход второго сумматора подключен. к сумми-. 6 О рующим входам первого вычитателя и первого сумматора-вычитателя, выход третьего сумматора подключен к суммирующим входам второго вычитателя и второго сумматора-вычитателя, вы ходы четвертого и пятого сумматоровподключены к вычитающим входам первого и второго вычитателей соответственно, выходы первого и второго вычитателей подключены к адресным вхо(цам пятогд и шестого блоков постоянной памяти соответственно, выходы пятого и шестого. блоков постоянной памяти подключены к суммирующим входампервого и второго сумматоров-вычитателей соответственно, управляющиевходы первого и второго сумматоров-вычитателей соединены с управляющим входом устройства, выход первого сумматора-вычитателя подключен кпервому входу шестого сумматора и ксующрующему входу третьего вычитателя, выход второго сумматора-вычитателя подключен к вычитающему входутретьего вычитателя, выход которогоподключен к адресным входам седьмогои восьмого блоков постоянной памяти,выход седьмого блока постоянной памя"ти подключен к второму входу шестогосумматора, выходы которого и восьмого блокв. постоянной памяти являютсявыходами модуля и аргумента результата устройства соответственно.На чертеже представлена Функциональная схема устройства для вычисления коэффициентов Фурье,Устройство содержит информационные входы шины 1-5, сумматор б, блоки 7-10 постоянной памяти, сумматоры11-14 вычитатели 15 и 1 б, блоки 17и 18 постоянной памяти, сумматоры- вы-.читатели 19 и 20, вычитатель 21, блоки 22 и 23 постоянной памяти, сумма"тор 24 и выходы 25 и 26.Устройство реализует алгоритмывычисления в соответствии с выражениями А=В(+4, фа. (11, (ц: л, (1- л, (ц й, (г , Й 1 1 1 1используя при выполнении операции умножения представление комплексныхчисел в показательной форме, а привыполнении операции сложения - в алгебраической форме. Результат вычисления получается в показательнойформе. Числа, подаваемые на вход устройства, также представлены в показательной Форме.,По.шине 1 поступает модуль числаА(11: в логариФмической форме .1 а 2 А,(Ц, пошине 2 " аргумент этогочисла-М 4 , по шине 3 аргумент Ч весового коэффициента М, по шине 4модуль числа ;,(у в формеЬ Д;Я,( Упо шине 5- аргумент этого числа 9Блоки 7 и 9 постоянной памяти содержат значения функции з:1 о 2,совм, аблоки 8 и 10 значения функции=3 о,МЖ. На выходе сумматора б полу1059578 чается Ч,+, на выходах блоков 7- 10 -ВОя с 0 (Ч + Ч), РОя 34 п(1 +Р, ЮОф с 09 Ч. и2 )с ф 2 к ф 2о зг Ч. соответственно, на выходах сумматоров 11-14 -1 о А;(М)соз(Ч,Ч), 5 Ро А;(к)яо(ч),+Р),04;(соэ ф Й АэпЧ соответственно. Таким образом, на выхо," дах сумматоров 11-14 получаются логарины действительных и мнимых частей чисел А;(с) %; и А; Ясоответственно, так как модульчисла- %;: 6равен 1. Блоки 17 и 18 постоянной памяти содержат значения функции 9:И (1+2") . На выходах сумматоров-вычйтателей 19 и 20 в . зависимости от сигнала на управляющем входе 27 получаются соответственно значения. Юо А,сов(Ч +У+А,созЧ , 20Ф 2 СЛ(РФ" ( )+ А 0)и ЯЭти значения есть логарифмы действительной и мнимой частей результата вычислений по формулам (1) и (2) соответственно. Блок 22 постоянной . памяти содержит значения функции з: 1 о (.)+2" , а блок 23 - значейия 3 ункции у:огс 12". Поэтому на выходе 26 сумматора 24 получается значение логарифма модуля результата, а на выходе 26 блока 23 постоянной памяти - значение аргумента результата.Быстродействие предлагаемого устройства определяется суммой задержек распространения сигнала в комбинационных сумматорах и вычитателях и выбора данных иэ блоков постоянной памяти, Эадержки современных комбинационных сумматоров в интегральном исполнении (вычитателистроятся на основе таких сумматоров ) и постоянных запоминающих устройств составляют десятки наносекунд, что значительно. меньше, чем задержкй наиболее быстродействующих матричных схем умножения. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет непосредственно получать значения модулей и аргументов коэффициентов Фурье, снимает необходимость в дополнительных этапах преобразования. ВНИИПИ Заказ 9842/5 Тираж 706 Подписное Филиал ППП "Патент",г.ужгород, ул.Проектна