Устройство для вычисления коэффициентов фурье

СПИИЗОБРЕТЕНИЯ пц 537349 Союз Советских Социалистических Реслублик(51) М, Кл 2 б 06 Г 15/34 с присоединением заявкиГосуаарствеииык комитет Совета Мииистрев СССР ло делам изебретеиийи открытий(71) Заявитель Рязанский радиотехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ФУРЬЕ1Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники, предназначено для определения коэффициентов дискретного преобразования Фурье при работе в реальном масштабе времени и может быть использовано для выявления коротких периодичностей в исследуемых сигналах, для уменьшения дисперсии сглаженных оценок спектральной плотности мощности, полученных по способу Бартлетта, и ряда других задач в высококачественных специализированных анализаторах спектра как детерминированных, так и стационарных случайных процессоров.Известно устройство 11, содержащее блок ввода ординат, генератор опорной частоты, блок формирования кодов аргументов, реверсивные счетчики, источник эталонного напряжения, два функциональных преобразователя и блок задержки.Однако такое устройство имеет низкое быстродействие.Известно также цифровое устройство 121, позволяющее вырабатывать коэффициенты дискретного преобразования Фурье, содержащее блок выработки экспоненциальных функций, множительное устройство, сумматор, оперативный запоминающий блок текущих сумм.Недостатком указанного устройства является сравнительно большой период выработки коэффициентов, так как результат вычислений выдается только по окончании интервала наблюдения - реализации из Л дискретных отсчетов случайного процесса.5 Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.Это достигается за счет того, что в устройство введены второй сумматор и запоминающий блок отсчетов, причем вход устройства со единен с входом запоминающего блока отсчетов и с одним входом первого сумматора, другой вход которого связан с входом устройства, а выход - с первым входом множительного блока. Второй вход множительного блока 15 подключен к выходу блока экспоненциальныхфункций, выход - к первому входу второго сумматора, а выход второго сумматора - к входу запоминающего блока текущих сумм, выходом связанного с вторым входом второго 20 сумматора, выход которого соединен с выходом устройства.При этом уменьшается период выработкикоэффициентов Фурье в У раз, т. е. происходит выдача результатов со скоростью поступ ления входных дискретных отсчетов случайного процесса.На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства, где 1 - блок экспоненциальных функций; 2 - запоминающий блок те кущих сумм; 3 - первый сумматор; 4 - мно 537349где Ю= ехр или где жительный блок; 5 - второй сумматор; 6 - запоминающий блок отсчето)в.В устройстве вычисление коэффициентов дискретного преобразования Фурье проводится прямым параллельным методом в процессе поступления отсчетов исследуемого сигнала на вход вычислителя, Для момента времени пМ коэффициенты, полученные по реализации процесса на интервале наблюдения длительностью УЛ 1, определяются по формулеиА(Ли) = - х я 1 отф, о)Д=п - (М - 1)Ж - шаг квантования исследуемогопроцесса по времени;2 кЛо)= - частотный шаг анализа;МЛ 17, Й - номера частотного и временного отсчетов соответственно; При вычислении коэффициентов дискретного преобразования Фурье, согласно формуле (1)результаты выдаются только по окончании реализации длительностью УЫ.Представляя коэффициенты в формуле (1) в виде Я - 1 А(т ) = - ;х (йи) И + д:опроизводя замену переменных в третьей сумме й=й - УлАп (7 Ло = - Лх (И 1) ыд 1, (4) Лх фЫ) = х(И 1) - хЕ(й - У) ЛО,.Таким образом, при вычислении коэффициентов,по формуле (4) выдачу их можно осуществлять с частотой квантования исследуемого, процесса,Работает описываемое устройство следующим образом.Дискретный отсчет исследуемого сигнала Х(И 1) поступает на вход сумматора 3 и на запись в блок 2. Одновременно из блока 2 выбирается ХЕ (А - У) Л 1 - отсчет исследуемого процесса, записанный в предыдущем интервале )наблюдений )и,задержа)ичный на УЛ 1 (МЛ 1 -5 10 15 2025 зо 35 40 45 5 О 55 60 65 4интервал наблюдения); Х(Й - М) Л 11 также подается на сумматор 3, в результате на его выходе получаем разность Лх(ЙЛМ) =х(ЙЛ 1) -- хЕ (й - У) Л 1. В блоке 1 экспоненциальных2-,. функций формируются значения з 1 п -Йу иФ2 жсоз - Й 1) параллельно для каждого из у=О,М / И/2 частотных каналов за шаг дискретизации Л 1.Значение Лх (ЙМ) перемножается в множи 2 к тельном блоке сначала на з)п - й", затем наЖ2 ксоь - Й для каждого -го частотного канала,ФПроизведения Лх(И 1) з 1 п - й и Лх(И 1) соз - й 1У Ф с выхода множительного блока 4 поступают на сумматор 5 для сложения с хранящимисяи - 1в блоке 2 значениями ) Лх(ЙЛ 1) з 1 п - " йу ид:о Ф 12 к,Лх(И 1)соз - А. В результате на выходе д:о Хсумматора 5 в течение интервала времени между приходом двух соседних входных отсчетов получаем последовательно значения коэффициентов А(уЛо,для каждого из у частотных каналов,Введение новых элементов структуры и организация новых связей привели к улучшению качественных характеристик устройства, позволив, производить выработку коэффициентов со скоростью, равной темпу поступления дискретных отсчетов исследуемого процесса, что необходимо при решении ряда задач текущего анализа спектра, например для определения начального момента возникновения в си)гнале, периодических составляющих, выявления коротких периодичностей, уменьшения дисперсии сглаженных оценок спектральной плотности мощности, получаемых по методу Бартлетта. Формула изобретения Устройство для вычисления коэффициентов Фурье, содержащее блок экспоненциальных функций, множительный блок, первый сумматор и запоминающий блок текущих сумм, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в нето введены второй сумматор и запоминающий блок отсчетов, причем вход устройства соединен с входом запоминающего блока отсчетов и с одним входом первого сумматора, другой вход которого соединен с входом устройства, а выход - с первым входом множительного блока, второй вход ко. торого соединен с выходом блока экспоненциальных функций, а выход - с первым входом второго сумматора, выход которого соединен с входом запоминающего блока текущих сумм,537349 тавитеяв Л. Захматова едактор И, Грузов Те Корректор Н. Ау етро аказ 2692/13ЦНИИПИ Изд. Мо 1827Государственного по делам изоб3035, Москва, ЖТираж 864омитета Совета Минпстетений и открытий5, Раушская наб., д. 4/5 дписно в СС Типография, пр. Сапунова выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с выходом устройства.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авт. св, Мо 436358, кл. 6 06 Г 15/34, 1972. 62. Коршунов Ю. М Моторин В. В. Цифровой спектральный анализатор параллельного действия. Тезисы докладов И Всесоюзного симпозиума Методы представления и аппа ратурный анализ случайных процессов и полей, секция И 1, Ленинград, 1973 (прототип).