Устройство для выполнения преобразования фурье

(51) 4 фф л4) э ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕПЬСТВУ АВТОРСНОЬЮ)еГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(46) 07.09. 85. Бюл. Р 33 (72) В.П.Буцейкин и 1 О.К.Рыбин (71) Научно-исследовательский инсти тут электронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.М.Ки рова(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ, содержащее ге ратор тактовых импульсов, выход кбторого подключен к тактовому входу генератора псевдослучайных чисел и входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входам ( -ых )1, И ., где )4 в . количество определяемых гармоник накапливающих сумматоров-вычитателей первой и вто рой групп, выходы которых являютсяц-ми информационными выходами соответственно первой и второй групп,а информационный вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства,блок постоянной памяти, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит счетчик и первую и вторую группы блоковсравнения по И блоков в каждой, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входусчетчика, информационный выход которого подключен к адресному входублока постоянной памяти, ф -е информационные выходы первой и второйгрупп которого подключены к первымвходам )-ых блоков сравнения соответственно первой и второй групп,выходы которых подключенЫ к входамвыбора режима 4 -ых накапливающих сумматоров-вычитателей соответственно первой и второй групп,а выход генератора псевдослучайныхчисел подключен к вторым входам 4 -го1177822 Изобретение относится к автомати.ке и вычислительной технике и можетбыть использовано в измерительнойтехнике, радиотехнике и электросвязи длявыполнения преобразования 5Фурье непрерывных и дискретных, детерминированных и случайных сигналовв реальном масштабе времени.Целью изобретения является упрощение устройства для выполнения пре- Ообразования ФурьеНа фиг.1 представлена функциональная схема устройства для выполненияпреобразования Фурье; на фиг.2 - пример реализации одной синусоидальной 5функции.Устройство содержит информационныйвход 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, генератор 3 тактовыхимпульсов, генератор 4 псевдослучай- щных чисел, счетчик 5, блок 6 постоян ной памяти, две группы 7 по " блоков8 сравнения и накапливающих сумматоров-вычитателей 9, а также информационные выходы устройства 10. 25Устройство работает следующим образом,Входной лнапоговый сигнал устройства поступает на вход,1 АЦП 2.Тактовые импульсы с периодом Лсвыхода генератора 3 поступают на управляющий вход блока 2, на информационном выходе которого формируютсяцифровые отсчеты входного сигнала,на вход генератора 4 псевдослучайныхчисел, на выходе которого формнру 35ется последовательность псевдослучайных чисел ( (и), и через счетчик 5 - на адресный вход блока 6,на выходах которого формируютсяпоследовательности числовых кодов,соответствующих значениям фильтрующих функций 8,(п) для первой группы 7 биотоков и С(п) для второйгруппы.При этом 40 При равномерном законе распределения чисел Р(п) в выходной последовательности генератора 4 псевдослучайных чисел ( (и) на выходах сумматоров-вычитателей 9 появляются соответствующие значения коэффициентов дискретного преобразования Фурье 50л фо1 - Ех(Р) с 05и.2и . Мс коэффициентом доверия, зависящимот времени интервала суммирования55усредненно), так как среднее Вначение Е, например,для Б,п;(и) равноГ =уп - Р - 1 п)/ Р 1 Р) = - Би - и2% )а 2%Бч, (и) = зхп -- п 1,.2/С (и) = сов -п 1,где М - число отсчетов входного сигналаи - порядковый номер отсчетапе 1,11,"в - порядковый номер фильтруг.ющей функции ше 11 К;- номер коэффициента Фурье,подлежащего определению,.4 Б/2Блоки сравнения осуществляют сравнение чисел, поступающих с выходов блока 6 и генератора 4. Если число, поступившее на блок 8 сравнения с блока 6, например, больше числа,поступивлего с выхода генератора 4, то на выходе данного блока сравнения формируется код, разрешающий выполнение в соответствующем накапливающем сумматоре-вычитателе 9 операции сложения, при невыполнении укаэанного условия - код, разрешающий выполнение операции вычитания. Значения исследуемого сигнала в момент дискретизации Х(п) в виде цифрового кода с выхода блока 2 поступают на информационные входы накапливающих сумматоров в вычитател 9. При поступлении на управляющий вход сумматора в вычитате 9 кода, разрешающего выполнение сложения, в нем про изводится сложение Х(ч) с суммой, накопленной в предшествующие моменты дискретизации, Б обратном случае производится вычитание Х(п). После выполнения 11 тактов выборки значений исследуемого сигнала (цикла преобразования) в накапливающих сумматорахвычитателях 9 первой группы 7 оказываются записанными " значений коэффициентов а, а в накапливающих сумматорах-вычитателях 9 второй группы 7 - 1 значений коэффициентов Ь;,а; - . хпГ 51 п п л21и=й а: - / х(п) уп -а -н -=На фиг,2 показаны эпюры, поясняющие работу предлагаемого устройства на примере определения начения одного коэффициента Фурье, а,: "1" - поток дискретизации, выходное напряжение генератора 3 тактовых импульсов; "2" - последовательность кодов фильтрующих функций Бщ, (и) и С щ; (и) с прего выхода блока б; "3" - последовательность псевдослучайных чисел 1 О с выхода генератора 4; "4" - стохастическая фильтрующая функция, управляющее сумматорами-вычитателями 9 напряжение с выхода я-го блока 8 сравнения первой группы 7 блоков 15 (1-код, разрешающий выполнение операции сложения; О-код, разрешающий выполнение операции вычитания); "5" усредненная фильтрующая функция зп -п 1. устройства. Для большей27Инаглядности (фиг.2) последовательности кодов "2" и усредненная фильт 2 Мрующая функция зп- п 5 изображены плавными линиями,Стохастическая фильтрующая функция "4" позволяет независимо от частоты дискретизации получить асимп. тотически несмещенную оценку значения коэффициента Фурье а 1 с любым требуемым коэффициентом доверия, так как при пГамп - п -(п)- уп д п2/ с 1 2 Ой й