Устройство для преобразования фурье

50 Подключенный к входу преобразователя 3 код - частота код (х ) преоб 1 1Изобретение относится к специали- "зированным средствам вычислительнойтехники, предназначенным для автоматизации анализа спектральных свойствслучайных процессов в реальном масштабе времени, использования в системах распознавания, например, в биокибернетике, радиофизике.Цель изобретения - упрощение устройства.На чертеже приведена структурнаясхема предлагаемого устройства.Фурье-преобразователь содержитквантователь 1, регистр 2 отсчета,преобразователь 3 код - частота,элемент ИЛИ 4, блок 5 синхронизации,триггер б, элементы И 7 и 8, счетчик9, дешифратор 1 О, элемент ИЛИ 11,счетчик 12, группу элементов И 13,блок 14 памяти, формирователь 15 адреса, коммутатор 16, сумматор-вычитатель 17, блок 18 буферной памятии сумматор 19 по модулю два.Устройство работает следующим образом,Перед началом вычислений все блокиустановлены в нулевое состояние, адешифратор 10 имеет к выходов и настроен таким образом, что на каждом1-ом вьпсоде формируется импульс через интервал времени ЬТ; после импульса с предыдущего (1-1)-го выходаобразуя ряд интервалов дТ;, пропорциональных приращениям синуснойфункции на первой четверти периодапредставления. При этом объем памятиблока 4 памяти должен составлятьк = И 4 кодов (где М- объем памятиблока 18 памяти ).Исследуемый случайный сигнал х(т)подается на вход квантователя 1 и потактовым ш импульсам с выхода блока5 синхронизации преобразуется в дискретную форму х (вью). При получениипервого отсчета х (1 ьт ) он записывается в регистр 2 в виде модуля (х)знака Нрп(х): знаковый выход приэтом подключается через элементИЛИ 4 на вход сумматора 19 по модулюдва, задавая знак второго слагаемого в усреднителе 17;-; +( 1) - Сгде = О или 1, соответствующиеположительному или отрицательномузнаку Яяп(х ); С . - функция, счи-тываемая с блока 4 памяти.95358 55 10 5 20 25 30 35 40 45 разуется в лоток импульсов соответствующей частоты Р , которые подаются в счетчик 2.Одновременно этот же (е =1) импульс с выхода блока 5 синхронизации поступает на первый установочный вход триггера 6, устанавливая фего в состояние, при котором через элемент И 7 поступают тактовые импульсы на вход счетчика 9, т,е. счетчики 9 и 12 одновременно начинают счет импульсов соответствующих потоков Рт и Р, . При достижении в счетчике 9 числа импульсов равного 9, срабатывает дешифратор 10 по первому выходу: импульс с выхода элемента ИЛИ 11 поступит на вторые входы группы элементов И 13 и на управляющий вход блока 4 памяти, осуществляя при этом соответственно считывание кода 0;с выхода счетчика 12 и запись его в первую ячейку блока 14 памяти.При дальнейшем счете импульсов счетчиком 9 дешифратор 10 срабатывает через интервалы времени пропорциональные изменению (приращению ) ординат синусной функции, и формирует импульсы последовательно на 2,3 к-ом выходах, которые через элемент ИЛИ 11 подаются на вторые входы группы элементов И 13. При этом через соответствующие интервалы временис выхода счетчика 2 с нлывается код., 8 1, , который записйвается соответственно в 2,3 к-ю ячейку блока 14 памяти. Поскольку счетчик 12 непрерывно считает количество импульсов в потоке Р за указанные интервалы времени (частота Р пропорциональна амплитуде отсчета х ),1 в 1-х ячейках блока 14 памяти запоминаются коды 61 пропорциональные произведению отсчета х на соответствующую 1-ю выборку четверти периода синусной .функции 6, "- х(1 ь 1з 1 й - ь, 1= 1, к7 1 й1- 8 где В Р - масштабный коэффициент.Сформированный на к-м выходе дешифратора 1 О импульса поступает также на управляющие входы Сброс" преобразователя 3 код - частота, а также счетчиков 9 и 12, а триггер 6 опрокидывается во второе состояние, при котором закрывается элемент И 7-д д,ь8 =х соз 2в ЯеГ =Ре, - - О 3 1 и открывается элемент И 8 для прохож" дения тактовых импульсон в формирователь 15 адреса.Так как для вычисления комплексных коэффициентов Фурье необходимо осуществить Бп-преобразование фурье (.1 Г) и соз-преобразование Фурье (КеГ ), н блок 18 иэ блока 14 через коммутатор 16 необходимо считать коды 9; в определенной последователь. ности: для йормирования 1 шГх считываются коды 9 1, , где д=0,1,2 к 1,0,1 ., а для КеГ х коды 6где щ=к, т.е. коды считываются в последовательности =к, (к), (к) 1,0,1, (к), к что соответствует произведению: яапример опрос при формировании КЕГ осуществляется следующим образом.При первом цикле считывания кодов 91,(ш 1) опрос выходов блока 14 памяти осуществляется с шагом аА=(я=1, т.е. опрашинаются выходы 1(ъ-к)=к, (к), (к), и через блок 17 распределяются в ячейки =1,2 к=(/4 блока 18. После записи кода в ячейку М/4 блока 18 в нем оказывается накопленной 1/4 периода функции КеГ = 8, после чего(,щ из формирователя 5 адреса поступает импульс на второй вход сумматора 19 по модулю два, при этом в блоке 7 устанавливается отрицательный знак Яяп 9 = - 1 (соответствующий отрицательной полунолне косннусной функции )и усреднение следующих кодов 91 п записываемых в ячейки д/4( 3 Н /4 блока 18 памяти, осуществляется в соответствии с формулой: После (д микрокоманд каждого ш -го цикла опроса во всех Н ячейках блока 18 будут накоплены результаты усреднения, после чего блоки фурье- преобразователя подготовлены для ; осуществления преобразования(в +1 )-го цикла.Так, при втором цикле (щ =2) по импульсу с первого выхода блока 5 синхронизации в квантователе 1 формируется отсчет входного сигнала, который записывается в регистр 2 отсчета, Выделенный при этом знак 195358 4Бйп хр=(-1)(1, с второго выхода регистра 2 отсчета поступает через элементИЛИ 4 на вход начальной установкизнака н сумматоре 19 по модулю два(т.е. задавая операции "Сложение"или "Вычитание" в блоке 17 при первых Н/4 тактах усреднения ), Одновременно с этим в преобразователе 3код - частота Формируются поток нм- О пульсов частоты Р 2, пропорциональной амплитуде х(2 ддд), который поступает на счетный вход счетчика 12.Импульс запуска (и = 2 с блока 5синхронизации поступает также наперный вход триггера 6, опрокидываетего, устанавливая элемент И 7 в режим пропускания тактовых импульсовна счетный вход счетчика 9. Аналогич.но циклу п =1 в блок 14 памяти сныхода счетчика 12 считываются коды92;, записываясь последовательно в1,2 к-ю ячейки памяти.Считывание кодон 8 2, при помощиформирователя 15 адреса осущестнля ется при этом с шагом дА 9=а =2, т.е,опрашиваются выходы 1=к, ( к),2,0,2, блока 14 памяти и результаты опроса через коммутатор 16 поступают н блок 17, в котором усредняются с результатами предыдущегоцикла КеГ и поступают на запись всоответствующие ячейки.1,2,3 блока 18.Коды адресов вычисляются в формирователе 15 адресов в соответствии свыражением: дрщ ) р - -дт); р (д-(, ра 02 т,М 40где р - номер перехода гармоническойФункции через нулевой уровень.Закон изменения знаков в блоке 17при вычислении ЙеР(описывается следующими соотношениями: предыдущий знак при; )ото 4 - +рГ 8 11 бй 9измененный знак ) ш) Рг) МТаким образом, после -го циклаобработки входного сигнала в блоке18 накапливается сумма, описываемаявыражением:2 в Нтдр,дд(=Бр.Е(.1( ЕеК трдй,Р=О дрд1 Следовательно, опрос буферного блока 14 памяти, содержащего К про"195358 ка 14 ) или мнимой (1 щР - при ойросе1,2 к 4 к= М ячеек блока 14)составляющих комплексных коэффициентов Фурье. Составитель А,Варановактор Л.Пчелинская Техред Л. Мартяшова Корректор мокосо ее е аз 7416/54 Тираж 709 По ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыти 113035, Москва, Ж, Раушская нд, 4 Патент", г,филиал од, ул. Проектна изведений каждого отсчета хщ, на 1/4периода 5 п -Функции, обеспечиваетвычисление действительной (Йе Р приопросе к,( к) 1, ячеек блов в еписноеССР