Устройство для определения амплитуды и мощности спектральных составляющих комплексного сигнала

(5 06 332 ЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Рабинер Л., Гоулд Б. Теория иприменение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978.Авторское свидетельство СССРВ 108480, кл. С 06 Р 15/332, 1984.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АМПЛИТУДЫ И МОЩНОСТИ СПЕКТРАЛЬНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСНОГО СИГНАЛА,автоматики и вычислительной техники,в частности к устройствам для определения амплитудных и мощностных пара 1309037 А метров спектральных составляющих комплексного сигнала, и может быть широко использовано при построении паралФлельных спектральных анализаторов,Цель изобретения - упрощение устрой"ства. Поставленная цель достигаетсяза счет того, что устройство для определения амплитуды и мощности спектральных составляющих комплексногосигнала состоит из группы блоков 1суммирования и вычитания, группы блоков 2 суммирования, группы блоков3-1 косинусного дискретного преобразования фурье, группы блоков 3-2 синусного дискретного преобразованияфурье, группы блоков 4 суммированияи вычитания и группы блоков 3 нелинейного преобразования. 3 ил,(13) 35 50 Изобретение откосится к автомати-, ке и вычислительной технике, в частности к устройствам для определения амплитудных и мощностных параметров спектральных составляющих комплексно го сигнала, и может широко использоваться при построении параллельных спектральных анализаторов.Целью изобретения является упрощение устройства.Для дальнейших рассуждений используют следующие свойства.Любое целое число из интервала 0,2 можно получить из соотношения(1)Для дискретного преобразования Фурье комплексной последовательности сигналов имеет место следующее соотношение;Р(2 -К)=Р(-К), (2) Мощности и амплитуды отрицательнойи положительной спектральных составляющих гармоник комплексного сигналаравны, т.е.М(К)=М(-К)Ф А(К)=А(-К), (3)Используя свойства (1) и (2), дискретное преобразование Фурье комплек- З 0сной последовательности сигналовЕ можно переписать в виде:где 0 сп; Осс 2Раскрывая скобки в экспоненциальной функции Формулы (4), имеемя 1)40Р 1+4 1 с) 2 )=; Е еееО(. аф МдП )1-1е еРазбивая интервал суммирования в(7)В(1 Е2(Д 2 41) 6 . (8)д(" 0Заметим, что значение ФункцииВ (д) - есть 1-я составляющая комплекс 7 2ного сигнала (6), который представляет из себя Функцию дискретного преобразования фурье для гармоник целой сигнализации при Формировании дискретного преобразования Фурье (7) для остальных гармоник.Далее, разбивая интервал суммирования в (6) и (7) на два подинтервала, получимг -Р(2) =С(11 (9)1=0+3 Р И 1+4) 21),где п,=п2. Заметим, что (10), (12) и (13) есть Функция дискретного преобразования фурье комплексной последовательности сигналов С(.) для гармоник, кратных целой степени двойки.Мощность и амплитуда любой гармоники с учетом (2) и (3) определяются как м 1+4)2 )1 е 1+4)2 +Р 1+41 с) 2)1, (14) А 1+4) 2 ) = М 1+4) 2 ) . (15)На фиг.1 изображена структурная схема устройства на Фиг.2 - структура блока суммирования-вычитания; на фиг.3 - структура блока нелинейного преобразования.Рассмотрим схему устройства для определения амплитуды и мощности спектральных составляющих комплексно го сигнала.н-Ярусная схема (фиг,1) имеет двегруппы по 2 входов, на которые пода37 4тельности двух групп сигналов по формулам.Н Ь)=БЬ)+ЧЬ);н В)=я(к)-чЬ);и -1Ос 1 сгр-+2. 0 с и 3 Устройство для определения амплитуды и мощности спектральных составляющих комплексного сигнала, содержащее группу иэ и блоков суммирования (п=1 ор И, М - размер преобразования), первую группу из п блоков суммирования и вычитания и И блоков нелинейного преобразования, причем д-й вход 3-го (=г,п, 1=2) блока суммирования и вычитания первой группы соединен с 1-м входом 1-го блока суммирования группы и подключен к 1-му выходу суммы (1-1)-го блока суммирования и вычитания первой группы, а 1-йвыход разности 1 с-го (1 с=1,п. 1=1,2" Ъ блока суммирования и вычитания первой группы подключен к 1-му входу В+1)- го блока суммирования, а ш-й вход (ш=1,2 ) вход первого блока суммирования и вычитания первой группы является ш-м информационным входом устройства, причем первый и второй выходы Я-го (Я=1,Х) блока нелинейного преобразования являются выходами соответственно амплитуды и мощности д-й гармоники устройства, при этом блок нелинейного преобразования содержит два квадрата, сумматор и узел извлечения квадратного корня, вход которого подключен к выходу суммато,ра, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго квадраторов, входы которых являются соответственно входами реальной и мнимой части числа блока нелинейного преобразования, первым и вторым выходами которого яви определяет значения сумм двух сигналов Е(1) и Е(2+1) при=+1;Ос пи значении сигналов С(Ц(11) в формулах (9) и (10).Блок 3-1 косинусного дискретногопреобразования Фурье 45иР Й)=, 6(1)сов, 0 1 ссга, 2 Ыс и:о и 3 13090 ют действительные и мнимые составляющие комплексной последовательности сигналов 2(2.) (062 -1) и две группы по (2" +1) выходов, на которых формируются амплитуды и мощности спектральных составляющих гармоник входного комплексного сигнала.Устройство содержит блоки 1 суммирования-вычитания (преобразования первого рода и блоки 2 суммирования, 10 имеющие две группы (действительнуюи-р+и мнимую) по 2 1 входов и соответи-Рственно две группы по 2 выходов, блоки косинусного 3-1 и синусного 3-2 дискретных преобразований Фурье 15и -2сигналов, имеющие 2входов и 2 " выходов, блоки 4 суммирования- вычитания алгебраического суммироваи -- э ния, имеющие две группы по 2и3 входов и две группы по 2 выходов,20 блоки 5 нелинейного преобразования, имеющие два входа и два выхода (р= =1,2п, 06 сп, р - номер яруса схемы).Блок 4 суммирования-вычитания (фиг.2) содержит вычитатели 6 и сумматоры 7. Блок 5 нелинейного преобразования (фиг.3) содержит сумматор 8, квадраторы 9 и узел 10 извлечения квадратного корня. 30Блок 2 суммирования предназначен для формирования комплексной последовательности сигналов из входной комплексной последовательности сигналов по формуле 35 Я (1) =91)+Я(2 +з.);и-Ой.сг -11(реп Блок 3-2 синусного дискретногопреобразования Фурье2"-1Г Ь)= ЕС(1) зи ; ОМг5 ., 2711 с и определяет значения косинусных исинусных составляющих в формуле (11)Блоки суммирования-вычитания 4предназначены для формирования двухгрупп сигналов из входной последоваи определяют значения дискретногопреобразования Фурье для 1+41)хг)-й и для 1-4 к) 2)-й гармоникв формулах (12) и ( 13) . Блок 5 нелинейного преобразования предназначен для формирования амплитуды и мощности спектральной составляющей входного комплексного сигнала и определяет эчачения сигналов М 1+ +41 с)2) и А 1+41 с) 2) в формулах (14) и (15) . Формула изобретения13090 оставитель А.Барановехред М,Ходанич рректор Г.Решетки едактор вич аказ 1800 Тираж б 73сударственногам изобретенийосква, Ж,Подписиитета СССРкрытий ИИПИ по де 13035,ушская наб., д. ское предприятие, г,ужгород, ул.Проектн изводственно-пол ляются соответственно выход сумматора и выход узла извлечения квадратного корня, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит вторую группу бло ков суммирования и вычитания, группу блоков синусного дискретного преобразования фурье и группу блоков косинусного дискретного преобразования Фурье, -й (ь. 1,2 , р=+2; Оеп) Ю информационный вход-го (г=1,2) блока синусного дискретного преобразования Фурье соединен с ь-м инфорьгмационным входом-го блока косинус- ного дискретного преобразования Фурье 15 и подключен к 1-му выходу р-го блока- В-Рсуммирования группы, 3-ые (3=1,2 ) информационные выходы блока косинус- ного дискретного преобразования Фурье и блока синусного дискретного преоб- .20 37 6разования Фурье подключены к 3-м входам соответственно первой и второйггруппы-го блока суммирования и вычитания второй группы, причем К-е %=0,2 Р ) информационные выходы-го блока косинусного дискретного преобразования фурье-го блока сигнусного дискретного преобразования фурье,-го блока косинусного дисгкретного преобразования фурье,-го блока синусного дискретного преобразования Фурье подключены к 1-м входам первой и второй групп-го и-го блоков суммирования и вычитагния второй группы, причем 1-ые выгходы суммы и разности-го блока суммирования и вычитания подключены к входам соответственно реальной и мнимой частей числа Е -го блока нелинейного преобразования.