Устройство для цифровой обработки сигналов

ОП ИСАНИЗОБРЕТЕНИЯ ббйябто х ЧБдт1,745 37 Союз СоветскниСоцнапнстмческнкРеспублнк К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлеко 20.12.77(21) 2558344/18-21 с присоединением заявки РВ Гасударственный комитет СССР(23)Приоритет Опубликовано 07,07.80. Бюллетень,% 25Дата опубликования описания 10,07,80 по делам изобретений и открытия(7) Заявитель Харьковский авиационный институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ3Изобретение относится к измерительной технике.Известно устройство для цифровой обработки сигналов, содержащее систему генераторов, формируюших набор гетеродинных напряжений, используемых в сис 5 теме фильтрации 1.Для данного устройства характерно недостаточное быстродействие, определяемое последовательным поиском производ 1 О ной сигнала.Наиболее близким к изобретению по технической сушности является устройство для цифровой обработки сигналов, содержашее блок цифровой обработки сигналов, состоящий из двух каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных смесителя, фильтра нижних частот, дискретизатора и аналого-цифрового преобразователя, причем первые входы смесителей соединены с входной шиной, вторые их входы соединены с выходами квадратурного генератора, а вторые входыдискретизаторов соедине 2ны с выходами задаюшего генератора,блок вычисления дискретного преобразования Фурье, входы которого соединеныс выходами блока цифрового преобразования, квадратор, выходы которого соеди- .нены соответственно с первым входоминтерполятора и входом блока обнаружения, выход которого соединен со вторымвходом интерполятора 2,Данное устройство недостаточно точно.Белью изобретения является повышениеточности устройства,Поставленная пель достигается тем,что в устройство, содержашее блок цифрового преобразования сигналов, состоящий из двух каналов, каждый из которыхсостоит из последовательно включенныхсмесителя, фильтра нижних частот, дискретизатора и аналого-цифрового преоб- фразователя, причем первые входы смесите-.лей соедиттены с входной шиной, вторыеих входы - с выходами квадратурногогенератора, а вторые входы дискретизаторов соединены с выходами задаю37 ф 50 3 . 7465щего генератора, блок вычисления дис-кретного преобразования Фурье, входыкоторого соединены с выходами блокацифрового преобразования, квадратор,выходы которого соединены соответствен 5но .с первым входом интерполятора и. входом блока обнаружения, выход которого соединен со вторым входом интер.полятора, введен блок фокусировки, состоящий из блоха вычисления дискретной свертки и запоминающего блока,причем в блок вычисления дискретнойсвертхи входят буферное запоминающее устройство, блок умножения и сумматор, соединенные последовательно, блокуправления и блок ключей, входы хоторого соединены соответственно с выходомзапоминающего блока и первым выходомблока управления, второй выход которогоподключен к входу запоминающего блока,вход буферного запоминающего устройстваблока фокусировки подхлючен к выходублока вычисления дискретного преобразования Фурье, а выход сумматора блока фокусировки соединен с входом квадратора.На чертеже приведена структурнаяэлектрическая схема предлагаемого устройства .Устройство цифровой обработхи сигналов содержит квадратурный генератор 1,задающий генератор 2 сигналов дискретизации, блок 3 цифрового преобразования, состоящий из смесителей 4 и 5,фильтров 6 и 7 нижних частот, дискретизаторов 8 и 9 и аналого-цифровыхпреобразователей 10 и 11, блок 12вычисления дискретного преобразованияФурье, блок 13 фохусировки, состоящийиз блока 14 вычисления дискретной 40свертки, запоминающего блока 15. Всостав блока 14 входят буферное запоминающее устройство 16, блок 17 умножения, сумматор 18, блок 19 ключей, блок 20 управления. 45Выход блока фокусировки соединенчерез квадратор 21 с входами блока 22.обнаружения и интерполятора 23. Входной сигнал подается на входную шину 24, выходной сигнал снимается с выхода 25.Устройство работает следующим образом.На входную шину 24 устройства поступает измерительный сигнал, частота которого 1линейно изменяется на интервале наблюдения длительностью Т. Интервалы возможных значений частотЫи еепроизводнойзаданы.Этот сигнал поступает на первыевходы смесителей 4 и 5 блока 3, навторые входы которых с выхода квадратурного генератора 1 поступают сдвионутые по фазе на 90 один относительно другого опорные многохроматические колебания с частотой ( о - Ещ),равной нижней границе заданного интервала возможных значений с. С выходов смесителей 4 и 5 сигналы посту-пают на фильтры, нижних частот 6 и 7,обеспечивающие на своих выходах формирование хвадратурных составляющихЧ (1 ) и Ч( 1 ) низкочастотногоаналитического сигнала, спектр которогососредоточен в интервале частот от Одо 2 Рд . Далее в блоке 3 сигналы свыходов фильтров 6 и 7 поступают навходы дискретизаторов 8 и 9, преобразующих эти сигналы в последовательности коротких импульсов Ч ( 6 1 ) и( 1 д 1 ) с периодом следования М,определяемым частотой 2 Г-, сигналовс выхода задающего генератора 2, Этиимпульсы поступают на входы аналогоцифровых преобразователей 10 и 11,преобразующих их в цифровой код Ч; ,/поступающий затем на входы блока 12вычисления дискретного преобразованияФурье, который формирует х концу интервала наблюдения длительностью Т.на своих выходах 2 М отсчетов комплексного Фурье-спектра сигнала.Эти отсчеты У, поступают в блок 13 фокусировки, на первые входы блока 14 дискретной свертки и далее в буферное запоминаюшее устройство 16.В постоянном запоминающем блоке 15хранится рассчитанная заранее матрицакомплексных чиселЯр 0 1 представляющих собой отсчеты преобразования Фурьефункции ехр, (-ЗЗГ ),С выхода блока 20 подается сигналсчитывания на запоминающий блох 15,обеспечивающий поступление 4 М чиселв блок вычисления дискретной свертки,а именно на входы блока 19 ключей, накоторый поступают также (последовательно во времени для каждого из Мзначений к ) сигналы с блока управления,обеспечивающие прохождение на вторыевходы блока 17 умножения соответствующих 2 М чисел р, Я (О К-р) напервые входы блойа умножения 17 поступают числа ъ с выхода буферногозапоминающего устройства 16.5 7465Блок умножения 17 формирует насвоем выходе 2 М произведений соответствующих (о о р ) пар сигналов УиЯ.п,3 (К,0=сопМ). Зти произведенияпоступают далее в сумматор 18, осуществляющий формирование,к=2 М"м=% Як-п,1представляющего собой отсчет двумерно-.го комплексного спектра по частоте и 10ее производной. Одновременно на вход, блока 17 поступает набор чисел дляследующего значения )с , а сигнал свыхода сумматора 18 поступает на входквадратора 21. Далее цикл повторяется, 15обеспечивая формирование на выходеквадратора 2 М Й отсчетов двумерногоэнергетического спектра измерительногосигнала ,по частотеи ее производной 20Эти отсчеты у с выхода квадратора 21 поступают в блок обнаружения 22,который (посредством определения наибольшего из отсчетов и сравнения егос пороговым значением) производит обиаружение измерительного сигнала игрубую . оценку частоты сигнала, и принеобходимости, ее производной. Эта оценка с выхода блока 22 поступает в интерполятор 25, на второй вход которого 30поступает из квадратора 21 информацияоб остальных отсчетах, Интерполятор 25формирует на своем выходе, являющемсявыходом устройства, точную оценку частоты сигнала и ее производной. 35Точность оценок близка к теоретической предельной, поскольку предлагаемое устройство реализует одну из возможных модификаций оптимальной процедуры обработки, 40 Формула изобретенияУстройство для цифровой обработки сигналов, содержащее блок цифрового 37 6преобразования сигналов, состоящий издвух каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных смесителя, фильтра нижних частот, дискретизатора и аналого-цифрового преобразователя, причем нервые входы смесителей соединены с входной шиной, вторыеих входы соединены с выходами квадратурного генератора, а вторые входы .дискретизаторов соединены с выходамизадающего генератора, блок вычислениядискретного преобразования фурье, входыкоторого соединены с выходами блокацифрового преобразования, квадратор, выходы которого соединены соответственнос первым входом интерполятора и входом блока обнаружения, выход которогосоединен со вторым входом интерполятора, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что,:с целью повыщения точности устройства,в него введен блок фокусировки, состоящий иэ блока вычисления дискретнойсвертки и запоминающего блока, причемв блок вычисления дискретной сверткивходят буферное запоминающее устройство, блок умножения, сумматор, соединенные последовательно, блок управления и блок ключей, входы которого соединены соответственно с выходом запоминающего блока и первым выходомуправления, второй выход которого подключен к входу запоминающего блока,вход буферного запоминающего устройства блока фокусировки подключен квыходу блока вычисления дискретногопреобразования Фурье, а выход сумматора блока фокусировки соединен с входом квадратора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3898658,кл. 343-8, 04.08.73.2. Авторскоесвидетельство СССР569961, кл.06 Р 15/34,25.08.77.746537 Корректор М. Демчик За аз 3949)39 Тйраж 751 ЦНИИПИ Государственного по делам изобретений 1130 ЗБ, Москва, Ж-ЗБ, Ра- л.Подписноекомитета СССРоткрытийушская наб;, д. 4/Б город, ул. Проектная,филйал ППП Патен Составитель В. ЕгороваРедактор Ж. Рошкова Техред Л. Теслюк