Устройство для выполнения быстрого преобразования фурье

(21 (22 896334/24-2 7.05.85 0.10.86, Бю осковский и М 40титут электрон ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нои техники(56) Рабинер Л., Гоулд Б, Теория иприменение цифровой обработки сигналов, М.: Мир, 1978,Березенко А.И. и др. Микропроцессорные комплекты повышенного бьстродействия, М,: Радио и связь,1981,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ БЫСРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ(57) Изобретение относится к областивычислительной техники и может бытьиспользовано в системах обработкидискретной информации, радио- и гидролокации, медицинской и другой аппаратуре, где используется цифроваяфильтрация и спектральный анализ,Цель изобретения - повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в состав устройствавходят два регистра коэффициента,три входных регистра, два регистрапроизведений, триггер, генератор тактовых импульсов, сумМатор-вычитатель,два умножителя с соответствующимисвязями между узлами устройства,2 ил.267431 О О Плюс Плюс Плюс Минус 15 О О Минус Плюс Минус 20 1 тпС 1 шА,где А,С А;,С 1Ке 1 ш го числа. 1 1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах обработки дискретной информации, радио и гидролокации, медицинской и другой аппаратуре, где используются цифровая фильтрация и спектральный анализ.Целью изобретения является повышение быстродействияНа фиг 1 представлена функциональная схема устройства для выполнения быстрого преобразования Фурье; на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.Устройство (фиг. 1) содержит первый регистр 1 коэффициента, первый входной регистр 2, первый умно- житель 3, первый регистр 4 произведения, второй регистр 5 коэффициента, второй входной регистр 6,второй умножитель 7, второй регистр 8 произведения, генератор 9 тактовых импульсов, триггер 10, третий входной регистр 11, сумматор-вычита тель 12.Устройство для выполнения быстрого преобразования Фурье работает следующим образом.Арифметические действия, выполняемые в ходе базовой операции, включая умножение на поворачивающий множитель Я, можно записать в действительной форме следующим образом: КеС =КеА, в (КеС, Ре 1,-1 шС, 1 пЖ, ),(1) КеА; КеА +(КеС; КеЫ,-1 шС 1 пЖ; ),(2)=1 птА;-(КеС; 1 тпИ +1 птС, Кет),(3) =1 шА +(КеС; 1 пЯ +1 шС Кетил,),(4) входные комплексные операнды;выходные комплексныеоперанды;комплексный коэффициент,действительная частькомплексного числа;мнимая часть комплексноДля простоты изложения изобрете-; ния предполагается, что запись данных в регистры 1, 2, 4, 5, 6, 8.11 и переключение триггера 10 происходит за бесконечно малое время, а задержка, вносимая умножителями 3 и 7 и сумматором-вычитателем 12 не превышает длительности синхронизирующего импульса на выходе генератора 9 тактовых импульсов. В предлагаемом устройстве сумматор-вычитатель 12 функционирует в соответствии с таблицей, где высокий уровень сигнала обозначен как 1 , а низкий - О Состояние вхо Знак, присваиваемыйдов числам на входе 10 четвер- пято- пер- втором третьем того го вом В начальный момент на вход синхронизации устройства поступает сигнал высокого уровняЭтот сигнал25 запрещает работу генератора 9 тактовых импульсов и триггера 1 О. Приэтом на выходе генератора 9 тактовых импульсов и на прямом выходетриггера 1 О устанавливается сигналнизкого уровня,Во время прихода первого операнда (КеС) на вход задания операндаустройства, на входе синхронизацииустройства устанавливается сигнал35низкого уровня тем самым разрешается работа генератора 9 тактовыхимпульсов и триггера; 10.При этом частота генератора 9тактовых импульсов такова, что одиниз операндов КеС;, 1 шС;, КеА;, 1 шА,поступает на вход задания операндаустройства за половину периода тактовых импульсов, а каждый из коэффициентов КеУ;, 1 шЫ - за один период тактовых импульсов. Взаимноерасположение тактовых импульсов,операндов и коэффициентов показанона фиг, 2,Далее, до окончания преобразова 50 ния всего массива входных операндов,устройство работает следующим образом,В момент прихода операнда КеС;на вход задания операнда устройства55 триггер 10 под воздействием.отрицательного фронта тактового импульса,поступающего с выхода генератора 9тактовых импульсов, устанавливает 12674314ся в нуленое состояние, т.е, инверсный выход триггера 10 устанавливается н состояние логической единицы.Регистры 1, 2, 4, 5, 6, 8, 11 записывают данные, поступающие наих Л-входы, по положительному фронтуна С-входах. Следовательно, при подаче операнда КеС; на вход устройства и переключении триггера 1 О н нулевое состояние, на выходе регистра2 установится значение КеС, (фиг. 1и 2).В момент формирования логической единицы генератором 9 тактовыхимпульсов, на вход реальной частипоступает коэффициент Ке 1,;, на входмнимой части 1 гпЕ на вход заданияоперанда - 1 шА, которые записываются в регистры 1, 5 и 11 соответст.венно по положительному фронту тактового импульса, поступающего с выхода генератора 9 тактовых импульсов.Отрицательный фронт тактовогоимпульса переключает триггер 10 вединичное состояние, т.е. на прямомвыходе триггера 10 формируется логическая единица, Положительный перепад на неинверсном выходе триггера10 записывает в регистр 6 операнд1 шС, поступающий в этот момент навход устройства.В момент формирования генератором 9 второго тактового импульса происходит запись операнда КеА, поступающего по входу устройства, Также происходит запись сформировавшихся к этому времени произведенийКеС; Ке 1. и 1 тС., 1 пЮ в регистры 4и 8 соответственно.В первом такте сумматор-вычитатель производит действия согласносоотношению (1), во втором - согласно соотношению (2), В результатеэтого на выходе устройства формируются новые значения КеС и КеА., Втот момент, когда сумматор-нычитатель формирует величины КеС, и КеА,регистры 1 и 5 принимают коэффициенты 1 тб; и Кениг соответственно, Кавыходах умножителей 3 и 7 формируются произведения КеС; 1 пЫ и 1 шС,лКем; (фиг. 1 и 2),В этот момент сумматор-вычитатель заканчивает формирование КеС, и КеА, и по положительному фронту тактового импульса произведения КеС, 1 шЫ и 1 гпС;. КеЫ; записываются н регист 510 Устройство для выполнения бысФ. рого преобразования Фурье, содержащее первый регистр коэффициента, выход которого подключен к первому входу первого умножителя, выход которого подключен к информационному входу первого регистра произведений, выход которого подключен к первому входу сумматора-вычитателя, выход которого является информационным выходом устройства, входами реальной и мнимой частей коэффициента которого являются информационные входы соответственно первого и второго регистров коэффициента, второй вход первого умножителя подключен к выходу первого входного регистра, информационный вход которого объединен с информационными входами второго и третьего входных регистров и является входом задания операнда устройства, генератор тактовых импульсов, второй регистр произведений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьнпения быстродействия, в него введены триггер и второй умножитель, выход которого подключен к информационному входу второго регистра произведений, выход которого подключен к второму входу сумматора-вычитателя, третий вход которого подключен к вьгходу третьего входного регистра, тактоный вход которого объединен с тактовыми входами первого и второго регистров коэффициента, первого и второго регистров произведений, тактовым входом триггера, первым управляющим вхо- . дом сумматора-вычитателя и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, вход запуска которого объединен с установочным входом триггера и является входом синхронизации устройства, инверсный выход триггера подключен к второму управляющему 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ры 4 и 8 соответственно, А в регистр 11 по этому же сигналу записывается операнд 1 гпА , поступающий по входу устройства, В результате этого на третьем такте сумматор"ньгчитатель формирует на выходе устройства величину 1 шС., на четвертом такте 1 гпА.Затем функционирование устройства повторяется и вычисляются следу 1 1 1 ющие значения КеС КеА1 шС, и 1 гпА, (фиг. 2).Формула изобретениявходу сумматора-вычитателя и тактовому входу первого входного регистра, прямой выход триггера подключенк тактовому входу второго входного регистра, выход которого подключенк первому входу второго умноянтеля,второй вход которого подключен квыходу второго регистра коэффициента,1267431 дм. блока Яйи. Ю блока 10 ык. Ю блака 1 О Вход лоИ одд Вы. длоптВых. Флака Е лоГО 1 Корректор Е.Рошко ед Заказ 57 Подписи СССР.Слободяник Техред А.Кравчук. Тираж 671 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 13035, Москва, Б, Рауш