Устройство для вычисления точечного преобразования фурье

Номер патента: 746539

Авторы: Генкин, Голубев, Куно, Скворцов, Шагурин

ZIP архив

Текст

(51)М. Кл, 6 06 Р 15/34 с присоединением заявки Государственный комитет СССР(23) Приоритет Опубликовано 07,07,80. Бюллетень25 по делам кзобретеннй и открытии(088.8) Дата опубликования описания 10,07.80(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ М -ТОЧЕЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИ Я ФУРЬЕ 1Изобретение относится к автоматике, и вычислительной технике и макет бытьиспользовано в системах цифровой обработки сигналов.Известно устройство для вычислениядискретного преобразования фурье, содержащее блок памяти с произвольным обра. щением и централизованный процессор,подключенный к соответствующим ячейкам блока памяти 11 ,10Недостаток известного устройстванизкое быстродействие.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являетсяустройство для вычисления дискретного15преобразования фурье, содержащее аналого-дифровой преобразователь,йг т 1 блоков регистров сдвига, тактовый генератор, ЫЯй арифметических блоков, ипостоянное запоминающее устройство,причем первый блок регистров сдвига со-,стоит из одного регистра емкостью Ч чисел, второй - из двух регистров емкостьто МП чисел и т.д. 21 . Последний 2блок состоит из ф регистров, по одному числу каждый, Входы арифметических блоков соединены с входами и выходами соответствующих блоков регистров сдвига и с выходом постоянного запоминающего устройства, Такая структура позволяет повысить быстродействие вычислителя, поскольку в данном случае в интервале времени между двумя. последними отсчетами наиболее загруженное .арифметическое. устройство, подключенное к последнему блоку регистров, выполняет й/4 операций над комплексными числами. Однако, это устройство отличается большой сложностью.Цель изобретения - ,упрощение устройства.Бель достигается тем, что устройство для вычисления И -точечного преобразования фурье, содержащее аналогочифровой преобразователь, к синхронизирующему входу которого подключен выход первого тактового генератора, арифметический блок, блок памир, адресный вход которо3 74 го подключен к адресному выходу блока управления,и четыре блока регистров, со-, держит блок буферных регистров, второй тактовый генератор и коммутатор, причем выход аналого-цифрового преобразо вателя подключен к информационному входу блока буферных регистров, синхронизирующий вход которого подключен к пер вому выходу синхронизации .коммутатора, а выход - к первому информационному входу коммутатора, .синхронизирующий вход первого и второго блока регистров подключен ко второму входу синхрониза.ции коммутатора, информационный вход первого блока регистров подключен к первому информационному выходу коммутатора, а выход - ко второму информационному входу коммутатора и к информационному входу второго блока регистров, выход второго блока регистров подключен к третьему информационному входу коммутатора, синхронизирующий вход третьего и четвертого блока регистров подключен к третьему синхронизирующему выходу коммутатора, информационный вход третьего блока регистров - ко второму информационному выходу коммутатора, а выход - к четвертому информационному входу коммутатора и к информационному входу четвертого блока регистров, выход четвертого блока регистров подключен кпятому иыормационному входу коммутатора, первый вход синхронизации коммутатора подключен к выходу первого тактового генератора, второй и третий входы синхронизации коммутатора подключены к выходам синхронизации блока управления, четвертый вход синхронизации коммутатора подключен к выходу второго тактового генератора, первый, второй и третий входы арифметического блока подключены соответственно к выходу блока памяти, третьему и четвертому информационным выходам коммутатора, выход результата арифметического блока - к шестому информационному входу хоммутатора, а управляющий выход - х сигнальному входу блока управления, выход управления коммутации блоха управления подключен к управляющему входу коммута, тораеНа чертеже представлена схема устройскза для вычисления Я -точечном преобразования Фурье.устройство содержит аналого-нифрофой преобразователь 1, первый тактовый генератор 2, блок буферных регистров 3 6539 фемкостью Ч чисел, имеющий синхрониэирующий 4 и информационный 5 входы ивыход 6, первый 7, второй 8, третий 9и четвертый 10 блоки регистров емкостью по М /2 чисел каждый с соответствующими синхронизирующими 11-14 иинформационными 15-18 входами и выходами 19-22, коммутатор 23, имеющийшесть информационных входов 24-29 и10 четыре входа синхронизации 30-33, атакже четыре иоормационных выхода34-37, три выхода синхронизации 38-40и управляюйий вход 41, второй тактовыйгенератор 42, блок управления 43, снабд женный сигнальным вход,ом 44, а такжевыходами синхронизации 45,46 и адресными выходами 47 и выходом управлениякоммутациями 48, арифметический блок49, имеющий входы операндов 50-52, вы 20 ход результата 53 и управляющий выход54, блок памяти 55 в виде постоянногозапоминающего устройства с адреснымводом 56 и выходом 57,Устройство работает следующим обра 25 зом,Входной аналоговый сигнал поступаетна вход аналого-цифрового преобразователя 1 и преобразуется в последовательность цифровых отсчетов, формирующихся30 с частотой первого тактов го генератора 2На первом этапе блок управления 43формирует на своем управщпощем выходе48 первый ход, который, поступая на управляющий вход 41 коммутатора 23, определяет соединение входа синхронизации30 последнего с выходом синхронизации38. Остальные цепи коммутатора приэтом разорваны. И результате синхрониэирующий вход 4 блока буферных регистров 3 оказываеп.я подключенным к выхо.- ду первого тактового генератора 2 и носледовательность цифровых отсчетов загружается через информационный вход 545в блок буферных регистров с частотойаналого-цифрового преобразования,После того, как все М ячеек блоха буферных регистров оказываются заполненными отсчетами входной реализации, наступает второй этап работы устройства,где устройство управления генерирует навыходе 48 второй код. Вследствие этогоблок буферных регистров и первый и вто 55рой блоки реестров оказываются соединенными последовательно по выходам иинформационным входам, а их синхронизирующие входы - подключенными к. выходувторого тактовго генератора 42, часто.5 746539 6та которого подобрана так, чтобы в ин- скольку при этом информационный вход тервале между последним отсчетом дан третьего блока регистров подключен.ной и первым отсчетом последующей реа- через коммутатор к выходу результата 53 лйзаций содержимое (й отсчетов) блока аРифметического блока, действительные и буферных регистров переписалось в пер- мнимые части чисел л. и 22, последовавый и второй блоки регистров, имеющие тельно загружают в третий. блок регисъемкость го М /2 отсчетов. ров с частотой появления результатов наНа следующем этапе устанавливается выходе арифметического блока, Кроме того,третий режим работы. Блок управления при появлении сигналов на сигнальном генерирует на своем выходе 48 третий входе 44 блока управления происходиткод, что определяет подключение первого формирование на его выходе спнхронизатактового генератора 2 к синхронизирую- ции 45 двух импульсов для сдвигов в ре шему входу 4 блока буферных регистров, гистрах первого и второго блоков регисъпосле чего последний готов к приему Ров. Эти импульсы подаются через комму- следующей реализации входного сигнала, 1 татор 23 на синхронизирующие входы 11,При этом выходы 19, 20 последних яче первого и второго блока ретистров,ек первого. и второго блоков ретистров что обеспечивает последовательную переоказываются подключенными к входам сьиау очередной пары отсчетов из перво- опеРандов 51, 52 арифметического блока го блока Регистров на вход операнда 51 49. Блок управления формирует на выхо- и очередной пары отсчетов из второго бло.де синхронизации 45 два импульса, кото- ка Регистров - на вход операнда 52. Рые подаются через коммутатор 23 на Описанная грсцедура повторяется - раз,Ц синхронизируюшие входы 11,12 первого пока не произойдет заполнение третьего и и второго бпоков регистров и обеспечива- последовательнссоединенного с ним чеъют последовательную пересылку отсчетоввертого блоков регистров и очистка перс номерами 1,2 на вход операнда 51, а вого и второго блоков реглстров.отсчетов с номерами й/2+1, й/2 +2 Существенно, что числа 2,; 2, прина вход операнда 52 арифметического этоы располагаются в третьем и четвер- блока 49. При этом отсчеты с номерами том блоках регистров таким образом, что 1,2 представляются как действительная и З Ф их ячейках, имеющих одинаковые номера, мнимая части комплексного отсчета у пары операццов размещаются в последо - а отсчеты с номерами М/1 +1 и й/2+2 - вательности, необходимой для вычисления как действительная и мнимая части ком- следующего этапа ащйритма быстрого преплексного отсчета Х - +1, На адрес- образования Фурье, ери котором устанавлиМном выходе 47 блока управления форми- вается четвертый режим работы устройст 35руется код адреса, который, поступая на ва.адресный вход 56 постоянного запомина- В этом режиме блок управления 43 юшего устройства 55, определяет появ- формирует на управляющем выходе 48 ление на выходе 57 значения первого четвертый код, который, псступая на вход вектора поворота Ф/1, Это значение по коммутатора, обеспечивает необходимую ступает на вход операнда 50 арифметиче- перекоммутацию блоков. Вследствие такой ского блока, которое, выполнив необходи- перекоммутации выходы 21 и 22 последмые действия, последовательно выдает на них ячеек третьего и четвертого блоков выход результата 53 действительные и регистров, в которых содержатся числа мнимые части результатов .вычислений 2 .Фф 5 41 д +1 оказываются подключенными к;т у+у .х +л2 т-,М,л +, входам опеРандов 51 и 52 арифметилеии 42 л л лл 4 ского блока, Эти числа, поступая в арифметический блок совместно со значен ем,дчисел арифметический блок вырабатывает ектора поворота Чтл, являются операнна своем управляющем выходе 54 силщэ дами для вычисления величин лы, поступающие на сигнальный вход 44блока управления, Синхронно с этими М ЛЛ 1 Л 48 / 2 ЛЛ 2 л лв сигналами блок управления с необходимойзадержкой вырабатывает на сви.м выходекоторые последовательно записываются в синхронизации 46 импульсы для сдвига в первый блок регистров по информационному регистрах третьего и четвертого блоков входу 15, При этом блок управления 43, регистров, поступающие на их обьединен принимая по своему сигнальному входу ные синхронизирующие входы 13, 14. По импульсы, вырабатывает импульсы7 7465для первого и второго блоков регистровсдвига для первого и второго блоков регистров - сивхрогно с появлением каждого из чисел У, У , а на выходе синхронизации 46, связанном с синхронизи" "руюшима "входами третьего и четвертогоблоков регистров 9, 10 - при цоявлениичисла Ч 4, Вследствие этого, после зациси чиселУ, 4 последовательпов первый блок регистров, еГо вхбдная 10ячейка освобождается для приема новогозначения .ц, а в выходные ячейкитретьего и четвертого блоков регистровсмещвются операндь 1 для вычислейия атого значения. Одновременно на адресном Ивыходе 47 блока управления формируетсякод адреса для выборки иэ постоаногозапоминающего устройства 55 йовогозначения вектора поворота Ют, которыйподаечся на вход операнда 50 арифметичесуого бпока. Описанная процедура продолжается до заполнения первого и последовательно соедннйнного с ним второгоблоков регистров и очистки третьего ичетвертого блоков регистров. Затем блок дуправления вновь переводит все бпоки натретий режим работы, а первый и второйблоки регистров снова меняются ролями стретьим и четвертыл блоками. После(одЙ ) 3. смен третьего и четвер ртого режимов в первом и втором блокахрегистров содержатся значения коэффициентов Фурье.Предлагаемое устройство значительнопроще известного, поскольку требует 35меньшего числа арифметических блоков исуммарной информационной емкости блоков регистров,40ф о р м у л а и з. о б р е те и ия. Устройство для вычисления М -точечногопреобразования Фурье, содержащее аналого-цифровой преобра."й)ввгель, к син хрониэирующему входу которого подключен вьжод первого тактового Генератора, арифметический блок, бпок намял, ад ресный вход которого подключен к- адресному выходу блока управления и четыре о , блока реестров, о т а и ч а ю щ е- е с я тем, что, с целью упрощения усэройсаа, оно содержит баж буферных ре 39 8гистров, второй тактовый генератор икоммутатор, причем выход аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному входу блока буферных регистров, синхронизирующий вход которогоподключен к первому выходу синхронизациикоммутатора, а выход - к первому ивформационному входу коммутатора, синхронизирующий вход первого и второго блокарегистров подключен ко второму выходусинхронизации коммутатора, информационный вход первого блока регистров подключен к первому информационному выходукоммутатора, а выход - ко второму информационному входу коммутатора и к информяионному входу второго блока регисчров, выход второго блока регистров подключен к третьему информационному входу коммутатора, синхронизирующий входтретьего и четвертого блока регистровподключен к третьему синхронизирующемувыходу коммутатора, информационный входтрегъего блока реестров - ко второму информационному выходу коммутатора, а выход - к четвертому информщионному входу коммутатора и к информационному входу четвертого блока регистров, выход чеъвертого блока регистров подключен к пятому информационному входу коммутатора,первый вход синхронизации коммутатораподключен к выходу первого тактового ънератора, второй и третий входы синхронизации коммутатора подключены к выходамсинхронизации блока управления, четвертыйвход синхронизации коммутатора подключенк выходу второго тактового генератора,первый, второй и третий входы арифметического блока подключены соответственно квыходу блока паМятй третьему"и чееертому информационным выходам коммутатора,выход результата арифметического блокак шестому информационному входу коммутатора, а управшпощий выход - к силщльному входу блока управления, выход управления коммутаии блока управления подключен к управляющему входу коммутато ра+Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Акцептовали заявка Великобритании Ж 1330471, кл. 6 4 А, 1971.2. Патент США Ь 3816729,кл. 235 156, 1974 (прототип).. Макарен едакто 8 Тираж 751 НИИ ПИ Окударствеиногопо делам изобретений 3035, Москва, Ж 35, Р и. Проектная, 4 и, г. У 4 104/1 ПодписноеЦ комитета СССРи открытий11 аушскаа наб., д. 4/5

Смотреть

Заявка

2591707, 20.03.1978

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МАШИНОВЕДЕНИЯ ИМ. АКАДЕМИКА А. А. БЛАГОНРАВОВА

ГЕНКИН МИХАИЛ ДМИТРИЕВИЧ, ГОЛУБЕВ ВИКТОР СЕРГЕЕВИЧ, КУНО АЛЕКСАНДР ЯКОВЛЕВИЧ, СКВОРЦОВ ОЛЕГ БОРИСОВИЧ, ШАГУРИН ВИТАЛИЙ ИВАНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G06F 17/14

Метки: вычисления, преобразования, точечного, фурье

Опубликовано: 05.07.1980

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-746539-ustrojjstvo-dlya-vychisleniya-tochechnogo-preobrazovaniya-fure.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для вычисления точечного преобразования фурье</a>

Похожие патенты