Анализатор спектра фурье

Союз Советских Соцналистннеских РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕДЬСТВУ п 800994(22) Заявлено 02. 0479 (21) 2739251/18-24 С Об Г 15/31 с присоединением заявки Мо -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения орден льяно Заявител нинградск им. В, енина (Лени лектрот 54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА ФУ 0 2 Изобретение относится к информационно-измерительной и вь:числительной технике и может быть использовано для вычисления спектра Фурье и спектра в базисе кусочно-линейных треугольных функций, являющихся первообразными от. функций Уолша.Известно устройство для вычисления спектра Фурье, использующее обработку комплексных чисел, и, в частности, умножение одного комплексного числа на другое 1 .Однако это отрицательно сказывается на скорости вычисления спектральных коэффициентов.Известно устройство содержащее аналого-цифровой преобразователь (АЦП), цифровой сигнальный процессор Уолша, первое и второе запоминающее устройство (ЗУ), арифметическое устройство (АУ) и постоянное запоминающее Устройство (ПЗУ) . Выход АЦП соединен с входом цифрового сигнального процессора Уолша, выход которого соединен с входом первого ЗУ. Выход этого ЗУ и выход ПЗУ соединены соответственно с первым и с вторым входом АУ, выход которого сое динен с входом второто ЗУ. Аналоговый сигнал, подаваемый на вход АЦП,квантуется во времени. Зна с:ння дискретных, сигналов в цифровой форме поступают на вход цифровога сигнального процессора Уолша,. который по этим значениям вычисляет спектр Уолша, Вычисленные 2 спектральных коэффициентов поступают на хранение в первое ЗУ, Затем коэФФициенты спектра Уолша преобразуются в коэффициенты спектра Фурье путем умножения коэффициентов спектра Уолша на специальную матрицу преобразования спектров, элементы которои хранятся в ПЗУ. Полученные таким образом 2" коэфФициентов спектра Фурье отправляются на хранение во второе ЗУ 2,Недостатком этого устройства явля ется низкая точность вычисленияспектра Фурье, обусловленная аналитическими свойствами кусочно-постоянных функций Уолша. Вычисление спектра Уолша на основе преобразования Уолша-Фурье связано с кусочно-постоянной интерполяцией входного сигнала конечной суммы Уолша. Поэтому для достижения требуемой точности вычисления сПектра Фурье приходится уменьшать шаг квантования и получать большое число отсчетов входного сигнала для вычисления спектра уолша, 800994блока 6,который выполняет вычисление разностей у(х 4- С/(.С,).Получаемые разности последовательно передаются с выхода блока 6 навход устройства 3 вычисления спектраУолша, где они располагаются в памяти процессора. После окончания вычисления всех разностей устройство3 начинает работу и по алгоритмубыстрого преобразования Уолша вычисляет вектор спектральных коэффициентов. При этом предполагается, чтоустройство 3 имеет необходимую дляорганизации итерационного вычислительного процесса память,Вычисленые устройством 3 коэффициенты поступают на хранение вблок 4. Таким образом память процессора освобождается и он может начать работу по обработке следующейвыборкиТЕперь блок 2 производит вычисление спектральных клэффициентов Фурьепутем перемножения вектора коэффициентов Уолша, находящегося в блоке4, и специальной матрицы преобразования.спекторов, элементы которойнаводятся в блоке 5,Коэффициенты спектра Фурье по мере вычисления их блоком 2 заносятсяв блок 7 памяти. Понятно, что принадлежащей балансировке скоростиработы устройства 3 и блока 2 обеспечивается непрерывная циклическаяработа прецлагаемой схемы анализат 0 ра спектра Фурье.Таким образом в предлагаемоманализаторе по сравнению с известнымсохраняется основная идея метода вычисления спектра Фурье: выполнениепредварительного спектрального преобразования Уолша, которое оперируетс вещественными числами и характеризуется значительной скоростью иотсутствием избыточности, и затемосуществление перехода к искомомуспектру Фурье с помощью выполненияматричной операции. Однако эа счетнезначительного усложнения известной,схемы - введения второго арифметического блока - удалось, практически не снижая быстродействия устроиства в целом, значительно уменьшитьпогрешность вычисления спектра Фурье,благодаря введению специальнойсистемы кусочно-линейных базисных 5функций, которые связаны с функциями Уолша линейным интегральным оператором, Количественная оценка степени выиграша дается формулой (4).Моделирование работы анализатора10 на ЦВМ для ряда аналоговых сигналовпоказало, что относительная ошибкавычисления дискретного спектра Фурьев несколько сот раз меньше ошибки,получаемой при использовании БНФпри одинаковом объеме выборки.Формула изобретенияАнализатор спектра Фурье содержащии аналого-цифровой преобразователь, вход которого является входоманализатора, устройство вычисленияспектра Уолша, выход которого соединен с первым входом первого арифметического блока, выход которого подключен ко входу второго блока памяти, а второй вход первого арифметического блока соединен с выходомблока постоянной памяти, о т л и О ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности вычисленияспектра, в него введен второй арифметический блок, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового 35 преобразователя, а выход второгоарифметического блока соединен совходом устройства вычисления спектраУолша,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1,Авторское свидетельство СССРР 598082, кл. 0 06 Г 15/3,1976,2,Кйа,%ею Т.,Ма 1 Еа Р, Оэ 1 щ а м 1 с 45 оргосееэог 1 п а ЮаЬЬ - Кбцг 1 ег 5 ресЕгаСсваЕ 2.е. 1 ЕЕЕ, тгсюэосОон Б оп Соериегз,Я 76, ДРг 11, р, 27-32 Г 1 РОГоТип).800994 Составитель А,Барано Редактор С.Шевченко Техред А,Бабинец Корре 3 1 Н, Швыдкая лиал ППП"Патент", г,ужгород,ул.Проектная,0430/65НИИПИ Гопо дела113035,Тираж дарственн. изобретен сква, Ж75 б Подйисноего комитета СССРй и открытийРаушская наб., д