Анализатор спектра

Союз Советскик Социалистичесмих Республик(22) Заявлено 250 б 79 (21) 2787941/18-21с присоединением заявки йо(5)М. Кл. 6 01 Я 23/00 0 Об Е 9/20 Государственный комитет СССР по деяам изобретений и открытий в(54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТР Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к анализаторам сигналов, которые вычисляют подискретной выборке коэффициенты Фурьепо алгоритму "быстрого преобразованияв(ВПФ),Известно устройство для вычисления коэффициента Фурье, содержащееитеративный сдвиговый регистр, счетчик и блок логического управления 11Однако генерирование адресов данных занимает в этом устройстве какминимум два такта, не считая времени,необходимого для занесения начального адреса из электронной вычислительной машины.Наиболее близким по техническойсущности является анализатор спектрасодержащий первый и второй входныерегистры, первый второй, третий ичетвертый перемножители, блок вентилей, первый и второй оперативныезапоминающие узлы, постоянный запоминающий узел, синхронизатор и первый счетчик, первый выход первоговходного регистра соединен с первымвходом первого перемножителя, высод которого подключен к первомуходу блока вентилей, второй вход кагорого.соединен с выходом второго перемножителя, первый вход которогоподключен к первому выходу второговходного регистра, второй вход второГо перемножителя соединен с первым входом третьего перемножителя ис первым выходом постоянного запоминающего узла, второй выход которого подключен к первому входу четвертого перемножителя и ко второмувходу первого перемножителя, второйвыход первого входного регистра соединен со вторым входом третьего перемножителя, выход которого подключенк третьему входу блока вентилей, чет вертйм входом соединенного с выходомчетвертого перемножителя, второйвход которого подключен ко второмувыходу второго входного регистра,своим входом соединенного с выходом 20 первого оперативного запоминающегоузла, первый вход которого подключенк первому выходу блока вентилей, вто-рой выход блока вентилей соединен спервым входом второго оперативноготапоминающего узла, выход которогоюдключен ко входу первого входногорегистра, вторые входы первого ивторого оперативного запоминающегоузла соединены, соответственно., с 30 первым и вторым входами устройства.Кроме того, зто устройство содержит тот же контролер 2).В этом анализаторе спектра генерирование адреса данных для оперативных запоминающих узлов осуществляется обратной перестановкой нормального бинарного кода со счетчика и сдвигом этого кода на 2 (р) разрядов вправо, что занимает 2 (р) тактов. Быстродействие этого анализатора спектра невысоко, операции быст-рого преобразования Фурье занимает 25 мс.Целью изобретения является повышение быстродействия анализатора спектра.Указанная цель достигается тем, что анализатор спектра, содержащий первый и второй входные регистры, первый, второй, третий и четвертый перемножители, блок вентилей, первый и второй оперативные запоминающие узлы, постоянный запоминающий узел, синхронизатор и первый счетчик,. первый выход первого входного регистра соединен с первым входом первого перемножителя, выход которого подклю чен к первому входу блока вентилей, второй вход которого соединен с выходом второго перемножителя, первый вход которого подключен к первому выходу второго входного регистра, вто- З 0 рой вход второго перемножителя соединен с первым входом третьего пере- множителя и с первым выходом постоянного запоминающего узла, второй выход которого подключен к первому входу четвертого перемножителя и ко второму входу первого перемножителя, второй выход первого входного регистра соединен со вторым входом третьего перемножителя, выход которого подключен к третьему входу блока венти- ф лей, четвертым входом соединенного с выходом четвертого перемноАтеля, второй вход которого подключен ко второму выходу второго входного регистра, своим входом соединенного 45 с выходом первого оперативного запоминающего узла, первый вход которого подключен к первому выходу блока вентилей, второй выход блока вентилей соединен с первым входом второго щ 0 оперативного запоминающего узла, выход,которого подключен ко входу пер- вогФ входного регистра, вторые входы первого и второго оперативного запоминающего узла соединены, соответственно, с первым и вторым входами устройства, введены второй и третий счетчики, первый и второй компараторы, первый и второй дешифраторы, первый и второй мультиплексоры, блок вычитания, первый и второй сумматоры 60 и вентильный узел, первый выход синхронизатора подключен к первому входу второго счетчика, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, с первым входом первого65 сумматора и с первым входом первого.мультиплексора, выход которого подключен ко входу постоянного запоминающего узла, выход первого компаратора соединен со вторым входом второго счетчика и с первым входомтретьего счетчика, выход которогоподключен к первому входу второгомультиплексора и к первому входу второго компаратора, выход которого соединен со вторым входом третьего счетчика и со входом первого счетчика,выход которого подключен к первомувходу блока вычитания, ко вторым входам первого и второго мультиплексора ико входу первого дешифратора, выходкоторого соединен со вторым входомпервого компаратора и с первым входом второго сумматора, выход второгомультиплексора подключен ко второмувходу первого сумматора, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора и с первым входом вентиль-:ного узла, второй вход которого подключен к выходу второго сумматора,второй выход синхронизатора соединенс третьим входом вентильного узла,выход которого подключен к третьимвходам первого и второго оперативного запоминающего узла, второй входблока вычитания соединен с третьимвходом устройства, выход блока вычитания через второй дешифратор подключен ко второму входу второго компаратора,На чертеже представлена блоксхема анализатора спектра,Анализатор спектра содержит первый входной регистр 1, второй входной регистр 2, первый перемножитель 3 второй перемножитель 4, третий перемножитель 5, четвертый перемножитель 6, блок 7 вентилей, первый оперативный запоминающий узел 8, второй оперативный запоминающий узел 9, постоянный запоминающий узел 10, синхронизатор 11, первый счетчик 12, второй счетчик 13, третий счетчик 14, первый компаратор 15, второй компаратор 16, первый дешифратор 17, второй дешифратор 18, первый мультиплексор 19,второй мультиплексор 20, блок 21 вычитания, первый сумматор 22, второй сумматор 23 и вентильный узел 24.Анализатор спектра работает следующим образом.На втором входе блока 21 вычитания набирается число г = )о 9 М, где М - число точек преобразований Фурье. Входные данные загружаются в оперативные запоминающие узлы 8 и 9 и по окончании загрузки импульс с синхронизатора 11 поступает на первый счетный вход второго счетчика 13 (счетчика а),где в последовательно принимает значения, равные 1, 2 2 " (=1,2,3). С выхода второго счетчика 13 сигналпоступает на первый вход первогокомпаратора 15, на второй вход кото- рого поступает сигнал выхода первого дешифратора 17, который выполняет операцию возведения 2 в степень (1-1), При поступлении со второго счетчика 13 кода, равного 2 ", первый компаратор 15 вырабатывает импульс, который поступает на второй вход (сброс) второго счетчика 13 и на первый счет.ный) вход третьего счетчика 14 (счетчика 1-1). Далее сигнал с выходатретьего счетчика 14 поступает на первый вход второго компаратора 16 и на второй мультиплексор 20, который по коду первого счетчика (счетчика проходов 1) 12 осуществляет операцию умножения (1-1)2 ". На второй вход второго компаратора 16 поступает со второго дешифратора 18 значение кода 2 " . При выполнении условия 12 г " на втором входе второго ком паратора 16 вырабатывается импульс, который поступает на второй вход(сброс) третьего счетчика 14, насчетный вход первого счетчика 12 (счетчика проходов 1). Сигнал с вы хода первого счетчика 12 поступает на вход первого дешифратора 17, который осуществляет операцию возведения 2 в степень (1 - 1). Кроме этого, кодчисла 1 с выхода первого счетчика 12 поступает на первый вход блока 21 вычитания, где осуществляется операция г. Значение (г) с выходаблока 21 вычитания поступает на второй дешифратор 18, который осуществляет операцию возведения 2 в степень (г). Значение 2 "поступает на второй вход второго компаратора 16.Код числа с выхода первого счетчика 12 поступает также на первыймультиплексор 19, который осуществля ет операцию деления (я) на 2".Значение +, поступает на адресный вход постоянного запоминающего узла 10, в котором записаны значения з 1 п и со векторов поворотов. Значение 45 (1-1). 2" с выхода второго мультиплексора 20 поступает на второйвход первого сумматора 22, на первый вход которого поступает значениекода (щ). Результат сложения (щ)+ о +(1-1)2" с выхода первого сумматора 22 поступает через вентильный узел 24 на выбор адреса данных оперативных запоминающих узлов 8 и 9 одного из сомножителей. Значение одного из сомножителей (вещественная и мнимая части) поступают в первый и второй входные регистры 1 и 2. Значение адреса второго сомножителя, извлекаемого из оперативных запоминающих узлов 8 и 9, получается в резуль тате суммирования во втором сумматоре 23 кода второго счетчика 13(е) с результатам, полученным на выходе первого сумматора 22, Значение (в)+ (1 - 1)х 2"+2" с выхода второго б 5 сумматора 23 через вентильный узел 24 поступает на третьи входы адресных шин оперативных запоминающих узлов 8 и 9, Результаты перемножения двух комплексных сомножителей, поступающих с выходов оперативных запоминающих узлов 8 и 9 через первый и второй входные резисторы 1 и 2, - перемножители 3-6, осуществляющие так называемую операцию "бабочка", через блок вентилей 7 заносятся в оперативные запоминающие узлы 8 и 9 на место извлеченных сомножителей.Таким образом, последовательно осуществляется расчет коэффициентов Фурье по алгоритму "быстрого преобразования Фурье".Быстродействие устройства достигается за счет того, что за один такт синхронизатора в устройстве получают значения адресов сомножителей данных и адресов векторов поворота.Анализатор спектра позволяет за один такт синхронизатора получить значения адресов сомножителей "бабочка" и адресов поворота, записанных в постоянном запоминающем узле 10, что значительно сокращает время выбора адресов "бабочка" и векторов поворота, а, следовательно, и операций быстрого преобразования Фурье, в то время как в известном адреса данных генерируются эа несколько тактов.Это устройство, выполненное на интегральных схемах 155 серии, генерируют адреса эа 150-200 нс и при М = 512 размещается на одной печатной плате размером 180 х 240 мм.Достоинством анализатора спектра является его компактность и быстродействие, которое по сравнению с известным вьые в 1,7 раза.Формула изобретенияАнализатор спектра, содержащий первый и второй входные регистры, первый, второй, третий и четвертый перемножители, блок вентилей, первый и второй оперативные запоминающие узлы, постоянный запоминающий узел, синхронизатор и первый счетчик, первый выход первого входного регистра соединен с первым входом первого перемножителя, выход которого подключен к первому входу блока вентилей, второй вход которого соединен с выходом второго перемножителя, первый .вход которого подключен к первому выходу второго входного регистра, второй вход второго перемножителя соединен с первым входом третьего пере- множителя и с первым выходом постоянного запоминающего узла, второй выход которого подключен к первому входу четвертого перемножителя и ко второму входу первого перемножителя, 815664второй выход первого входного регистра соединен со вторым входом третьего перемножителя, выход которого подключен к третьему входу блока зантилей, четвертым входом соединенного с выходом четвертого перемножителя, второй вход которого подключен ко второму выходу второго входного регистра, своим входом соединенного с выходом первого оперативного запоминающего узла, первый вход которого Подключен к первому выходу блока.о вентилей, второй вход блока вентилей соединен с первым входом второго оперативного запоминающего узла, выход которого подключен ко входу первого . входного регистра, вторые входы , 15 первого и второго оперативного запо- минающего узла соединены, соответственно, с первым и вторым входами устройства, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстро- що действия устройства, в него введены второй и третий счетчики, первый и второй компараторы, первый и второй дешифраторы, первый и второй мультиплексоры, блок вычитания, первый и второй сумматоры и вентильный узел, первый выход синхронизатора подключен к первому входу второго счетчика, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, с первым входом первого сумматора и с первым ЗО входом первого мультиплексора, выход которого пбдключен ко входу постоянного запоминающего узла, выход первого компаратора соединен со.вторым входом второго счетчика и с первымвходом третьего счетчика, выход которого подключен к первому входу второго мультиплексора и к первому входу второго компаратора, выход которого соединен со вторым входом третьего счетчика и со входом первого счетчика, выход которого подключен кпервому входу блока вычитания, ковторым входам первого и второго мультиплексора и ко входу первого дешифратора, выход которого соединен совторым входом первого компаратора ис первым входом второго сумматора, выход второго мультиплексора подключенко второму входу первого сумматора,выход которого соединен со вторымвходом второго сумматора и с первымвходом вентильного узла, второй входкоторого подключен к выходу второгосумматора, второй выход синхронизатора соединен с третьим входом вентильного узла выход которого подключен ктретьим входам первого и второго опе-,ративного запоминающего узла, второйвход-блока вычитания соединен с третьим входом устройства, выход блока вычитания через второй дешифратор подключен ко второму входу второго компаратора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 470808, кл. О 06 Г 9/20, 1975,2. Патент США Р 3920978,кл, О 06 Г 15/34, 1976 (прототип).815664 оставитель М, Пластининехред А.Бабинец Корректор .Н. Стец редактор М. Ликович каэ 1030/76 иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проект Тираж 732 ВНИИПИ Государственного к по делам иэобретений н 113035, Москва, Ж, Раушск