Устройство для определения спектральных коэффициентов разложения случайного процесса по функциям хаара

. Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет С 01 Н 23/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 15.06.82(7 ) Заявитель Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ РАЗЛОЖЕНИЯ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА ПО ФУНКЦИЯМ ХААРА Изобретение относится к вычислительной, информационно-измерительной технике и автоматике, может быть использовано в радиотехнике, акустике, аппаратуре для анализа широкополосных случайных или детерминированных сигналов и т.д. и предназначено для одновременного вычисления И=2 коэффициентов ортогонального разложения аналогового сигнала в базисе функций Хаара. Известен анализатор спектра по функциям Хаара, содержаций сумматоры, генератор функций Хаара, логические блоки 1),Это устройство обладает достаточной сложностью при вычислении эквивалентного числа коэффициентов разложения.,Параллельный метод обработки обуславливает использование в нем основных блоков, число которых пропорционально числу вычисляемых коэффициентов, что при больших значениях порядка преобразования делает устройство слишком громоздкигл.Наиболее близким по технической суцности к предлагаемому устройству является анализатор спектра по функ циям Уолша(функции Уолша и функции Хаара стносятка к одному классу кусочно-постоянных ортогональных функций), содержащий аналого-цифровой преобразователь, генератор импульсов, блоки регистрации коэффициентов, двоичный счетчик, регистры и блоки анализа. Каждый блок анализа содержит сумматор по модулю два, блок свертки по модулю два и накапливающий сумматор-вычитатель. Вход аналого-цифрового преобразователя является входом устройства, а выход соединен с входами накапливающих сумматоров-вычитателей, выходы которых соединены с входами блоков регистрации. Выход генератора соединен с вторым входом греобразователя и входом.двоичного счетчика, выход которого соединен с первыми входами полу- сумматоров. Вторые входы полусумматоров соединены с выходами регистров соответственно. ,Выходы полусумиаторов соединены соответственно с входами блоков свертки по модулю два, 25 выходы которых соединены соответственно с управляющими входами накапливающих сумматоров-вычитателей. Это устройство в темпе преобразования входного аналогового сигнала в цифро вой код параллельным способом вычис55 60 .5 тегриронания и, следовательно, вычисления коэфФициентов Фурье-Хаара.На фиг.1 показана блок схема предлагаемого устройства; на фиг.2 то же, для случая и=4.Блок-схема (фиг.1) содержит анало го-цифровой преобразователь 1, генератор импульсов 2, цифровой интегратор 3, двоичный счетчик 4, идифференцирующих звеньев 5 и и+1 накапливающих сумматоров-вычитателей б. 10Информационный вход аналого-цифрового преобразователя 1 является входом устройства. Выход генератора импульсов 2 соединен с управляющим входом преобразователя 1, управляю щим входом цифрового интегратора 3 и входом двоичного счетчика 4. Выход преобразователя 1 соединен с входом цифрового интегратора 3, а выход цифрового интегратора 3 соединен с информационными входами всех и+1 накапливающих сумглатороввычитателей 6. Выходы и старших разрядов двоичного счетчика 4 соединены Соответственно с первыми управляющими входами накапливающих сумматороввычитателей б, имеющих порядковые номера от 2 до и+1. Выходы истарших разрядов двоичного счетчика 4 соединеньг соответственно с входами дифференцирующих звеньев 5, выходы которых подключены соответственно к вторым управляющим входам накапливающих сумглаторов-вычитателей, имеющих порядковые номера от 3 до и+1, Выходы накапливающих сумматоров-З 5 вычитателей являются выходами устройства.Первый накапливающий сумматор-вычитатель работает только в режиме суммирования. Остальные сумматоры-вы читатели при поступлении на их первый управляющий вход сигнала 1 ф работает в режиме вычитания, а при поступлении сигнала 0 - в режиме суммирования. При поступлении 45 на второй упранляющий вход накапливающего сумматора-нычитателя импульса, сформированного дифференцирующим звеногл, на накапливающем сумматоре-нычитателе устанавливается нулевой код, а нычисленное на нем значение может быть считано с выхода этого сумматора-вычитателя.Дифференцирующие звенья предназначены для преобразования скачка потенциального сигнала на.ныходе старших разрядов двоичного счетчика 4 в управляющий иглпульс, который формируется при переходе данногог 1 г разряда счетчика либо из 0 в 1 либо наоборот из 1 н Оф, Этот управляющий импульс приводит накапливающий сумглатор-вычитатель в исходное (нулевое) положение и фиксирует момент считывания вычисленного значения коэффициента с выхода данного накапливающего сумматора-нычитателя.Частота импульсов, вырабатываемых генератором импульсов 2, выбирается равной Т/КИ, где Т - длительность входного сигнала, а Р - требуемое число отсчетов сигнала на двоичном отрезке для достижения необходимой точности вычисления коэффициента Хаара.При поступлении тактового импульса на управляющий вход преобразователя 1 происходит преобразонание текуцего значения аналогового сигнала в цифровой код. Тактовые импульсы управляют работой цифрового интегратора 3, который заканчивает вычисление очередного значения определенно-. го интеграла Я через каждые Е тактовых импульсов. Одновременно тактовые импульсы поступают на нход двоичного счетчика 4 и на каждом )с-ом тактовом импульсе значение и-го старшего разряда двоичного счетчика изменяется на протиноположное.Принцип работы блок-схемы устройства рассмотрим на примере схемы для и=4; В исходном состоянии на двоичном счетчике 4 и на всех накапливающих сумматорах-вычитателях б установлен нулевой код. Входной аналоготовый сигнал длительностью Т секунд поступает на информационный вход аналого-цифрового преобразователя 1, где происходит преобразование сигнала в последовательность цифровых кодов. Цифровые значения, соответствующие отсчетагл входного сигнала, поступают с периодом Т/Ж на информационный вход цифрового интегратора 3.К моменту времени 1=Т/И в цифровом интеграторе формируется значение определенного интеграла Яд, а на первых четырех старших разрядах двоичного счетчика по-прежнему находится нулевой код. Значение Я поступает на входы пяти накапливающих сумматоровнычитателей и добавляется к имеющимся там нулевым кодам.К моменту времени =2 Т/11 в цифровом интеграторе Формируется значение определенного интеграла Я а на первых четырех старших разрядах двоичного счетчика устанавливается код 0001 ф. Значения разрядов этого кода воздействуют на первые управляющие входы накапливающих сумглаторов-нычитателей с порядковыми номерами от 2 до 5. Эти значения являются значениями первых функций Хаара каждой из четырех групп: Н, , Н(1), Н 4(1), НН(1). Так как Функция Нтождественно ранна единице, то первый накапливающий сумматор-вычитатель работаеттолько в режиме суммирования и управляюций вход ему не требуется.В соответствии с действующими напервых управляюцих входах значениями величина Б добавляется к содержимому первых четырех накапливающихсумматоров-вычитателеи и вычитается из содержимого пятого накапли -вающеюосумматора-вычитателя.К моменту времени=ЗТ/Б в цифровом интеграторе формируется значение Я, а на первых четырех старших разрядах двоичного счетчика устанавливается код 0010. Изменение значения третьего разряда вызывает появление на выходе первогопо порядку дифференцируюцего звенаимпульса, который служит сигналомдля считывания значения вычисленногокоэффициентаС и приведения пятого накапливающего сумматора-вычитателя в исходное (нулевое) состояние. В соответствии с кодами на первых управляющих входах накапливающих сумматоров-вычитателей значениеБ добавляется к содержимому второго, третьего и пятого накапливающихсумматоров-вычитателей и вычитаетсяиз содержимого четвертого накапливающего сумматора-вычитателя. Такимобразом, после очистки пятого накапливающего сумматора-вычитателяон сразу же в текущем такте работыпринимает очередной код, поступающий с выхода цифрового интегратора,В момент времени 1+ =4 Т/Ы считываются значения вычисленных коэффициентов С 4 и С. Дальнейшая работасхемы устройства протекает аналогично,К моменту времени 1 =Т на накапливающих сумматорах-вйчитателяхс порядковыми номерами от 1 до 5Формируются последние коэффициентыкаждой иэ групп: С , С , С , ССТаким образом, применный последовательно-параллельный принцип работы устройства определяет формирование коэффициентов фиксированнойгруппы на одном и том же накапливающем сумматоре-вычитателе, но вразное время. Для этого в схемеустройства имеются блоки, реализующие надлежащее управление работой510 Формула изобретения 20 25 30 35 46 45 56 накапливающих сумматоров-вычитателей.В описанном устройстве упрощение его схемы выражается в том, что для вычисления И=2 коэффициентов требуиется лишь и+1 накапливающих сумматоров-вычитателей ппростейших дифференцирующих звеньев, а в известном устройстве 2 1 для вычисления того же числа коэффициентов используется в общей сложности 2" накапливающих сумматоров вычитателей, 2 И регистров,ъ2 и блоков свертки и 2 сумматоров по модулю два: Устройство для определения спектральных коэффициентов разложенияслучайного процесса по функциям Хаарасодержащее аналого-циФровой преобразователь, информационный вход которогоявляется входом устройства, а управляющий вход объединен с входом счетчика и подключен к выходу генератора импульсов, и+1 накапливающих сумматоров-вычитателей, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены и дифференцирующих звеньев и цифровойинтегратор, управляющий выход которого соединен с выходом генератораимпульсов, а информационный выходподключен к выходу аналого-цифровогопреобразователя, выход цифрового интегратора соединен с первыми входаминакапливающих сумматоров-вычитателей,разрядные выходы счетчика, кромепоследнего, подключены к входам соответствующих дифференцирующих звеньев,вторые входы накапливающих сумматоров-вычйтателей, кроме первого, подключены к соответствующим разрядным выходам счетчика, выходы дифференцирующих звеньев соединены с третьими входами соответствующих накапливающих сумматооов-вычитателей,кроме первых двух.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 588544, кл. С 01 В 23/16, 1976.2. Авторское свидетель тво СССР9 640305 с кл. 0 01 В 23/16, 1977,935814 Составитель В.ЖовинскРедактор Л.Алексеенко Техред Т. Маточка утяга орре одписно 42 а илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная