Арифметическое устройство для быстрого преобразования фурье

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 1383394 А 09) Р 15/332 50 ОП КА ИЕ ИЗОБРЕТЕН лов и можройствахизобретенменения зти И-точе У 11В.А.Тетери ССР1985. тельство СР 15/332, УСТРОЙСТВО НИЯ ФУРЬЕ осится к автомай технике, вобработке сигнаОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение оттике и вычислительнчастности к цифрово ет быть использовано в устспектрального анализа. Цель ия - расширение области приа счет реализации возможносчного преобразования Фурье И ) 2), Поставленная цель достигаетя за счет того, что в устройство ходят коммутатор 1, входной региструмножитель 3, регистры 4, 5, суматор 6, блок памяти 7, входной реистр 8, коммутатор 9, выходные реистры 1 О - 13, коммутатор 14, входой регистр 15 и блок синхронизации 6 с соответствующими связями. 3 ил,1383394Изобретение относится к автомати- аграмма, иллюстрирующая работу устке и вычислительной технике, в част- ройства.ности к цифровой обработке сигналов, Арифметическое устройство дляможет быть использовано в устройст- быстрого преобразования Фурье состо-.вах спектрального анализа и является ит из коммутатора 1, входного ре"5усовершенствованием устройства по гистра 2.(чисел), умножителя 3, реавт.св. В 1149275. гистра 4, регистра 5, сумматора 6,Цель изобретения - расширение об- блока 7 памяти, входного регистра 8ласти применения эа счет реализации 10 (чисел), коммутатора 9, выходных ревозможности Н-точечного преобразова- гистров 10-13, коммутатора 14, входния Фурье (М2). ного регистра 15 (коэффициентов) иНа фиг.1 приведена структурная блока 16 синхронизации.схема арифметического устройства длябыстрого преобразования Фурье; на 15 Устройство выполняет быстрое префиг.2 - восьмиточечное быстрое пре- образование Фурье, в основе крторогообразование Фурье, выполняемое уст- лежит базовая операция быстрого преройством; на фиг.З - временная ди- образования Фурье по основанию два:1к к- к-КеА, = КеА,. +КеА;,Ке 11,. - 1 шА;.1 пИ 4.;к к- кк-1 пй; =1 шА; +КеА , 1 шМ+1 шА, КеЧк кк-1 шА =1 шА, -КеА1 пМ, - 1 шА КеУ;,.гпне 40количество отсчетов в исходном массиве;Ке - действительная частьотсчета;1 ш - мнимая часть отсчета. 45Рассмотрим работу устройства при выполнении восьмиточечного быстрого преобразования Фурье (фиг.2), временная диаграмма которого приведена на фиг.З. На ней показаны моменты изменения состояний отдельных узлов устройстваНомер узла приведен слева, номера тактов приведены вверху. Период работы устройства составляет 48 тактов. Для входного регистра и входного регистра 8 приведена информация, записываемая в них либо с информационного входа устройства, либо из блока 7 памяти, что определяется третьим коммутатором 1, который, как видно из диаграммы, с первого по шестнадцатый такты пропускает на свой выход информацию входа устройства, а в тактах с 17-го по 48-информацию из блока 7 памяти. Для блока 7 памяти указана информация на входе "Адрес" и на входе "Запись", обеспечивающая надлежащую выборку и запись отсчетов. Для второго коммутатораО 14 указаны моменты времени, когда на его выходах появляются выходные отсчеты восьмиточечного быстрого йреобразования Фурье. В конце первого такта по сигналу с пятнадцатого выхода блока 16 синхронизации коммутатор 1 подключает к входам входного регистра 2 вход устройства и по сигналу с второго выхода блока 16 синхронизации поступающая на второй вход устройства действительная часть КеА входного отсчета А, записывао оется во входной регистр 2 (фиг.3.2), Одновременно по управляющему сигналу во входной регистр 15 коэффициентов записывается действительная часть Кек 1 коэффициента 11 (фиг,3.15).Во втором такте выполняется умножение в умножителе 3 и произведение КеАКеУ о по сигналу с первого вы13833хода блока 16 принимается в регистр 4 (фиг.3,4). Поэтому же сигналу в регистр 15 принимается мнимая часть 1 шИ весового коэффициента Ю а по сигналу с третьего выхода блока 16 во входной регистр 8 (фиг.38)одействительная часть КеА исходоного отсчета АВ третьем такте выполняется умножение и произведение КеА, 1 пй, по сигналу с блока 16 синхронизации принимается в регистр 4, по этому же сигналу в регистр 5 принимается произведение КеА, КеЧ, и во входной регистр 15 мнимая часть 1 шУ, весового коэффициента Я . Во входной регистр 2 по сигналу из блока 16 принимается мнимая часть 1 вА исходного отоогсчета Аг. 20В четвертом такте в умножителе 3 выполняется умножение, и произведеоние 1 шА, 1 вЧ, по сигналу из блока 1 б синхронизации принимается в регистр 4, по этому же сигналу в ре гистр 5 принимается произведение КеА1 шЫ ,а во входной регистр 15 - действительная часть КеЧ, весового коэффициента Ю,. По сигналу с третьего выхода блока 16 во входной ре-гистр 8 принимается мнимая частьо о 1 пйг исходного отсчета Аг, коммутатор 9 по сигналу с четвертого выхода блока 16 синхронизации подключает к входу сумматора 6 выход входного регистра 8 (фиг.3,10). Сумматор35 6 по сигналам из блока 16 выполняет операцию сложения в первой половине четвертого такта, а операцию вычитания - во второй половине четвертого такта, а операцию вычитания - во второй половине (фиг.3,7), соответственно сумма КеА; + КеАКе 11 по сигналу из блока 16 принимается в выходной регистр 10 в середине четвер того такта, а разность КеАф - КеА г1к КеИ - по сигналу из блока 16 в конце четвертого такта в. выходной регистр 11.В пятом такте В умножителе 3 Вы 50 полняется умножение и произведениео/ 1 пйКеУ 0 по сигналу из блока 16 принимается в регистр 4, произведеоние 1 пй1 пй 0 по этому же сигналу принимается из регистра 4 в регистр 5, а во входной регистр 15 - действительная часть КеУ, во входной регистр 2 по сигналу из блока 16 принимается через коммутатор 1. с перво 394го входа устройства действительнаяочасть КеА исходного отсчета следующего канала. Коммутатор 9 по сигналуиз блока 16 подключает к входу сумматора 6 выход входного регистра 9. Сумматор 6 по сигналам из блока 16 выполняет операцию сложения в первой половине пятого такта и операцию вычитания - во второй половине, Соответственно в середине пятого такта0 осумма 1 вАг + КеА, 1 пЯ, по сигналу из блока 16 принимается в выходной регистр 12, а в конце пятого такта- разность 1 вА, - КеА , 1 п 64, по сигналу из блока 16 принимается в выходной регистр 13.В шестом такте в умножителе 3 выполняется умножение и произведение КеА КеУ по сигналу из блока 16 принимается в регистр 4, в регистр 5 по этому сигналу принимается произведение 1 шА, КеЮ а в регистр 15 - мнимая часть 1 пК, весового коэффициента во входной регистр 8 по сигналу с третьего выхода блока 16 прио нимается действительная часть КеАоисходного отсчета А 4 . По сигналу из блока 16 объединенный выход регистров 10-13 через коммутатор 9 подключается к входу сумматора 6, который по сигналам из блока 16 выполняетоперацию вычитания в первой половинешестого такта и операцию сложения - во второй. В первой половине шестоготакта по сигналу из блока 16 иэ регистра 10 выдается сумма КеА г + КеА,о 0Ке 11, и после выполнения вычитания на выходе сумматора 6 появляется действительная часть преобразованного отсчета КеА= КеА г + КеАКеИ, -- 1 пй1 пЯ которая по сигналу из блока 16 запишется в блок 7 памятипо адресу 1 (фиг.3,7 адрес). Во второй половине шестого такта по сигналу из блока 16 из регистра 11 выдается разность КеА - КеАКеИ, и в конце такта по сигналу из блока 16 в блок 7 памяти по адресу 2 принимается сумма КеАг=КеА -КеА .КеИ, + + 1 вА, 1 вМ,.В седьмом такте в умножителе 3 выполняется умножение и произведение КеА 1 пЯ, по сигналу из блока 16 принимается в регистр 4, в регистр 5 по этому же сигналу принимается прооизведение КеАКеУ , а во входной регистр 15 - мнимая часть 1 пй, весового коэффициента Ы,. Коммутатор 1остается в состоянии подключения к входу входного регистра 2 второго устройства, по сигналу из блока 16 во входной регистр 2 принимаетсяомнимая часть 1 щАэ исходного отсчета оА коммутатор 9 по сигналу из блока 16 подключает к входу сумматора 6 объединенный выход регистров 10-13. Сумматор 6 по сигналам из блока 16 0 выполняет операцию сложения и вычитания соответственно в первой и второй половинах седьмого такта. В первой половине седьмого такта по сигналу из блока 16 из регистра 12 выдается сумма 1 щА+ КеА, 1 щУ, и после выполнения операции сложения на выходе сумматора 6 появляется мнимая часть преобразованного отсчета 1 щА" 1 щА +КеА 1 щЮ+1 щАКеИ 20 которая по сигналу из блока 16 запишется в блок 7 памяти по адресу 3. Во второй половине седьмого такта по сигналу из блока 16 в блок 7 памяти принимается по адресу 4 мнимая часть преобразованного отсчета 1 щА= =1 щА - КеА 1 пИ, - 1 щА 1 пЛоВ восьмом такте в умножителе 3 выполняется умножение, и произведениео1 щА1 щИо по сигналу из блока 16 30 принимается в регистр 4. В регистр 5 по этому же сигналу принимается произведение КеА 1 щЧ а в регистр 15- действительная часть КеЮ, весового коэффициента Ио. В регистр 2 по сигналу из блока 6 синхронизации при- .онимается мнимая часть 1 щА исходногооотсчета А, коммутатор 10 по сигналу из блока 16 подключает к входу сумматора выход входного регистра 8 чисел. 40 Сумматор 6 выполняет операции сложения и вычитания в первой и второй половинах такта соответственно. В первой половине восьмого такта по сигналу из блока 16 в регистр 10 при нимается сумма КеА + КеА, КеУ, во второй половине восьмого такта по сигналу из блока 16 в регистр 11О О принимается разность КеА - КеАКепд,В последующих тактах работа устройства будет отличаться поступающими отсчетами во входные регистры 2, 8 и 15 (фиг.3), Блок 7 памяти будет задействован кроме записи также для считывания информации. С 37 до 51 такты через коммутатор 14 на вход устройства постлают входные отсчеты (фиг.3,14) с сумматора 6 или с объединенного выхода регистров 10-13 в зависимости от значения управляющего сигнала с блока 16 синхронизации.Начиная с 49-го такта устройство будет работать с циклом 48 тактов аналогично тому, как оно работало с 1 по 48 такты.Формула изобретенияАрифметическое устройство для быстрого преобразования Фурье по авт. св. В 1149275, о т л и ч а ю щ е - е с я тем, что, с целью расширения области применения за счет реализации возможности Н"точечного преобразования Фурье (Н ) 2), в него введены третий коммутатор и блок памяти, выход которого подключен к первому информационному входу третьего коммутатора, выход которого подключен к информационным входам первого и второго входных регистров, пятнадцатый выход блока синхронизации подключенк управляющему входу третьего коммутатора, второй информационный вход которого является информационным входом устройства, выход сумматора подключен к информационному входу блока йамяти, вход управления записью считыванием и адресный вход которого подключены соответственно к шестнадцатому и семнадцатому выходам блока синхронизации.