Анализатор спектра

)5 6 06 Г 15/332 ТЕН ЗОБ ПИСАН ЕЛЬСТ ВТО ьностей О-кодов тся полной, как и то позволяет исения сигналов в едовательностей ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 1119026, кл. 6 06 Р 15/332, 1981.(54) АНАЛИЗАТОР СПЕ КТРА(57) Анализатор спектра относится к областиавтоматики и вычислительной технике, к обработке информации и может быть использован в системах передачи данных иприборостроении. Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет реализации как вычисления коэффициентов Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, к обработке информации и может быть использовано в системах передачи данных в приборостроении.Целью изобретения является расширение класса решаемых задач, за счет реализации вычисления коэффициентов преобразования по функциям Уолша, так и вычисления коэффициентов преобразования по О-кодам,На фиг, 1 представлена структурная схема предлагаемого анализатора спектра, на фиг, 2 - временные диаграммы. иллюстрирующие процесс формирования произведения Х(с) б 1 о (т), поступающего на вход4соответствующего интегратора 4,Анализатор спектра содержит в-разрядный двоичный счетчик 1, а групп 2 умножителей знака по 2 ( = 1, п 1) умножителей 3 знака в каждой группе, 2" интеграторов 4, информационный вход 5 анализатора, тактовый вход 6 анализатора, четырехразряд 5 Ы, 183053 преобразования по функции Уолша, так и вычисления коэффициентов преобразования по О-кодам. Анализатор спектра содержит в-разрядный двоичный счетчик, Й интеграторов(Й = 2 ), гп групп умножителей знака по 2) умножителей знака в )-группе, два четырехразрядных регистра памяти, а - 1 кольцевых четырехразрядных регистров сдвига, (гп - 1) - входовый умножитель знака, 2 дополнительных умножителей знака. Новым является введение е - 1 четырехразрядных регистров сдвига, (в - 1)-входового умножителя знака и 2 дополнительных умножителей знака. 2 ил,ные регистры 7 сдвига, (а)-входовый умножитель 8 знака, 2 дополнительных умножителей 9 знака, два четырехраэрядных регистра 10 памяти, вход 11 управления записью кольцевых четырехразрядных регистров сдвига, вход 12 управления считыванием первого четырехразрядного регистра памяти и вход 13 управления считыванием второго четырехразрядного регистра памяти.Последовательности О-кодов находят широкое применение в области анализа и синтеза сигналов, системах связи и радиолокации.Последовательности, образующие О- код являются взаимно ортогональными. Система последовате размерности й - 2" являе система функций Уолша, пользовать ее для разло ряд Фурье в базисе пос О-кодов.(д ) -(д бпри= 0,1 2 - 1 (2)или как (д) = (д - г" "д- г "при= 2"2-1 (3)Использование правил (2) и (3) проиллюстрируем на примерах. Если и ввести обозначение символов а = 1, р - - 1, то 30последовательности О-кодов имеют вид:а) для 1 = 2:+ + +д 4:+ + + + (4)84,б 9:+ + ф+ + + 40 Вообще -ю последовательность О-кодапорядка К можно обозначить как(д) - д 1,ь дг,ь,.дмдщ. (1)5 Здесь длина последовательности й и ее порядок М связаны соотношением й = 2; нок, мер символа изменяется в пределах и = =1,2й; а номер последовательности" "0,1 й, Число последовательностей 10 равно числу символов в последовательности, т.е. й = 2 (см, Варакин Л,Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985, с. 106).Число последовательностей, по опреде лению, равно числу символов в последовательности, т.е, й = 2 . Введем последовательность (д ) дополнительную для (д ). Тогда правило образования О-кода с помощью правила присоединения записы вается как б 1 о:-+-4,б 11:+ +-4,д 1 г: в в в + в в в4,д 1 з:++4,д 14 в + в в в + в в + в в в в +4,д 15: +4,+в +Однако, как видно из (2) и (3) правилопостроения О-кода для дальнейшего использования его в анализаторах спектра является довольно громоздким и неудобным.В ходе исследований был сделан вывод,что правило построения О-кодов можно существенно упростить: д"(т) = до"(т) х а(т), (5)где до - первая последовательность О-кода, а - функция Уолша, д - -я последоквательность О-кода.Например, для случая й - 16 матрицафункций Уолша с упорядочением по Адамару имеет вид;ао:а 1+ + + + + + + +аг: --------аз:+-- +а 4а 5:+ + +в + в вабат.+ в в +вв + ваб; --------а 9+ + + + + + + +а 1 о; --------а 11; + - . - + + -- + - + + -- + + -а 1 г.а 1 з: + - + -- + - + - + -- + -а 14.а 15:+ -- + ---- + -- +(см. Трахтман А.М., Трахтман В.А, Основытеории дискретных сигналов на конечныхинтервалах - М.: Советское радио, 1975,с. 45),Таким образом, например, для получениядт 4(т): бо(1) х а 1(т) (7) достаточно последовательность бо поэлементно умножить на функцию Уолшэ ат.Использование правила (5) позволяет существенно расширить класс задач, решаемых анализатором спектра Уолша, позволяя определять коэффициенты преобразования по О-кодам, вводя операцию умножения функций Уолша на первую последовательность О-кода.Анализатор спектра работает в двух режимах: первый режим - вычисляются коэффициенты преобразования по О-кодам, второй режим - вычисляются коэффициенты преобразования по функциям Уолшэ. В регистре 10.1 памяти постоянно хранитсякодвида - 1,+1, +1, +1,аврегистре 10,2памяти постоянно хранитс кои вида+1, +1,+1, +1,1. Работа в режиме вычисления коэффициентов преобразования по О-кодам.Для работы в первом режиме нэ вход 12управления считыванием четырехразрядного регистра 10,1 памяти, в котором хранитсякод вида - 1, +1, +1, +1, подается управляющий сигнал. Одновременно управляющийсигнал подается на вход 11 управления записью кольцевых четырехразрядных регистров 7,1, 7.2, 7,3 сдвига. В результате вкольцевых четы оехразрядных регистрах7,1, 7.2, 7.3 сдвига оказываются записанными коды вида - 1, +1, +1, +1, Анализаторспектра готов к работе в первом режиме,На входы 5 и 6 подаются исследуемыйсигнал и тактовые импульсы соответственно, В соответствии с описанием прототипа(см, авторское свидетельство СССР М1119026, кл. 6 06 Е 15/332, 1983) на выходахумножителей 3 знака групп 2 формируютсясигналы, представляющие собой произведения анализируемого сигнала Х(т) на соответствующие функции Уолша а(1)( =О, К - 1),Для вычисления анализатором спектракоэффициентов преобразования по .О-кодам достаточно произвести умножение функций Уолша на первую последовательностьО-кода бо,Например, для случая 1 = 4 формирование последовательности бо осуществляется следующим образом. Поскольку всечетырехраэрядные регистры 7 сдвига замкнуты в кольцо цепью обратной связи, то за2 тактов работы анализатора спектра на ихвыходах сформируются следующие последовательности;а) на выходе регистра 7.1 сдвига,----б) на выходе регистра 7.2 сдвига;1 --в) на выходе регистра 7,3 сдвига:----Указанные последовательности одновременно поступают на входы умножителя8 знака. В результате на выходе умножителя8 знака будет получена последовательность;+- +которая представляет собой последовательность бо . Указанная последовательностьбо поступает на первые входы умножите 4лей 9 знака, на вторые входы которых поступают произведенияХ(с) х аЯв результате на выходах умножителей 9 знака будут формироваться сигналы:Х(х) х а(т) х Оо(с) = Х(1) х б(т) (8)в соответствии с соотношением (5),После интегрирования этих сигналов винтеграторах 4 на их выходах в момент времени (т) = Т скажутся сигналы, пропорцио нальные коэффициентам преобразованияпо О-кодам; С 1=Х(т)сй(т)сй(9) 10На фиг. 2 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс ормирования произведения Х(с) х о 1 о (1) навыходе соответствующего дополнительного15 умножителя 9 знака. На диаграммах показано временное состояние:а) тактового входа 6 анализатора спектра;б) выхода первого разряда счетчика 1;20 в) выхода второго разряда счетчика 1;г) выхода регистра 7,1 сдвига;д) выхода регистра 7.2 сдвига;е) выхода регистра 7.3 сдвигаж) выхода умножителя 8 знака, на кото 25 ром формируется последовательность до;4,в) выхода соответствующего умножителя 3 знака, на котором формируется произведение Хф х а 1 о(с);и) выхода соответствующего дополни 30 тельного умножителя 9 знака, на которомформируется произведение Х(т) х б 1 о(1),2. Работа в режиме вычисления коэффициентов преобразования по функциям Уолша,35 Для работы во втором режиме на вход13 управления считыванием четырехразрядного регистра 10,2 памяти, в которомхранится код вида +1, +1, +1, +1, подаетсяуправляющий сигнал. Одновременно управ 40 ляющий сигнал подается на вход 11 управления записью кольцевыхчетырехразрядных регистров 7.1, ,2, 7.3сдвига. В результате в кольцевых четырехразрядн ых регистрах 7.1, 7.2, 7,3 сдвига ска 45 зываются записанными коды вида+1, +1, +1,+1, Анализатор спектра готов к работе вовтором режиме,В результате, при поступлении на входы5 и 6 исследуемого сигнала и тактовых им 50 пульсов соответственно, на выходе умножителя 8 знака постоянно формируетсяединичный сигнал, поступающий на первыевходы дополнительных умножителей 9 знака.55 Таким образом на выходах дополнительных умножителей 9 знака формируютсясигналы (в соответствии с описанием прототипа):Х(1) х аф) х 1 =Х(т) хщ(т) (10)а на выходах интеграторов 4 в моменты 1- =Т соответственно:тс- ГХ(т) в(с)й, (11)о5 т,е. сигналы, пропорциональные коэффициентам преобразования по функциям Уолшэ. Формула изобретенияАнализатор спектра, содержащий щ 10 разрядный двоичный счетчик, й интеграторов (й -2 ), в групп умножителей знака по 2умножителей знака в)-й группе Ц 1, гп), причем счетный вход т-разрядного двоичного сче.чика является тактовым входом анализатора спектра, выход -го ( " 1, й) интегратора является -м информационным выходом анализатора, выход К-го (К" 1, 2 ) унножнтепа анака 3.Й группе подключен к 2 первому входу Ц 2 К)23-го ( - ) + 1, в) 20 умножителя знака -й группы, первый вход ,фйножителя знака первой группы соединен с первым входом (2 )-го умножителя знака ц-й (о = 2, п 1) группы и является информационным входом анализатора спектра, выход -го разряда п 1-разрядного двоичного счетчика подключен к второму входу 1-го (т = 1 2 1) умножителя знака -й группы, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения 3 класса решаемых задач за счет реализации как вычисления коэффициентов преобразования по функциям Уолша, так и вычисления коэффициентов преобразования по О-кодам, в него введены два четырехразрядных регистра памяти, в - 1 кольцевых четырех- разрядных регистров сдвига, (т)-входовый умножитель знака, 2 дополнительных умножителей знака, причем входы управления считыванием двух четырехразрядных регистров памяти и входы управления записью гп - 1 кольцевых четырехразрядных регистров сдвига являются входами выбора режима работы анализатора спектра, р-й информационный выход первого четырех- разрядного регистра памяти (р - 1, 4) и р-й информационный выход второго четырех- разрядного регистра памяти подключены к р-м информационным входам кольцевых четырехразрядных регистров сдвига, тактовый вход анализатора спектра подключен к тактовому входу первого кольцевого четырехраэоядного регистра сдвига, выход и-го (и = 1, в -2) разряда счетчика подключен к тактовому входу (и + 1)-го кольцевого четырехразрядного регистра сдвига, выходы кольцевых четырехразрядных регистров сдвига подключены к входам (а)-входового умножителя знака, выход которого подключен к первым входам дополнительных умножителей знака, выход М-го (с=1 2 ) ум)-1 ножителя знака)-й группы подключен к второму входу 2 К) х 2 )-го дополнительного умножителя знака, выход г-го (г= 1, 2 ) умножителя знака т-й групп пы подключен к второму входу (2 М - 1)-го дополнительного умножителя знака, выход -го дополнительного умножителя знака подключен к входу -го интегратора, 1830537Составитель Ю. ЛанцовТехред М. Моргентал Корректор Л, филь Редактор Н, Коляда Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2523 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., 4/Ь