Устройство формирования ортогональных кусочно-линейных сигналов

ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕК Комитет Российской Федерации по патентам н товарным знакам(76) Авраменко Валерий Федорович(54) УСТРОЙСТВО ФОРВФИРОВАНИЯ ОРТОГОНАЛЬНЫХ КУСОЧН 043 ИНЕЙНЬХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к системам управленияи вычислительной технике и предназначено дляформирования нового класса ортогональным кусочно-линейных сигналов. Целью изобетения являетсярасширение функциональных возможностей устройства за счет возможности формирования полной ь) ЮУ (11) 200229 ортогональной кусочно-линейной системы сигналов. Цель достигается тем, что в устройстве формирования ортогональных кусочно-линейных сигналов, содержащем тактовый генератор, гп сумматоров по модулю (2 -1 - число формируемых сигналов, интегратор, группу из пт + 1 блоков смещения уровня, группу из гп знаковых перемножителей, дополнительно содержатся в грум знаковых перемножителей и группа из гл - 1 блоков смещения уровня. 2 ил.10 15 20 30 40 45 50 Изобретение относится к системам автоматического управления и вычислительной технике и предназначено для формирования нового класса кусочно-линейных ортогональных сигналов, которые наряду с сигналами Фабера-Шаудера и интегральными сигнум-гармоническими сигналами могут быть использованы для решения технических задач в вычислительной технике и связи,Известно генератор функций Уолша, содержащий кольцевой регистр номера функции, кольцевой регистр сдвига аргумента, регистр сдвига, триггер, элемент И, блок формирования пачек импульсов, блок преобразования прямого кода в дополнительный и дополнительный триггер. Назначение генератора: формирование интегральных кусочно-линейных) функций сигналов) Уолша. Его основной недостаток состоит в том, что генерируемые им функции не образуют полной ортогональной системы функций,Известен также генератор функций, содержащий генератор и и аналоговых блоков взвешенного алгебраического суммирования. Назначение генератора: расширение класса генерируемых функций за счет формирования интегральных функций Уолша, Недостаток генератора: формируемые им интегральныс функции Уолша неортогональны.Кроме того, известен генератор функций Уолша, содержащий два мультиплексора, две группы элементов ИСКЛОЧАЮЩЕ Е ИЛИ, сумматор, распределитель импульсов, блок памяти, два счетчика адреса, два регистра, регистр сдвига, элемент ИСКЛЮЧЮОЩЕ И," И, дешифратор, блок преобразсания прямого кода в дополнительный, вычитатель и умножитеиь, Назначение генератора: формирование трех систем функций обычных функций Уошла, интегральных функций Уолша и кусочно- квадратичных функций). Недостатки генератора: неортогональность последних двух формируемых систем функций и сложность его конструкции.Наиболее близким техническим решением к заявляемому является устройство формирования сигналов Радемахера, содержащее тактовый генератор, вь 1 ход которого соединен с входом п 1-разрядного двоичного счетчика, всумматоров по модулюдва, причем 1-й и 1+1)-й( =1,2, , п) разрядные выходы счетчика подключены к входам 1-го сумматора по модулю два, интегратор, п 1-1 знаковых умножителей и гп блоков смещения уровня, причем т-й разрядный выход счетчика подключен к входу интегратора, выход -го сумматора по модулю два подключен к знаковому входу 1-го знакового умножителя, информационный вход и выход -го знакового умножителя подключены соответственно к выходу (+1)-го блока смещения уровня и к входу -го блока смещения уровня, выход интегратора подключен к входу в-го блока смещения уровня, выходы .всех блоков смещения уровня являются выходами устройства, Назначение устройства: формирование Ортогональных кусочно-линейных сигналов Радемахера, Недостаток: формируемая система сигналов ортогональна, но не является полной.Целью изобретения является расширение функциональньх возможностей устройства, заключающееся в возможности формирования полной ортогональной кусочно-линейной системы сигналов, и упрощение его конструкции.Цель достигается тем, что в устройстве формирования Ортогондльных кусочно-.линейных сигналов, содержащем тактовый генератор, выход которого соединен с входом о+1)-разрядного двоичного счетчика, гп сумматоров по модулю два, причем 1-й и (1+1)-й ( = 1, 2, , гп) разрядные выходы счетчика подключены к входам 1-го сумматора по модулю два, интегратор, к входу которого подключен (а+1) й разрядный выход счетчика, группу из гп+1 блоков смещения уровня, группу из гп знаковых перемножителей, при этом выход -го сумматора по модулюю два подключен к: знаковому входу 1-го знакового перемножителя группы из в знаковых перемножителей, информационный вход и выход -го знакового перемномителя группы из в знаковых перемножителей подключены соответственно к выходу (+1)-го блока смещения уровня и к входу 1-го блока смещения уровня группы из п 1+1 блоков смещения уровня, выход интегратора подключен к входу (а+1)-го блока смещения уровня группы из в+1 блоков смещения уровня, содержится дополнительно щ групп. знаковых перемножителей и дополнительная группа из гпблоков смещения уровня, при этом выходы блоков смещения уровня группы из в+1 блоков смещения уровня,кроме(а+1)-го, соединены соответственно с входами блоков смещения уровня дополнительной группы из п 1-1 блоков смещения уровня, выходы которых соответственно соединены с информационными входами первых знаковых перемножителей дополнительных п 1 групп знаковых пере- множителей, имеющих по 2 (К = 1, 2, , п 1) знаковых перемножителей в К-й группе, выходы которых являются информационными выходами устройства формирования орто 2002296- 4 .+ гональных кусочно-линейных сигналов, информационные выходы каждого нечетного знакового перемножителя к-й группы дополнительных знаковых перемножителей соединены с входали последующего четного и нечетного знаковых перемножителей к-й дополнительной группы знаковых пере- множителей, а знаковые входы всех четных знаковых перемножителей соединены с выходом п+1)-го разряда (гп+1)-разрядного дооичного счетчика, знаковые оходы первых знаковых перемножителей К-й группы дополнительных знаков перемножителей соединены с выходом (и+2 - Е)-го разряда (гп+1)-разрядного двоичного счетчика, знаковые входы нечетных -х (1 = 1, 22" ,щ и = 2 )-порядковый номер нечетного знакового перемножителя в группе) знаковых перемножителей Е-й группы дополнительных групп знаковых перемножителей, кроме первой группы, и первых знаковых перемножителей К-й группы соединены соответственно последовательно с выходами (гп+1-)-го (и) сумматора по модулю два и (гп+и - 3)-го (3и) разряда (в+1)-разрядного двоичного счетчика,Вопросу генерирования полной системы кусочно-линейных ортогональных сигналов уделяется в технике исключительно большое внимание из-за того. что по сравнению с дооичными кусочно-линейные сигналы допускают более точную аппроксимацию функций при равной количестве исходных сигналоо.Построение полной ортогональной системы сигналов осуществляют следующигл образом. Пусть имеется некоторая совокупность, например, из шестнадцати сигналовУолша4.2- - -- - - --1. 1+- 4 -- - Заменяют наименьший дискрет кусочно-линейной функцией вершиной вверх, если дискрет положительный, а и ри отрицательном - та же треугольная функция вершиной ониэ. Тогда получают для шест 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 надцати сигналов Уолша шестнадцать кусочно-линейных сигналов, представленных на фиг. 1 (первый сигнал Уолша переходит в систему кусочно-линейных сигналов беэ изменений). Легко убедиться, что представленная на фиг. 1 система кусочно-линейных сигналоо ортогональна и полна: каждому сигналу Уолша однозначно соответствует кусочно-линейный ортогональный сигнал,Устройство, осуществляющее формирование полученных шестнадцати сигналов, представлено на фиг. 2. Оно содержит тактовый генератор 1, выход которого соединен с входом пятиразрядного двоичного счетчика 2, четыре сумматора 3 по модулю два, причем -й и (+1)-й (1 = 1, 2, 3, 4) разрядные выходы счетчика подключены к входам -го сумл 1 атора по модулю два. интегратор 4, к выходу которого подключен пятый разрядный выход счетчика 2, группу из пяти блоков б смещения уровня, группу из четырех знаковых перемножителей 5. Выход -го сумматора 3 по модулю два подключен к знаковому входу -го знакового перемножителя группы из четырех знаковых перемножителеи. Информационный вход и выход -го знакового перемножителя 5 группы из четырех знаковых перемножителей подключены соответственно к выходу (+1)-го блока 6 смещения уровня и к входу -го блока смещения уровня группы иэ пяти блоков смещения уровня, Выход интегратора 4 подключен к входу пятого блока б смещения уровня, Кроме Того, о устройстве содержатся дополнительные четыре группы знаковых перелножителей 5 и дополнительная группа иэ четырех блоков б смещения уровня, При этом в каждой 1-й дополнительной группе знаковых перемножителей 5 содеркится 2 (11, 2, 3, 4) знаковых перемножителей 5. Выходы блоков б смещения уровня группы иэ пяти блоков смещения уровня, кроме пятого. соединены соответственно с входами блоков б смещения уровнй дополнительной группы из четырех блоков смещения уровня, Выходы блоков смещения уровня дополнительной группы из четырех блоков смещения уровня соединены с информационными входами знаковых псремножителей 5 дополнительных четырех групп знаковых перемнокителей, при этом выход М-го(1 = 1, 2,3, 4) блока смещения уровнй дополнительной группы из четырех блоков смещения уровня соединен с информационными входами первых знаковых перемножителей 5 дополнительных групп знаковых перемножителей, выходы которых являются информационными выходами 7-21 устройства формирования ортогональных кусочно-линейных сигналоо. Информационный выход5 10 20 30 35 40 45 50 55 каждого первого знакового перемножителя 5 к-й группы, кроме первой, дополнительных групп знаковых перемножителай соединен с информационными входами второго знакового перемножителя К-й группы дополнительных четырех групп знаковых перемножителей, а его знаковый вход - с выходом гп+2 - 1)-го разряда пятирэзрядного двоичного счетчика 2. Знаковые входы вторых. знаковых перемножителей 5 К-й группы знаковых перемножителей, кроме первой, дополнительных четырех групп знаковых перемнокителей соединены с выходом пятого (самого старшего) разряда пятиразрядного двоичного счетчика 2, Зна ковый вход третьего знакового перемножителя 5 1-й группы знаковых перемножителей, кроме первой и второйрупп, дополнительных четырех групп знаковых перемножителей соединен с выходом первого сумматора 3 по модулю два групгы из четырех сумматоров по модулю два, Информационные входы знаковых перемнокителей 5 третьей и четвертой дополнительных групп, кроме первого в третьей группе и пеового, шестого и восьмого в четвертой группе, соединены соответственно с выходом первого знакового перемножителя 5 третьей и четвертой групп. Информационные входы шестого и восьмого знаковых перемнокителей четвертой дополнительной группы соединень, с выходом пятого и седьмого знаковых перамножителей той же группы, а их знаковые входы соединены соответственно с вь 1 ходом пятого разряда пятиразрядного двоичного счетчика 2. Знаковый вход четвертого знакового перемножителя 5 третьей и четвертой дополнительных групп знаковых перемножителей соединен с выходом четвертого разряда пятиразрядного двоичного счетчика 2, Знаковый выход пятого зна. кового перемножителя 5 четвертой дополнительной группы знаковых перемножителей соединен с выходом третьего разряда счетчика 2, Знаковый выход седьмого знакового перемножителя 5 четвертой дополнительной группы знаковых перемнокителей соединен с выходом второго сумматора 3 по модулю два,Устройство функционирует следующим образом.В момент начала работы устройства тактовые импульсы с выхода генератора 1 поступают на вход счетчика 2, который генериоует сигналы Радемахера В 1, В 2, Вз, В и Вв. Сигнал Радемахера В 1 поступает на вход интегратора 4, где осуществляется его интегрирование. Б итоге получают первый интегральный сигнал Радемахера, который путем сдвига уровня в блоке б смещения уровня ортогонализируется. Этот сигнал подается на первый знаковый перемножитель 5, на знаковый вход которого поступает сигнал с выхода первого сумматора 3 по модулю два, В результате получают второй интегральный сигнал Радемахера, который блоком 6 смещается по уровню, и получают второй интегральный ортогональный сигнал Радемахера. Этот сигнал поступает на второй знаковый перемножитель 5, на знаковый вход которого подается сигнал Вз В 1, где синвол -суммирование по модулю дв 1. помощьюзтого сигнала на выходе второго знакового перемножителя получаюттретий интегральный сигнал Радемахера, который- смещается по уровню третьим блоком б смещения уровня и поступает на информационный вход третьего знакового перемножителя 5, на знаковь 1 й вход которого с выхода третьегосумматора 3 по модулю два подается сигнал В 1+ Вз, В итоге на выходе третьего знакового перемножителя получают четвертыйинтегральный сигнал Радемахераб который подается на вход блока б смещения уровня. В итоге с блока смещения уровня четвертый интеграный ортогональный сигнал Радемахера подается на четвертыйзнаковый перемножитель 5, знаковый вход которогополучаетсигнал Вд+ ВБ свыхода четвертого сумматора 3 по модулю два, для получения пятогоинтегрэльного сигнала Радемахера, который подаетсяна последний блок б смещения уровня.Итак, с выходов последних четырех блоков б смещения уровня снимают второй, третий, четвертый и соответственно пятый кусочно-линейные ортогональные сигналы Радемахера, которые соответственно подаются на дополнительные блоки б смещения уровня для получения из последних треугольных сигналов.Второй смещенный кусочно-линейный сигнал Радемахера, который на периоде и редста вл я ется двугля треугол ьниками, поступает на информационный вход первого знакового перемножителя 5 первой дополнительной группы знаковых перемножителей, на знаковый вход которого поступает сигнал Радемахера В 1, в результате на выходе 7 первого знакового перемнокителя первой дополнительной группы знаковых перемнокителей получают кусочна-линейный сигнал, занимающий вторую сверху позицию нэ фиг, 1.Третий смещенный кусочно-линейный сигнал Радемахера. который на периоде представлен четырьмя треугольными сигналами, поступает на информационный вход первого знакового перемножителя 5 второйдополнительной группы знаковых перемножителей, имеющей дна знаковых перемножителя 5. На знаковый вход первого знакового перемножителя второй группы подается сигнал Радемахера Г 2, в результате с его выхода 8 получают кусочно-линейный ортогональный сигнал, который занимает третью позицию на фиг. 1. Этот сигнал подается на информационный вход второго знакового перемножителя 5 второй дополнительной группы знаковых перемножителей, на знаковый вход которого поступает сигнал В. В результате этого на выходе 9 устройства получают кусочно-линейный ортогональный сигнал, занимающий на фиг, 1 четвертую позицию.Четвертый смещенный кусочно-линейный сигнал Радемахера, который на периоде представлен воСьмью треугольными сигналами, поступает на информационный вход первого знакового перемножителя 5 третьей дополнительной группы знаковых перемножителей, имеющей и группе четыре знаковых перемножителя 5, На знаковый вход первого знакового перемножителя третьей дополнительной группы подается сигнал Радемахера Йз, в результате с вь 1 хода 10 получают сигнал, занимающий пятую сверху позицию на фиг. 1. Этот сигнал подается на информационный вход второго знакового перемножителя 5 третьей дополнительной группы, на знаковый вход которого поступает со счетчика 2 сигнал Радемахера Вь В результате на выходе 11 устройства получают кусочно-линейный ортогональный сигнал, занимающий на фиг, 1 шестую сверху позицио, Этот сигнал подается на информационный вход третьегоФормула изобретенияУСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ОРТОГОНАЛЬНЫХ КУСОЧНО-ЛИНЕЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее тактовый генератор, вывод которого соединен с входом (в + 1) -разрядного двоичного счетчика, п сумматоров по модула два 2 - 1 - число формируемых сигналов), причем -й и ( + 1)-й ( = 1, , в) разрядные выходы счетчика подключены к входам -го сумматора по модулю два, интегратор, к входу которого подключен (в + 1)-й разрядный выход (в + 1)-разрядного двоичного счетчика, группу из в + 1 блоков смещения уровня, группу из п 1 знаковых перемножителей, при этом выход -го сумматора по модулю два подключен к знаковому входу -го знакового перемножителя, информационный вход и выход -го знакового перемножителя группы подключены соответственно к выходу ( закового перемножителя 5 третьей дополнительной группы знаковых перемножителей, на знаковый вход которого поступаетсигнал Радемахера К + В 1 с выхода перво 5 го сумаора 3 по модулю два. В результатеэтого на выходе 12 устройства поучаюткусочно-линейный ортогональный сигналбзанимающий на фиг. 1 седьмую сверхупозицию. Полученный сигналподается на10 информационный вход четвертогознаковогоперемножителя 5 третьей группы дополнительных знаковых перемножителей,назнаковый вход которого с выхода пятиразрядногодвоичного счетчика 2 подаетсясигнал Раде 15 махера К 1, который превращается в сигнал,снимаемый с выхода 13 и занимающийвосьмую сверху позицию на фиг, 1. Аналогичнона выходах 14 - 21 знаковых перемножителей 5 получают сигналы, занимающие девя 20 тую и последующие позиции на фиг.1.Через тридцать два такта работы устройство завершает свой рабочий цикл и готово по тактовым сигналам продолжитьочередной цикл работы,25 Таим образом, показано, что предлагаемое устройство действительно позволяетосуществить формирование полной системы ортогональных кусочно-линейных сигналов. Устройство содержит только один30 интегратор и не содержит дополнительныхсумматоров по модулю два или иных дополнительных устройств. поэтому оно прощеизвестных.35 (56) Авторское свидетельство СССР М 1241218, кл, О 06 Р 1/025. 1984. Авторское свидетельство СССР К. 1487016. кл. 6 06 Р 1/025, 1987. 40 + 1)-го блока смещения уровня и к входу - го блока смещения уровня группы, отличающееся тем, что оно содержит дополнительные в групп знаковых пере- множителей и дополнительную группу из 45 в - 1 блоков смещения уровня, при этомвыходы блоков смещения уровня группы из в + 1 блоков смещения уровня, кроме (в + 1)-го, соединены соответственно с входами блоков смещения уровня допол нительной группы из гп - 1 блоков смещения уровня, выходы которых соединены соответственно с информационными входами первых знаковых перемножителей дополнительных в групп знаковых перемножителей, имеющих пок - 12 (М = 1в) знаковых перемножителей в группе, выходы которых являются информационными выходами устройства формирования ортогональных кусочно-ли 2002296нейных сигналов, информационные выходы каждого нечетного знакового перемножителя Ьй группы дополнительных знаковых перемножителей соединены с входами последующих четного и нечетно го знаковых перемножителей К-й дополнительной группы знаковых перемно ителей, а знаковые входы всех четных знаковых перемножителей соединены с выходом (т + 1)-го разряда (е + 1)- 10 разрядного двоичного счетчика, знаковые входы первых знаковых перемножителей -й группы дополнительных знаковых перемножителей соединены с выходом (в+ 2 - М)-го разряда (е + 1)-разрядного двоичного счетчика, знаковые входы нечетных -х ( = 1 2 ) знаковых перемножителей М-й группы дополнительных знаковых перемножителей, кроме первой группы, и первых знаковых перемножителей 1-й группы соединены соответственно последовательно с выходами в + 1 -сумматоров по модулю два ( прии) и (щ + и)-го (прии) разряда (т + 1)- разрядного двоичного счетчика.