Устройство для вычисления коэффициентов фурье

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ФУРЬЕ, содержащее шесть сумматоров, отличающееся тем, что, с целью повышения его быстродействия , оно содержит три вычитателя , два сумматора-вычитателя и восемь блоков постоянной памяти,причем вход весового коэффициента и вход аргумента первого операнда устройства соединены с соответствующими входами первого сумматора, вход модуля первого операнда соединен с первыми :входами, второго и третьего сумматоров, вход аргумента второго операнда соединен с первыми входами четвертого и пятого сумматоров, вход модуля второго операнда соединен с адресными входами первого и второго блоков постоянной памяти, вход первого сумматора подключен к адресным входам третьего и четвертого блоков постоянной памяти, выходал первого, второго, третьего и четвертого блоков постоянной памяти пoдкJшчeн,ы к вторым входам четвертого, пятого, второго и третьего сумматоров соответственно , выход второго сумматора подключен к суммирующим входам первого вычитателя и первого сумматоравычитателя , выход третьего сумматора подключен к суммируквдим входам второго вычитателя и второго сумматоравычитателя , выходы четвертого и пятого сумматоров подключены к вычитающим входам первого и второго вычитателей соответственно, выходы первого и второго вычитателей подключены к адресным входам пятого и шестого блоков постоянной памяти соответственно , выходы пятого и шестого блоi ков постоянной памяти подключены к суммирующим входам первого и второго сумматоров-вычитателей соответственно , управляющие входы первого и второго сумматоров-вычитателей соединены с управляющим входом устройства , выход первого сумматора-вычитателя подключен к первому входу шестого сумматора и к суммирукхцему входу третьего вычитателя, выход второго сумматора-вычитателя подклюел чен к вычитающему входу третьего со ел вычитателя, выход которого подключен к адресным входам седвмого и восьмого блоков постоянной памяти, выход седьмого блока постоянной памяти подключен Тс второму входу шестого оо сумматора, выходы шестого сумматора и восьмого блока постоянной памяти являются выходами модуля и аргумента результата устройства соответственно

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3 50 G 06 Г 15/332

ОПИСАНИЕ .ИЗОБРЕТЕНИЙ

- К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3468984/18-24 (22) 09.07.82 (46) 07.12.83. Бюл. М 45 (72) Е.В.Барков и A.A.Вяльшин (71) Специальное конструкторское бюро "Виброприбор" (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское сВидетЕльство СССР

9 794637, кл. G 06: F 15/332, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

В 421994, кл. G 06 F 15/332, 1971 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТОВ ФУРЬЕ, содержащее шесть сумматоров, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения era быстродействия, оно содержит три вычитателя, два сумматора-вычитателя и восемь блоков постоянной памяти, причем вход весового коэффициента и вход аргумента первого операнда устройства соединены с соответствующими входами первого сумматора, вход модуля первого операнда соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров, вход аргумента второго операнда соединен с первыми входами четвертого и пятого сумматоров, вход модуля второго операнда соединен с адресными входами первого и второго блоков постоянной памяти, вход первого сумматора подключен к адресным входам третьего и четвертого блоков .постоянной памяти, выходы первого,. второго, третьего и четвертого блоков постоянной памяти подключены к

„„SU„„1059578 А вторым входам четвертого, пятого, второго и третьего сумматоров соответственно, выход второго сумматора подключен к суммирующим входам первого вычитателя и первого сумматоравычитателя, выход третьего сумматора подключен к суммирующим входам второго вычитателя и второго сумматоравычитателя, выходы четвертого и пятого сумматоров подключены к вычитающим входам первого и второго вычитателей соответственно, выходы перво

ro и второго вычитателей подключены к адресным входам пятого и шестого блоков постоянной памяти соответственно, выходы пятого и шестого блоков постоянной памяти подключены к Pg суммирующим входам первого и второго сумматоров-вычитателей соответственно, управляющие входы первого и второго сумматоров-вычитателей соединены с управляющим входом устройства, выход первого сумматора-вычитателя подключен к первому входу шестого сумматора и к суммирующему входу третьего вычитателя, выход ( второго сумматора-вычитателя подключен. к вычитающему входу третьего вычитателя, выход которого подключен Я, 1 к адресным входам седвмого и восьмо- рт го блоков постоянной памяти, выход седьмого блока постоянной памяти, Д подключен к второму входу шестого сумматора, выходы шестого сумматора и восьмого блока постоянной памяти являются выходами модуля и аргумента результата устройства соответственно

1059578

Изобретение относится к автома.тике и вычислительной технике и может быть использовано при построении специализированных устройств для вычисления Фурье преобразования последовательности цифровых отсчетов сигнала в реальном масштабе времени.

Известно устройство для вычисления коэффициентов Фурье по методу быстрого преобразования Фурье (БПФ.), имеющее память операндов, .память весовых коэффициентов, память результатов и арифметический блок (1 ).

Недостатками известного устройства являются значительная сложность и недостаточно высокое быстродействие, )5 обусловленные наличием множительных узлов в составе арифметического блока.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для вычисления . 7О коэффициентов Фурье, содержащее шесть сумматоров, а также регистры действительных и мнимых частей весового коэффициента и операндов и четыре множительных блока (2 J. 25

Недостатком известного устройства является низкое быстродействие обусловленное наличием операций умножения, а также необходимостью дополнительных громоздких преобразований длязО перехода от действительных и мнимых частей в представлении результата к его модулю и аргументу.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства. 35

Поставленная цель достигается тем, что устройство для вычисления коэффициентов Фурье, содержащее шесть сумматоров, содержит три вычитателя, два сумматора-вычитателя и восемь40 блоков постоянной памяти, причем вход весового коэффициента и вход аргумента первого операнда устройства соединены с соответствующими входами первого сумматора, вход модуля первого операнда соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров, вход аргумента второго операн-. да соединен с первыми входами четвертого и пятого сумматоров, вход модуля второго операнда соединен с адресными входами первого и второго блоков постоянной памяти, вход первого сумматора подключен к адресным входам третьего и четвертого блоков постоян ной памяти, выходы первого, второго, третьего и четвертого блоков постоянной памяти подключены к вторым входам четвертого, пятого, второго и третьего сумматоров соответственно, выход второго сумматора подключен. к сумми-. 6О рующим входам первого вычитателя и первого сумматора-вычитателя, выход третьего сумматора подключен к суммирующим входам второго вычитателя и второго сумматора-вычитателя, вы- у ходы четвертого и пятого сумматоров подключены к вычитающим входам первого и второго вычитателей соответственно, выходы первого и второго вычитателей подключены к адресным вхо)цам пятогд и шестого блоков постоянной памяти соответственно, выходы пятого и шестого. блоков постоянной памяти подключены к суьпирующим входам первого и второго сумматоров-вычитателей соответственно, управляющие входы первого и второго сумматоров-вычитателей соединены с управляющим входом устройства, выход первого сумматора-вычитателя подключен к первому входу шестого сумматора и к суьплирующему входу третьего вычитателя, выход второго сумматора-вычитателя подключен к вычитающему Bходу третьего вычитателя, выход которого подключен к адресным входам седьмого и восьмого блоков постоянной памяти, выход седьмого блока постоянной памяти подключен к второму входу шестого сумматора, выходы которого и восьмого блокв. постоянной памяти являются выходами модуля и аргумента результата устройства соответственно.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для вычисления коэффициентов Фурье.

Устройство содержит информационные входы шины 1-5, сумматор 6, блоки 7-10 постоянной памяти, сумматоры

11-14,.вычитатели 15 и 16, блоки 17 и 18 постоянной памяти, сумматоры--вы= читатели 9 и 20, вычитатель 21, блоки 22 и 23 постоянной памяти, сумма= тор 24 и выходы 25 и 26.

Устройство реализует алгоритмы вычисления в соответствии с выражени-! ями используя при выполнении операции умножения представление комплексных чисел в показательной форме, а при выполнении операции сложения — в алгебраической форме. Результат вычисления получается в показательной форме. Числа, подаваемые на вход устройства, также представлены в показательной форме., По.шине 1 поступает модуль числа

AÄ(1с): в логарифмической форма

Evg А,(Ц, по..шине 2 - аргумент этого числа- М4, по шине 3-- аргумент V весового коэффициента М„, по шине 4 модуль числа - ;,(y) в форме Ь Д;Я, ! У по шине 5- аргумент этого числа

Блоки 7 и 9 постоянной памяти содержат значения функции з=(о 2,с ам, а блоки 8 и 10 значения функции

=8о,sir 8. На выходе сумматора б полу1059578 чается,+, на выходах блоков 710 -ВОЯ сОВ (Ч +Ч), РОЯ 310(1 + Р), ЮОф с09Ч.

2 )с 2 к 2 3

E q n V. соответственно, на выходах сумматоров 11-14.-fog A.(Чсоз(,+ ), 5

Ро А;(ЦЯп(p+<)if+>A;(juncos Ч,.Во A.(y) s,>q соответственно. Таким образом, на выхо." дах сумматоров 11-14 получаются лоI гарины действительных и мнимых частей чисел А;(к) 4f; и А;(j) соответственно, так как модуль числа- %; = 6 равен 1.. Блоки 17 и 18 постоянной памяти содержат значения функции 9=И (1+2") . На выхо- ) дах сумматоров-вычйтателей 19 и 20 s . зависимости от сигнала на управляющем входе 27 получаются соответственно значения.

Cog IA (И о (+ +А,()созе ), 20

eog2(A,.(К)з)(„+ )+A,.())зпЯ.

Эти значения есть логарифмы действительной и мнимой частей результата вычислений по формулам (1 ) и (2) соответственно. Блок 22 постоянной . памяти содержит значения функции >- fog (1+2 "), а блок 23 — значейия функции y=arcty2 Поэтому на выходе 25 сумматора 24 получается значение логарифма модуля результата, а на выходе 26 блока 23 постоянной памяти — значение аргумента результата.

Быстродействие предлагаемого устройства определяется суммой задержек распространения сигнала в комбинационных сумматорах и вычитателях и выбора данных иэ блоков постоянной памяти. Эадержки современных комбинационных сумматоров в интегральном исполнении (вычитатели строятся на основе таких сумматоров ) и постоянных запоминающих устройств составляют десятки наносекунд, что значительно. меньше, чем задержкй наиболее быстродействующих матричных схем умножения.

Кроме того, предлагаемое устройство-позволяет непосредственно получать значения модулей и аргументов коэффициентов Фурье, снимает необходимость в дополнительных этапах пре.образования.

ВНИИПИ Заказ 9842/53

Тираж 706 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4