Устройство для измерения относительной задержки импульсных сигналов
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ЗАДЕРЖКИ ШШУЛЬСНоХ СИГНАЛОб, содержащее аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к входу первого процессора быстрого преобразования Фурье, вещественный и мнимый выходы которого подключены к входам блока вычисления квадрата модуля дискретного преобразования Фурье,ключ, блок вычитания среднего, первый постоянный запоминающий блок, блок потенциЕювания , первый процессор обратного быстрого преобразования Фурье, блок логарифмирования, цифроаналоговый преобразователь и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и точности измерения относительной задержки импульсных сигналов , в него введены блох деления, первый и второй умножители, второй постоянный запоминающий блок, второй процессор быстрого преобразования Фурье, второй процессор обратного быстрого преобразования Фурье, причем к входу делимого блока деления пoдклюfчeн первый выход ключа, к входу, делителя подключен выход блока потенцирования и выход частного подключен к входу блока вычитания среднего, вход ключа подключен к выходу блока вычисления квадрата модуля дискретного прзобразования Фурье, а второй выход - к входу блока логарифмирования, выход(первого процессора обратного быстрого преобразования Оурье подключен к первому входу первого умножитеi ля, выход первого умножителя подключен к входу второго процессора (Л быстрого преобразования Фурье, а второй вход - к выходу первого постоянного запоминающего блока, -первый вход второго умножителя подключен к выходу блока вычитания среднего , второй - к выходу второго постоянного запоминаю его блока, а выход - к входу второго процессора обратного быстрого преобразования Фурье, выходом соединенного
COIO3 СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
З(5)) G 04 7 10
1к
t
К
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3462645/18-21 (22) 02.07.82 (46) 23.01.84. Еюл. Р 3 (72) А.В.Зеленков (71) Рижский Краснознаменный инсти.— тут инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола (53) 621.317.342(088.8). (56) 1. Чайлдерс Д., Скиннер Д., Кемерейт Ч. Кепстр и его применение при обработке данных.-ТИИЭР, т. 65, 1977, 9- 10, с. 5-23, фиг.l
2. Авторское свидетельство СССР
9 934811, кл. 4 04 W 10/06, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ1 ЕРЕНИЯ
ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ЗАДЕРЖКИ ЮIIIVJIbCHc Х
СИГНАЛОВ, содержащее аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к входу первого процессора быстрого преобразования Фурье, вещественный" и "мнимый" выходы которого подключены к входам блока вычисления квадрата модуля дискретного преобразования Фурье, ключ, блок вычитания среднего-, первый постоянный запоминакщий блок, блок потенцирования, первый процессор обратного быстрого преобразования Фурье, блок логарифмирования, цифроаналоговый преобразователь и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения раэрешакщей способности и точности измерения относительной задержки импульсных сигналов, в него введены бло< деления, первый и второй умножители, второй постоянный запоминающий блок, вто09) (11)
1 рой процессор быстрого преобразова=. ния Фурье, второй процессор обратного быстрого преобразования Фурье, причем к входу делимоro блока деления подключен первый выход ключа, к входу, делителя подключен выход блока потенцирования и выход частного подключен к входу блока вычитания среднего, вход ключа подключен к выходу блока вычисления квадрата модуля дискретного преобразования
Фурье, а второй выход — к входу блока логарифмирования, выход(первого процессора обратного быстрого преобразования Фурье подключен . к первому входу первого умножителя, выход первого умножителя под- Я ключен к входу второго процессора быстрого преобразования Фурье, а второй вход — к выходу первого постоянного запоминакщего блока, пер.— вый вход второго умножителя подключен к выходу блока вычитания среднего, второй — к выходу второго постоянного запоминающего блока, а выход — к входу второго процессора обратного быстрого преобразования Фурье, выходом соединенного с входом цифроаналогового преобра,зователя, при этом выход второго процессора быстрого преобразования
Фурье соединен с входОм блока потенцирования, выход блока логарифмирования соединен с входом первого процессора обратного преобразова» -. ния Фурье, а выходы блока управления соединены с входами,синхронизации и управления блоков устройства.
1068886
30
65
Изобретение относится к радиотех- ническим устройствам, служащим для измерения относительного временного сдвига близких по форме элементарных колебаний, образующих в сумме обрабатываемый аддитинный сигнал и может найти применение, например, в радиолокационных станциях (РЛС), предназначенных для измерения толшины слоев н природных- средах.
Изнестна система, содержащая первый процессор быстрого преобразования Фурье (БПФ), блок комплексного логарифмирования, первый процессор обратного БПФ (ОБПФ), фильтр (или лифтр) для формирования „кеп- 15 стрального окна", второй процессор
БПФ, блок комплексного потенцирования и второй процессор ОБПФ (.1(.
Однако для обработки радиолокационных сигналов, спектральная 20 функция которых занимает конечную полосу частот, такая система не пригодна из-за низкой точности, обусловленной значительным увеличением влияния шумов эа пределами полосы частот, занимаемой Сигналом, после комплексного логарифмирования.
Иаиболее близким по технической сущности является устройстно для измере ния от носитель ной задержки, содержащее аналого-цифровой преобразователь (ADII), выходом подключенный к входу процессора БПФ, "вещественный и "мнимый" выходы которого 35 подключены к входам блока вычисления квадрата модуля ДПФ, выход которого подключен к входу блока логарифмирования, сумматор, вход которого подключен к выходу постоянного ЗУ 40 (ПЗУ), а ныход — к входу блока потенцирования, выход которого подключен к входу процессора ОБПФ, выход которого подключен к входу цифроаналого-. вого преобразователя (ЦлП), блок управления, блок вычитателя, блок вычитания среднего, блок ключа и оперативное ЗУ (ОЗУ), причем вход блока ключа подключен к выходу блока логарифмирования, первый выход — к.входу уменьшаемого блока нычитателя, а второй выход — к входу ОЗУ, выход, которого подключен к входу нычитаемого блока вычитате-. ля, выход которого подключен к входу блока вычитания среднего, а 55 выход последнего подключен к второму входу сумматора 2 .
Известное устройство имеет низкую точность измерения относительной задержки при наличии даже малого шума, уровень которого ниже
4д-50 дБ относительно сигнала. Кро ме того, здесь требуется наряду с исследуемым аддиптивньм сигналом иметь отдельно образец элементарного колебания, логарифм квадрата модуля ДПФ которого запоминается на все время измерения. Форма образца не всегда с достаточной точностью соответствует форме элементарных колебаний в обрабатываемом сигнале, которая может изменяться н процессе измерения.
Цель изобретения — повышение разрешающей способности и точности измерения относительной задержки импульсных сигналов близкой формы, когда форма элементарного колебания заранее известна и образец этого колебания не может быть получен до или во время проведения измерений.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения относительной задержки импульсных сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к входу первого процессора быстрого преобразования Фурье, "вещественный" и мнимый" выходы которого подключены к входам блока вычисления квадрата модуля дискретного преобразования Фурье, ключ, блок вычитания среднего, первый постоянный запомйнакщий блок, блок потенцирования, первый процессор обратного быстрого преобразования
Фурье, блок логарифмирования, цифроаналоговый преобразователь и блок управления, введены блок деления, первый и второй умножители, второй постоянный запоминающий блок, второй процессор быстрого преобразования Фурье,второй процессор обратного быстрого преобразования Фурье, причем к входу делимого блока деления подключен первый выход ключа, к входу делителя подключен выход блока потенциронания и выход частного подключен к входу блока вычитания среднего, вход ключа подключен к выходу блока вычисления квадрата модуля дискретного преобразования Cypbe, а второй выход — к входу блока логарифмирования, выход первого процессора обр -тного быстрого преобразования Фурье подключен к первому входу первого умножителя, выход перного умножителя подключен к входу второго процессора быстрого преобразования Фурье, а второй входк выходу первого постоянного запоминающего блока, первый вход второго умножителя подключен к выходу блока вычитания среднего, второй — к выходу второго постоянного запоминающего блока, а выход — к входу второго процессора обратного быстоого преобразования Фурье, выходом соединенного с входом цифроаналогового преобразователя, при этом выход второго
1068886 процессора быстрого преобразования
Фурье соединен с входом блока потенцирования, выход блока логарифмирования соединен с входом первого; процессора обратного преобразования
Фурье, а выходы блока управления сое- 5 динены с входами синхронизации и управления блоков устройства.
Па фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства для измерения относительной задержки 0 импульсных сигналов; на фиг. 2 пример выполнения блока вычитания среднего; на фкг.З вЂ” пример выполнения блока вычисления квадрата модуля дискретного преобразования Фурье 15 (ДПФ); на фиг.4 — временные диаграммы для импульсов управления и синхронизации, поступакщие от блока управления на блоки устройства.
Структурная схема устройства для 20 измерения относительной задержки импульсных сигналов содержит аналого-циФровой преобразователь 1 (3 ЦП), рервый процессор 2 БПФ, блок, 3 вычисления квадрата модуля ДПФ, 25 ключ 4, блок 5 логарифмирования, первый процессор 6 ОБПФ, первый умножитель 7, первый постоянный запоминающий блок 8, второй процессор
9 БПФ, блок 10 потенцирования (ан- . 30 тилогарифмирование, возведение в степень- с основанием Е ), блок 11 деления, блок 12 вычитания среднего, второй умножитель 13, второй постоянный эапоминакщий блок 14, второй процессор 15 ОБПФ, цифроаналоговый преобразователь 16 (Пр П) . и блок 17 управления. Выход блока 15 является цифровым выходом устройства, а выход блока 16 — аналоговьм выходом устройства.
Входные сигналы поступают на аналого-цифровой преобразователь 1, соединенный с первым процессором 2 быстрого преобразования Фурье (БПФ), 45 выходы которого соединены с входом блока 3 вычисления квадрата модуля дискретного преобразования Фурье (ДПФ), выходом соединенного с входом.. ключа 4. Первый выход ключа 4 через блок 5 логарифмирования соедкнен с первым процессором 6 обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ), выход которого соединен с первым ум- ножителем 7,второй вход которого со-, единен с первым постоянньм запоминающим блоком 8, а выход — с вторым процессором 9 БПФ, через блок 10 потенцирования соединенного .с блоком 11 деления, второй вход которого соединен с вторым выходом ключа 4, 60 а выход - с входом блока 12 вычитания среднего, выходом соединенного с входом второго умножителя 13, второй вход которого соединен с .выходом второго постоянного запоминающего блока 14, а выход — с входом второго процессора 15 ОБПФ, выходом соединенного с Ц7Л 16.
Построение и принцип действия устройства основаны на следукицем.
Скгнал на выходе линейной части приемника РИС зондирования природных слоистых,сред, сформированный средой при отражении от слоев с хорошо отражакщкми границами раздела, можно представить как аддитивный сигнал в вкде суммы сигналов (отражений), отра- женных от границ раздела. Так, например, если это тонкий пресный лед,,то первым отражением, как правило, является сигнал от границы раздела воздух — лед, а вторым, запаздывающим относительно первого, — сигнал от границы лед †:вода. Для такого льда толщиной 40-50 см оба отражения имеют примерно одинаковую форму, близкую к форме зондирукщего.скгнаJIct ° Пусть отраженный импульсный сигнал 3Q), прошедший приемник и преобразованный в область видео-или даже звуковых частот, стробоскопическим методом, имеет два отражения S< (4) и 3 (y), т.е. можно записать:
s® - s«(e>- â,(Ì, где 4 (A-àÇ,ß-Ъ), 1 — взаимный сдвиг, O. — — относительная амплитуда. В общем случае 0 может быть больше или меньше нуля,- а модуль loj больше или меньше единкцы. Если спектральную .функцию первого отражения g„(g)записать как Sq(} À«где (д —. круговая частота, С. - величина сдвига относительно 1= О, )4:Т, то спектральная функция второго отражения, если среда линейная. а границы раздела имеют близкую к равномерной частотную характеристику отражения, соответственно равна а8„Я} -Ф ) ., Таким образом, спектральная функция сигнала g(+) имеет вкд:
>(<) 8 Й)е (algae" ) (1)
Кз выражения (1) получим квадрат модуля g((a)). (ВЫ 1а„(ю)! (Масоьа(."+ а ) (2)
В исходном сигнале 3 (+) оба отражения З„фи $ ® имеют конечную длительность к при меньше некоторой минимальной величины они сливаются настолько, что отделить их один от другого становится невозможно и сигнал 5Я воспринимается как одно отражение. Однако даже в этом случае можно измерить 2., если с помощью некоторой обработки вьщелить в выражении (2) второй сомножктель (1+2о.сакэ(и и+) и взять от.него обратное преобразование Фурье. После
1068886 обратного преобразования Фурье в идеальном .случае получается три
О -импульса и один при 1м О с отно-. сительной амплитудой 1 и два, симметрично расположенных относительно
1= О в точках t.=+ i на оси.времени с одинаковой относительной амплитудой а,/ (1+СО) .
Чтобы отделить сомножитель (1+2асм М +-сд ), воспользуемся кепстральным анализом.
Для получения кепстра мощности сигнала Эф необходимо вначале вы« числить натуральный логарифм функции Я(д)1, а затем от этого логарифма взять обратное преобра зование Фурье. Рассмотрим более поцробно, что получается в кепстральной области °
После логарифмирования выраже-. ния (2) получим 20 (3)
Ь (8()) t = =Ь !З„йо) Фи уд ео }
Таким образом, от произведения сомножителей в выражении (2) пеРе" .25 ходим к сумме их логарифмов в выражении (3) . Обратное преобразование
Фурве выражения (3) в кепстральной области приводит к сумме кепстров мощности слагаемых.
В случае, когда кепстр мощности элементарного колебания занимает полосу не шире 2, располагаясь внутри интервала от - до ь, его можно выделить "окном по кепстру, подавив за пределами окна все компоненты., соответствующие второму слагаемому в выражении (3). Преобразование Фурье, выделенного" окном кепстра", позволяет в частотной области получить функцию, близкую к Ь(g„((d)(.от которой путем потенцирования (антилогарифмирования) можно перейти к функции, близкой к (S a)) - По- лученная таким путем функция используется в качестве образцовой опор- 45 ной функции — делителя для функции
Я, ф(Для ослабления паразитных пульсаций логарифмической частотной функции, вызванных усечением кепстра с окном с разрывами на краях, 50 кепстр в пределах окна необходимо умножить на весовую функцию, имеющую малый уровень колебаний вне главного лепестка ее преобразования
Фурье. 55
При таком методе получения („((а)11 обработка с целью измерения временного сдвига . является адаптивной.
Здесь амплитудно-частотные искаже ния, возможные в результате воздей- 60 ствия среды распространения, автоматически учитываются при получении (, дй(, что уменьшает. искажающее воздействие среды на оценку множителя (1+2о., cos «ci ), полученную после! 65 деления. Это позволяет получить более высокую стабильность разрешения и точности измерения в реальных условиях ..
После деления 18(Фана оценку ЯфдЯ необходимо вычесть среднее значение из частного, т. е. из оценки функа ции (1+ду овей ). После обратного преобразования Фурье частного компенсируется импульс при t=о и.остаются только два импульса при 1 Ь, которые разрешаются значительно лучше, чем при отсутствии компенсации, так как удалены один от другого .на удвоенную величину исходного сдвига . Для борьбы с влиянием шума полос частот, в которых произво- дится обработка, начиная с деления, ограничивается шириной, где квадрат модуля спектральной функции LS (cQ))Р наименее искажен шумом, Для видео" сигналов эта полоса располагается симметрично относительно (Э=О и выделяется частотным окном, в пределах крторого функция, полученная после вычитания среднего, умножается на весовую функцию. Усечение прямоугольнъм окном приводит к появлению боковых лепестков (" растеканию" ) и расширению главного лепестка импульсов во временной области. Уменьшить пульсации около импульсов можно с помощью взвешивания. После взвешивания выполняется обратное преобразование Фурье и затем полученный сигнал используется для измерения с
Ограничение обработки, начиная с деления и далее до обратного преобразования Фурье, пределами частотного окна конечной ширины и взвешивания после вычитания среднего значения (из частного), которое также выполняется только в пределах окна при идеальных условиях, когда шума нет, приводит к у юеньшению амплитуды и расширению импульсов после обратного преобразования Фурье.
Однако, если для исходного отношения сигнал/шум правильно подобрать ширину частотного окна, то можно ые только увеличить это отношение пос- . ле обработки, но и обеспечить существенное увеличение разрешения и точности измерения временного сдвига отражений. Для данного элементарного колебания требуется также подбор ширины окна по кепстру.
Устройство (фиг.l) работает следующим образом.
Весь период обработки одной реализации сигнала делится на два этапа. На 1-м этапе производится оценка функций 13Ф)1 и (ЬМ) Й где. ф.
=2З1 ((чт), = О,1,2,...,(-1„т - перидд дискретизации, а на 2-м этапе выполняется деление, вычитание среднего, взвешивание и обратное дискрет1068886 ное преобразование Фурье. Переход .от одного этапа к другому обеспечивается авто;патически ключом 4 и блоком 17 управления с помощью импульсов 2 .
Непрерывный (аналоговый) сигнал поступает на вход блока 1 ЩП.
Здесь он дискретиэируется по времени и амплитуде и в цифровой форме отсчеты сигнала доступают íà выход блока 1 и далее в первый процессор
2 БПФ, где записываются. в ячейки входного регистра. Частота взятия отсчетов сигнала определяется частотой тактовых импульсов, подаваемых на вход управления блока 1 по. цепи а из блока 17. Эта частота в соответствии с теоремой Котельникова не менее, чем в 2 раза больше верхней частоты в спектре сигнала. Тактовые импульсы а. поступают также в процессор 2 для управления записью отсчетов во входной регистр этого блока. Интервал определения сигнала включает М отсчетов, где N соответствует размерности ДПФ и для быстрых алгоритмов вычисления
ДПФ берется равньм степени 2. Началом выполнения БПФ управляют импульсы б, которые поступают на второй вход управления процессора 2 после окончания записи во входной регистр этого блока И -го отсчета. В .конце выполнения БПФ отсчеты ДПФ записываются в два выходных регистра процессора 2 БПФ - регистр вещественной"части отсчетов ДПФ и регистр мнимой части отсчетов ДПФ.Так как для действительных сигналов отсчеты, ДПФ попарно комплексно сопряжены, ° т.е. имеют одинаковую величину квадрата модуля для f -го и (К-4 1 -ro отсчетов, где 1- 1, 2, 3,...,N/2-1, то после выполнения БПФ достаточной является обработка не более, чем в
8/2+1 данных.
С выходных регистров процессора 2
БПФ считывается пара отсчетов, соответствукщая мнимой" и "вещественной" частям каждого из N/2+1 комплексных в общем случае, кроме f=O и Е=й/2,отсчетов ДПФ, которая посту.пает на два входа — вход <е вещественный") и вход 4 » (мнимый ) блока 3 вычисления квадрата модуля. отсчетов ДПФ. Считыванием отсчетов ,из процессора 2 и запуском меетной схемы управления в блоке 3 управляют импульсы Ь из блока 17, которые формируются в виде пакета МК2+1 пульсов, следующего за каждым им-, пульсом У Период следования им- пульсов 6 определяется временем, необходимым для считывания отсчетов из ячеек выходных регистров процессора 2, временем .вычисления квадрата .модулярного комплексного отсчета
ДПФ и временем вычисления натурального логарифма квадрата модуля в блок е 5. Отсчеты к вадра та модуля
ДПФ с выхода блока 3 через ключ 4 поступают на вход блока 5 логарифмирования. Для запуска схемы местного управления вычислительным процессом в блоке 5 подаются импульсы с), которые по числу и структуре последовательности такие же, как
10 импульсы Ь, но сдвинуты относительно последних на время вычисления квадрата модуля одного комплексного отсчета ДПФ. С выхода блока 5 отсчет логарифма квадрата модуля
15 поступает во входной регистр первого процессора б ОБПФ и там запоминается. Для записи этого отсчета во входной регистр служат импульсы которые по структуре последователья ности такие же, как импульсы Я, но сдвинуты относительно последних на время вычисления логарифма одного числа в блоке 5. Во входном регистре процессора б запись каждого
25 числа производится сразу в две ячейки с номерами 1 и H-t, кроме отсче° тов с номерами 2= 0 и Е= й/2, которые записываются в одну ячейку каждый. .Объясняется это четной симметрией функции квадрата модуля ДПФ действительных сигналов относительно
fH/2.Запуск местной схемы уп равления процессора 6 ОБПФ осуществляется импульсами u . Полученные после ОБПФ отсчеты кепстра мощности записываются в ячейки выходного регистра про цессора 6. Эти отсчеты считываются импульсами K. и подаются на второй вход. первого умножителя 7. Для даль40 нейшей обработки используются толь.ко те отсчеты кепстра мощности,. которые образуют кепстр элементар; ного колебания и располагаются в области, близкой к нулю оси частот
45 в.кепстральной области. Эти отсчеты выделяются "окном по кепстру .
В пределах окна, шириной N отсчетов, располагаются отсчеты с номерами Оса (И$-1) /2 и CN — (И$-1)/23 (h (%А-1), если Из нечетное число и NS 6(й-1J или с номерами 04ММЗ/2 и (Ч-N3/2)4 qa(N-1), если И четное число и NS àÌ
Так как кепстр мощности четная функция, для формирования окна. по кепстру достаточно иметь только йоловину отсчетов кепстра, попадающих в окно, например, с номерами О о NQ/2 для N$-четного числа. Эта половина отсчетов с помощью умно60 жителя 7 умножается на весовую функцию, И4/2+1 отсчетов (ИЬ- четное число) которой хранится в ячейках памяти блока 8. Отсчеты весовой функции считываются из ячеек блока
8 импульсами v. и поступают на пер\
1068886
10 вый вход умножителя 7. Произведение записывается в ячейки входного регистра второго процессора 9 БПФ.
Запись производится с помощью импульсов аналогично процессору 6 сразу в две ячейки входного регистра процессора 9 за исключением ячейки с номером < 0, куда записывается один оусчет произведения. В ячейки входного регистра процессора 9, находящиеся вне пределов "окна по 10 кепстру", для которых ИЗ/260k(N-М8/2), МЯ- четное число, записывается ноль.
После заполнения ячеек входного регистра процессора 9 выполняется БПФ, последовательность операций которого 15 определяется схемой местного управления, запускаемой импульсами л В конце выполнения БПФ результат записывается в ячейки выходного регистра процессора 9. После окончания этой записи начинается считывание по одному отсчету в пределах половины частотного окна. Результат ДПФ в процессоре 9 представляет собой четную дискретную функцию, с точностью до постоянного слагаемого, близкую к натуральному логарифму квадрата модуля спектральной функции элементарного колебания. Средняя часть этой логарифмической функции в пре-,. делах интервала определения 0 «т с и для широкополосных видеосигналов, где модуль спектральной функции мал па величине, сильно искажена шумом.
Эта средняя. часть находится за,пределами частотного окна и при даль- 35 нейших вычислениях не используется.
Поэтому выходной регистр процессора
9 может иметь,число ячеек памяти, равное числу отсчетов в пределах половины частотного окна, включая 40 отсчет при =0. Если эта окно имеет. ,24 отсчетов, та в его пределах оказываются отсчеты с номерами Ok< < (M-1) /2 и, и — (М-1) /23< f с (й-1), если И вЂ” нечетное число и N (8-1) 45 или с номерами Ос1сМ/2 и (Ч-М(2) Ф с.(й-1), если И вЂ” четное число и Май i
Таким образом, учитывая четную симметрию модуля ДПФ действительных сигналов, следует обрабатывать да- 5р лее всего (М+1)/2 отсчетов в случае М нечетного или N/2+1 отсчетов, если М четное число. Далее считаем М четньм числом. !
Каждый из отсчетов с 06Ф с М/2 из, 55 выходного регистра процессора 9 считывается импульсами Р и поступает в блок 10 потейцирования. На выходе блока 10 с точностью до постоянного множителя получаются от- Щ счеты, близкие к отсчетам квадрата модуля спектральной функции элементарного колебания З рь)
Эти отсчеты считываются, импульсами
0 и поступают на вход делителя блока 11 деления. Период повторения импульсов о равен периоду импульсов Н, но.импульсы о отстают от импульсов н на время вычисления. антилогарифма в блоке 10. Величина периода импульсов о определяется суммой времени считывания отсчета процессора 9, времени вычисления в блоке 10, времени деления в блоке
11 и времени записи в блоке 12 вычитания среднего. Импульсы о одновременно подаются в первый процессор 2 БПФ и в блок 3 вычисления квадрата модуля. Каждым импульсом о из выходных регистров процессора 2 считывается пара отсчетов для"вещественной и "мнимой частей спектральной функции сигнала $(pg) и поступает в блок 3 для вычисления квадрата модуля. При этом в выходных регистрах процессора 2 используются только ячейки для номеров о фсм/2.
Ключ 4 к моменту поступления первого импульса пакета о находится в таком состоянии, при котором выход блока 3 оказывается подключенньм к входу делимого блока 11 деления.
Состоянием ключа 4 управляют импульсы Предполагается, что выход блока 3 через ключ 4 подключается к входу блока 5 во время положительных импульсов а и выход блока 3 подключается к входу делимого блока
11 во время отрицательных импульсов Запуск сх емы мес тного управления делением в блоке 11 осуществляется также импульсами o, Частное с выхода блока 11 поступает на вход блока 12 вычитания среднего.
В блоке 12 производится запоминание .отсчетов частного в пределах
-половины частотного окна, суммирование (накопление) этих отсчетов и в соответствии с четностью функции частного определяется сумма отсчетов частного для всего частотного окна в пределах Р от 0 до М/2 и от. и вЂ,И/2 po M -1, затем вычисляется среднее значение функции частного в пределах окна путем целения полученной суммы на
М и это среднее значение вычитается из запсумненных отсчетов частного. Отсчеты частного уже с нулевич средним поступают на выход блока 12.
Все указанные операции в блоке 12 выполняются с помощью импульсов
,р,е,м, С выхода блока 12 отсчеты поступают на первый вход второго умножителя 13, на второй вход которого подаются отсчеты весовой функции блока 14. Умножителем 13 и считыванием из блока 14 управляют импульсы т. С выхода умножителя 13 отсчеты произведения поступают во вход1068886
5
50 ной регистр второго процессора 15
ОБПФ. Записью во входной регистр процессора 15 также управляют импульсы т. В силу четной симметрии всей последовательности отсчетов произведения относительно 4=8/2. каждый из отсчетов, кроме отсчета для &О/и Ф=й/2, когда А И/, производится сразу в две ячейки с номерами Я и й-f Для Mj2 ОБПФ управляют импульсы Ч, подаваемые иэ блока 17. -Эти импульсы поступают на второй вход управления ;процессора 15 после окончания записи во все g ячеек входного регистра отсчетов с выхода умножителя 13 и нулевых отсчетов. Результат выполнения ОБПФ, вследствие четности входного массива данных, является действительной и также. четной последовательностью отсчетов. Эти отсчеты считываются из выходного регистра процессора 15 с помощью импульсов ф и в цифровом (двоичном) коде поступают на цифровой выход устройства и на вход 0 П 1 6. С цифро вого выхода отсчеты в цифровой форме могут подаваться на цифровые устройства измерения и регистрации относительного временного сдвига (толщины слоя), а с аналогового выхода ЦлП 16 аналоговый сигнал может подаваться на устройства визуальной индикации и измерения. Пример выполнения блока 12 со.держит накапливающий сумматор 18, регистр 19 сдвига, делитель 20, блок 21 ОЗУ и вычитатель 22. Блок 12 работает следующим образом. Отсчеты частного с выхода блока 11 поступают на вход записи блока 21 ОЗУ и запоминаются в его ячейках в соответствии с номерами от10 до f;M/2. Одновременно каждый отсчет частного записывается в регистр 19 сдвига, сдвигается на один равряд и переписывается в сумматор 18, где суммируется с предыцущими отсчетами. После поступления последнего Ф отсчета, имеющего номер 1=И/2, накопленная в сумматоре 18 сумма считы вается и поступает в делитель 20 на вход делимого этого блока. На вход делителя этого же блока подается код числа И (импульсы с) из блока 17 управления. Частное, представлякицее собой среднее значение последовательности отсчетов на выходе блока 11 в пределах частотного окна запоминается в выходном регистре делителя 20. После выполнения деления производится считывание отсчетов, записанных в ячейки блока 21 ОЗУ. Одновременно счи(5 .тывается код среднего значения с выходного регистра делителя 20.Оба кода подаются в блок 22 вычитателя и.из первого числа вычитается второе. Код среднего значения в выходном 3() регистре. делителя 20 после считывания не стирается. Двоичный код разности с вйхода блока 22 поступает - на вход умножителя 13. Блок 3 работает следующим образом. 25 Пример выцолнения блока 3 вычисления квадрата модуля ДПФ включает умножители 23 и 24 и сумматор 25. isa оба входа каждого умножителя по-. дается код одного и того же числа, поэтому на выходе получается код квадрата этого числа. Отсчеты с выходных регистров "вещественной" (Q ) и "мнимой"(1 частей спектральной функции первого процессора 2 БПФ поступают одновременно на входы и 3w блока 3. После умножения . выполняется сложение квадратов отсчетов в сумматоре 25. Код суммы квадратов отсчетов подается на выход блока 3 и далее на вход ключа 4. Блок 3 управляется импульсами Ь но В предлагаемом устройстве для измерения относительной задержки импульсных сигналов выполняется адаптивная обратная фильтрация аддитивных сигналов в присутствии шумов, использование которой позволяет получить большие разрешение и точность измерения относительной задержки импульсных сигналов после обработки. 1 068886 Фиг 1 и т алых Вк ыт Вх1 4)иг 5 1068886 Составитель - И. Ка танова Техред у .. Гер гель Корректор A.Çèìoêoñoâ Редактор A.Kîçîðèç Заказ 11462/42 Тираж 412 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, ) -35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
