Устройство для выполнения преобразования фурье

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к тактовому входу генератора псевдослуч шных чисел и входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входам i -ых (i 1,М , где М - количество определяемых гармоник накапливающих .сумматоров-вычитателей первой и второй групп, выходы которых являются -ми информационными выходами соответственно первой и второй групп, а информационный вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства, блок постоянной памяти, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит счетчик и первую и вторую группы блоков сравнения по М блоков в каждой, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика, информационный выход которого подключен к адресному входу блока постоянной памяти, t -е информационные выходы первой и второй С групп которого подключены к первым входам -ых блоков сравнения соответственно первой и второй групп, выходы которых подключены к входам выбора режима i-ых накапливающих сумматоров-вычитателей соот м ветственно первой и второй групп, а выход генератора псевдослучайных чисел подключен к вторым входам -го 00 rs5 ND . блока сравнения первой и второй групп.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (! 9) (11) 22 А (51) 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ .((),„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

Р, "° с.

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3713989/24-24 (22) 27. 03. 84 (46) 07.09. 85. Бюл. У 33 (72) В. II. Буцейкин и 10. К. Рыбин (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопии при Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехническом институте им. С.М.Кирова (53) 681.32(088.8) (56) Патент США 1(- 3881100, кл. G 06 F IS/332, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Р 928363, кл. G 06 Е 15/332, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ, содержащее генератор тактовых импульсов, выход кбторого подключен к тактовому входу генератора псевдослучайных чисел и входу синхронизации аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входам (-ых ()

1, И ., где )")-- количество определяемых гармоник накапливающих сумматоров-вычитателей первой и вто" рой групп, выходы которых являются ц-ми информационными выходами соответственно первой и второй групп, а информационный вход аналого-цифрового преобразователя является информационным входом устройства, блок постоянной памяти, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит счетчик и первую и вторую группы блоков сравнения по И блоков в каждой, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика, информационный выход которого подключен к адресному входу блока постоянной памяти, ф -е информационные выходы первой и второй групп которого подключены к первым входам 0-ых блоков сравнения соответственно первой и второй групп, выходы которых подключенЫ к входам выбора режима .)-ых накапливающих сумматоров-вычитателей соответственно первой и второй групп, а выход генератора псевдослучайных

L чисел подключен к вторым входам ) -го ,блока сравнения первой и второй групп.

1177822

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в измерительной технике, радиотехнике и электросвязи для выполнения преобразования 5

Фурье непрерывных и дискретных, детерминированных и случайных сигналов в реальном масштабе времени.

Целью изобретения является упрощение устройства для выполнения пре- !О образования Фурье °

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства для выполнения преобразования Фурье; на фиг.2 — пример реализации одной синусоидальной функции °

Устройство содержит информационный вход 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, генератор 3 тактовых импульсов, генератор 4 псевдослучай- щ ных чисел, счетчик 5, блок 6 постоян ной памяти, две группы 7 по 1"1 блоков 8 сравнения и накапливающих сумматоров-вычитателей 9, а также информационные выходы устройства 10. 25

Устройство работает следующим образом.

Входной,»налоговый сигнал устройства поступает на вход .1 АЦП 2 °

Тактовые импульсы с периодом p t ». выхода генератора 3 поступают на управляющий вход блока 2, на информационном выходе кот »рого формируются цифровые отсчеты входного сигнала, на вход генератора 4 псевдослучайных чисел, на выходе которого формиру35 ется последовательность псевдослучайных -»исел ((n) и через счетчик 5 — на адресный вход блока 6, на выходах которого формируются последовательности числовых кодов, соответствующих значениям фильтрующих функций S„»<(n) для первой группы 7 бх зков и Си»»(n) для второй группы.

При этом

40 При равномерном законе распределения чисел Р(п) в выходной последовательности генератора 4 псевдослучайных чисел ((n) на выходах сумматоров-вычитателей 9 появляются соответствующие значения коэффициентов дискретного преобразования Фурье а = — / . Х(п) н - н и=1

50 л 1 = —, 1((п) со5 +»

2 » »

N и1 N с коэффициентом доверия, зависящим от времени интервала суммирования

55 усреднения), так как среднее значение Е, например,для S i (и) равно

» Г = » 5»и — и»- f (t1)) Р(и) = 51П H». °

2% c x 1

2%

8 ; (n) = з п — — ni>

2J>

С„„Ä (n) = cos ni » где N — число отсчетов входного сигнала

n — порядковый номер отсчета пе (1,N J; та — порядковый номЕр фильтру ющей функции me. (1»К); — номер коэффициента Фурье, подлежащего определению, i4 N/2 °

Блоки сравнения осуществляют сравнение чисел, поступающих с выходов блока 6 и генератора 4. Если число, поступившее на блок 8 сравнения с блока 6, например, больше числа, поступив»лего с выхода генератора 4, то на выходе данного блока сравнения формируется код, разрешающий выполнение в соответствующем накапливающем сумматоре-вычитателе 9 операции сложения, при невыполнении укаэанного условия— код, разрешающий выполнение операции вычитания. Значения исследуемого сиrнала в момент дискретизации X(n) в виде цифрового кода с выхода блока 2 поступают на информационные входы накапливающих сумматоров †вычитател 9.

При поступлении на управляющий вход сумматора †вычитате 9 кода, разрешающего выполнение сложения, в нем про изводится сложение Х(») с суммой, накопленной в предшествующие моменты дискретизации, Б обратном случае производится вычитание X(n). После выполнения 11 тактов выборки значений исследуемого сигнала (цикла преобразования) в накапливающих сумматорахвычитателях 9 первой группы 7 оказываются записанными 1"» значений коэффициентов а„, а в накапливающих сумматорах — вычитателях 9 второй группы

7 — » 1 значений коэффициентов b;, a; = X xin» @(xi»» — ni- f»nl)

2(» п-» и л

2/» б„ =g х(п) F (cos — » »» — I (Я)) и=1

1177822

На фиг,2 показаны эпюры, поясняющие работу предлагаемого устройства на примере определения начения одного коэффициента Фурье, а : "1"— поток дискретизации, выходное напряжение генератора 3 тактовых импульсов; "2" — последовательность кодов фильтрующих функций Бщ, (n) и С щ, (n) с m-ro выхода блока б; "3" — после— довательность псевдослучайных чисел 10 с выхода генератора 4; "4" — стохастическая фильтрующая функция, управляющее сумматорами-вычитателями 9 напряжение с выхода m-го блока 8 сравнения первой группы 7 блоков 15 (1-код, разрешающий выполнение операции сложения; О-код, разрешающий выполнение операции вычитания); "5" усредненная фильтрующая функция

sin — -- ni устройства. Для большей

27I

И наглядности (фиг. 2) последовательности кодов "2" и усредненная фильт2М рующая функция sin -- — ni 5 изображены плавными линиями °

Стохастическая фильтрующая функция "4" позволяет независимо от частоты дискретизации получить асимптотически несмещенную оценку значения коэффициента Фурье а1 с любым требуемым коэффициентом доверия, так как при п .

1177822

„/юла

6Ускрептаци

Й=Мt

„Г ЮРб/ фУЛбйф )ЮЩПХ . фуьж ии п

Зпослед06ащ-щ аседйсл юаикых у4юел (ю) „Ф й/.таа с2 Раб/ сра Юеюыя

Р/

„Х усргАгл—

Ю7Я аль прунпцая йую ая усл ааигюЖк, д& тл

Фиг.z

Составитель А.Баранов

Техред А.Ач

Редактор Л. Гратилло

Корректор О,Луговая

Подписное филиал ППП "Патент", r.Óæãîðaä, ул.Проектная, 4

Заказ 5555/49 Тираж 710

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5