Устройство для спектрального анализа

 

Изобретение касается специализированных ср-едств вычислительной техники для определения характеристик двоично-нестационарных случайных процессов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет вычисления взаимного спектра Уолша и его действительных и мнимых частей. Блок-схема устройства содержит N (биполярных) ключей (N - номер -преобразования), генератор функций Уолша, интеграторы, группы блоков- С5т мирования, группу сумматоров. Работа устройства основана на существующей связи.между арифметической взаимной корреляционной функцией и взаимным спектром Уолша. 1 ил. (Л с 1C со :о 1C

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ш 4 G 06 F 15/332

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3619810/24-24 (22) 13.07.83, (46) 23.06.86. Бюл. ¹- 23 (71) Институт геохимии и геофизики

АН БССР (72) Н.В. Нечаев и А.П. Емельянов (53) 681.333(088.8) (56) Бесветтер. Анализ и синтез сигналов с помощью функций Уолша.

Зарубежная радиоэлектроника, 1972, №5, с. 18.

Бебих Н.В. Анализатор спектра

Уолша. — Известия ВУЗов. т. XXI "Радиоэлектроника", 1978, № 7, с. 128130. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СПЕКТРАЛЬНОГО

АНАЛИЗА

ÄÄSUÄÄ 1239727 А1 (57) Изобретение касается специализированных средств вычислительной техники для определения характеристик двоично-нестационарных случайных процессов. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет вычисления взаимного спектра

Уолша и его действительных и мнимых частей. Блок-схема устройства содержит N (биполярных) ключей (N — номер преобразования), генератор функций

Уолша, интеграторы, группы блоков суммирования, группу сумматоров. Работа устройства основана на существующей связи, между арифметической взаимной корреляционной функцией и взаимным спектром Уолша. 1 ил.

1239727 й- д -

Сяу(= N2 K. Е х (t) у (tei)WaX(pt)

1= — 1; N=2 .- е. „

11а (1III t) — функции Уолша-Качмажа, Я вЂ” знак операции сложения по модулю два; р — номер циклического сдвига; (J — целая часть.

Соответственно взаимный спектр мощности Уолша процессов x(t) и y(t) представляет собой сумму двух слагаемых,,первое из которых, являясь преобразованием Уолша от Ч„„ (), изоморфно отображает действительную, а второе — мнимую части взаимного спектра

Фурье °

В свою очередь зависимость между оценкой взаимной арифметической корреляционной. функцией R<< () процессов

x(t) и y(t) и взаимной логической корреляционной функцией Р„„ () этих процессов можно выразить в матричном виде следующим обраэом:1 ЗФА

Р„„=: „(MR„+ K) R„ (1) где M — матрица преобразования Уолша;

К„ - матрица автокорреляционных функций системы Уолша;

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет вычисления взаимного спектра Уолша и его действительных и мнимых частей. 10

На чертеже приведена блок-схема устройства для спектрального ана- лиза.

g 0

1 о 1 о

«1

40 „ = 11 (ц+ 1"1К) (2) 1 1 1 1 1 1 1

1 1/2 0 -1/2 -1/2 -1/2 0 1/2

1 1/2 0 -1/2 -1 -1/2 0 1/2

1 0 -1

0 1 0-1 0

О -1 0 1 0 -1 0

1 -1/2 0 1/2 -»/2 0-1/2

1 -1/2 0 1/2 -1 1/2 0 -1/2 —.1 1 -1 1 —.1

1 ляющей имеет вид

1 -1 1

Изобретение касается специализированных средств вычислительной техники для определения характеристик двоично-нестационарных случайных процессов.

Схема содержйт И (биполярных) ключей 1 (N - номер преобразования), генератор 2 функций Уолша, N интеграторов 3, группы блоков 4 и S суммирования, группу (двухвходовых) сумматоров б.

Работа устройства основана на существующей связи между арифметической взаимной корреляционной функцией

К „и взаимным спектром Уолша Я„„.

" Как известно, Р (т) =Ч () +С (.).

Ф

1 H"""1 и " где ч„(о) = — 2 2» х (е) У (е7).

" ро Ь о

Применив к выражению (1) слева и справа преобразование Уолша, перехо-. дят к взаимной спектральной оценке в базисе Уолша. а матрица WK L 6es постоянной составДля N = 8 матрица К имеет вид

1239727

О 3/4 2/4 1/4 0 -1/4 -2/4 -3/4

0 3/4 2/4 1/4 О -1/4 -2/4 -3/4

0 1/4 -2/4 — 1/4 0 1/4 2/4 -1/4

О 1/4 -2/4 -1/4

О -1/4 -2/4 1/4

О 1/4 2/4 -1/4

0 -1/4 2/4 1/4

О -1/4 -2/4 1/4 О -1/4 2/4 1/4

0 -3/4 2/4 -1/4

0 -3/4 2/4 -1/4

О 1/4 -2/4 3/4

0 1/4 -2/4 3/4 — -.в

С

« g W w) p (3) 1 0 О 0 О 0 О О

О 1/4 2/4 0 О 0 1/4 О

0 1/4 2/4 0 О 0 1/4 О

0 0 О .2/4 .2/4 О О 0

О О 0 2/4 2/4 0 О 0

0 1/4 О 0 0 2/4 1/4 О

0 1/4 0 О 0 2/4 1/4 О

0 3/4 -1/4 1/4 -1/4 -1/4 -1/4 0

0 3/4 -1/4 1/4 — 1/4 -1/4 -1/4 0

О -1/4 1/4 1/4 -1/4 1/4 — 1/4 О

О -1/4 1/4 1/4 -1/4 1/4 -1/4 О

0 -1/4 1/4

О -1/4 1/4

0 -1/4 -1/4

0 -1/4 -1/4

В свою очередь коэффициенты разложения С „и С по матрицам R+ и L можно выразить через коэффициенты Уолша С,„.

Тогда из (2) действительная часть

Ке взаимного спектра Уолша равна а мнимая I „часть

Та к я 1П у = — ? R ; (4)

Применяя к (3) и (4) тождественное соотношение %4 = Е (единичная матpaya), имеют

Работа устройства происходит следующим образом.

На вход устройства, который соеди нен с информационными входами ключей

1, с тактовой частотой в виде аналогового напряжения поступают ординаты — . 1 — 1

Т.Рх = я 1- 1 1 к = g „

Ф где Cw=WR„ — коэффициенты Уолша от Rxp

У вЂ” матрицы связи между С„„ и коэффициентами преобразования по К,„; — матрица связи между С,„ и коэффициентами преобразования rro L

И = 8.матрицы связи имеют вид — 1/4 1/4 1/4 -1/4 О

-1/4 1/4 1/4 -1/4 О

-1/4 1/4 -1/4 3/4 О

-1/4 1/4 -1/4 3/4 О корреляционной функции R„ (с). Одновременно с тактовой частотой на уп55 равляющие входы ключей 1 от генератора 2 функций Уолша поступают напряжения, изменяющиеся по закону функпий Уолша, в результате чего в клю1239727 чах 1 происходит или повторение входного напряжения, если на управляющем входе ключей 1 присутствует напряжение, или инвертирование, если напряжение на управляющем входе равно нулю.

Преобразованные таким образом напряжения с выходов ключей 1 поступают на входы интеграторов 3. Такое преобразование происходит в течение времени Т, где Т вЂ” интервал задания функ- 10 ций Уолша. По окончании времени Т на выходе интеграторов 3 присутствуют напряжения, пропорциональные коэффициентам С = MR> (r, ). Эти напряжения поступают в соответствии с видом матриц 9 q и P< на соответствующие

Ml входы блоков 4 и 5 суммирования.,где они суммируются в соответствии с весами элементов строк матриц Р1 и Р„, в результате чего на выходах блоков

4 суммирования первой группы присутствуют напряжения, пропорциональные действительной части взаимного спектра Е И,, а на выходах второй группы блоков 5 суммирования — мнимой части взаимного спектра Уолша I>M„, Так, например, для формирования .е14Ч (1) значения весовых сопротивлении блока суммирования выбираются таким образом, чтобы напряжение на выходе этого блока было равно для N = 8

Устройство для спектрального 1нализа, содержащее И интеграторов (N размер преобразования)„ причем вход i-ro (i = 1, М интегратора подключен к выходу ;-го ключа управляющий вход которого подключен :. выходу i-й функции Уолша генератора функций Уалша, а информационные входы ключей соединены и являются информационным входом устройства, о т л и25 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за. счет вычисления взаимного спектра Уолша и его действительных и мнимых частей, и него введены пер-; вая и вторая группы блоков суммирования и группа сумматоров, причем.

;зыход i -го интегратора подключен к -м входам блоков суммирования первой и второй групп, а выходы i-х блоков суммирсвания первой и второй групп поцключены соответственно к первому и второму входам i-го сумматора группы, выход которого является выходом

1-й составляющей спектра Уолша устpG ройства. где П „, П, Цц„ — напРЯжениЯ с выхо z дов первого, второго и шестого интеграторов 3, которые пропорциональны, С (i), т.е. С„(1), С (2), С (б).

1 2 1

К = — К = — К

4 4 4

Суммируя одноименные значения действительной R 41,Чи мнимой I M частей н сумматорах б на их выходе, йолучают ординаты взаимного спектра Уолша

И,Ч(1) = КЕЪ7хЧ(i) + IиыкЧ()

3 качестве генератора функций

Уолша используется известная схема параллельного генератора, состо-щая из двоичного счетчика и схем сложения по модулю два.

Ф о р и у л а и з о б р е т е н и я

1239727 му (о)

xy(1) ху(и-t)

Составитель А. Баранов

Техред О.Сопко Корректор E. Сирохман

Редактор Е. Паап

Заказ 3398/50 Тираж 6?1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4