Устройство для цифровой обработки сигналов
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (1) 4 G 06 F 15/332
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
14 А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3836876/24-24 (22) 07,01.85 (46) 07,08.86. Бюл. Ф 29 (72) М,В.Куприянова, Л.P.Наймарк и С,И.Хазанович (53) 68 1.32(088 ° 8) (56) Лэннинг Дж.Х., Бэттин P.Ô.
Случайные процессы в задачах автоматического управления. M,: ИИЛ, 1958, 56-2,7-5.
Мирский Г.Я. Аппаратурные определения характеристик случайных процессов. М.: Энергия, 1972, 544. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к- автоматике, вычислительной технике и может быть использовано для обработки сигналов в аппаратуре различного назначения. Цель изобретения — повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что в состав устройства входит блок вычисления быстрого преобразования Фурье, первый и второй накапливающие сумматоры блок определения максимального числа, первый и второй сумматоры, первый и второй накапливающие умножители, делитель, блок извлечения квадратного корня, умножитель, генератор экспоненциальных функций с соответствующими связями между блоками устройства. 1 ил.
12495
2О
Изобретение относится к автомати ке, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для обработки сигналов в аппаратуре различнаго назначения. 5
Принцип действия известных устройств основан на том, что КФ К(1) случайного сигнала X(t) разлагается в ряд по некоторой ортонармированной н интервале (О,,) системе функций
1.
Ч„() I, причем коэффициенты разложения А,,k= 1,2..., вычисляются,с помощью соотношения
СХ>
А =М<Кй) )« i-И < )).<}4.) <1)
1 о где И вЂ” символ математического ожидания; Р " (t)- нормирующая функция (вес.), относительно которой ортогональна
I система функций(1Р,(i)) J V (1) Р„(7) Рр(t) d1=.5„, где 6„- символ Кронекера, а КФ представлена в ниде
l1
- <-,),— А,, <;) (г}
К=1
При эт ом относит ел ьно и ссл еду емых сигналов X(t) предполагается, что они-удовлетворяют условиям стационарности и эргодичности, т.е. условиям, обеспечивающим законность представления коэффициентов разложения А„ в виде (1). При этом подынтегральное выражение из (1): г
З 35 о представляет выходной сигнал линейного фильтра с импульсной характеристикой Ь„(-)=р() V,(-„), что позволяет реализовать такую àïïà- 4О ратуру на базе фильтров с импульсными характеристиками вида h„(1-} и Р,(7}, К=.1,п. Цель изобретения - повышение точности измерения ° 45 На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит блок 1 вычисления быстрого преобразования Фурье 1,, накапливающий сумматор 2, блок 3 определения максимального числа, 1 блок 4 извлечения квадратного корня, умнажитель 5, накапливающий сумматор 6, генератор 7 экспоненциальных функций, накаплинающие умножители 8 55 и 9, делитель 10, сумматоры 11 и 12. Принцип действия устройства основан на там, что спектральная плот34 2 ность (СП) стационарных случайных сигналов описывается четной дробнорациональной функцией частоты s()=----, (4) < (-) Я(4 где P (U), Q(id) — полиномы, причем степень полинома Р()) меньше степени полинома Q(), и Q (, )) = < ) (uJ > +4> ),,-1 Как известно, любая рациональная функция разлагается на простые дроби А< вида -- - (5) (считая, чта корни пополинома Q() имеют кратность 1), так что им отвечают (при преобразовании )Фурье) составляющие КФ вида А,. е Корни полинома Q(}, т.е. полюса S(Z) из (4), — комплексные, но для оценки их действительной части можно использовать значения частот пиков (выбросон) оценок спектральной плотности мощности случайного сигнала, т.е. значения, точек пих S(), где S() — оценка спектральной плотности мощности, По известным значениям >1, i=T,n можно определить систему ортогональ ных фильтров с частотными характеристиками +„ (M) (с полюсами а)„.,А >О, i=i,ï} вида (— (1) (M ) "(-+,)... (d+ > ) 1Р )} 2 ) 1 ° ° ° и1 При разложении рациональных дробей вида (4) на простые множители вида (5) коэффициенты разложения А„ находятся по соотношению РЫ) А = Зависимость (6) для характеристик Р 4)) вида (5) записывается (с точностью до коэффициента пропорциональности): <-о) -(d„) А„=Я <7) П <-a,)) i=K На основании сказанного принцип. действия устройства состоит в следующем. По вхоцному сигналу Х(t) с помощью процедуры 5ПФ оценивается спектральная плотность мощности Б()) входного сигнала (блоки 1 и 2), по которой измеряются частоты vJ i=1, и выбросов (блок 3), определяющие коэффициенты затухания сигналов 25 формула изобретения Составитель А.Баранов Редактор С.Патрушева Техред О.Гортвай Корректор О.Луговая Заказ 4326/50 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 l3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 3 1249 генератора 7. Кроме того, их значения поступают в сумматоры ll и 12 и в блок 4 извлечения корня, после чего с помощью умножителей 8 и 9, делителя 10 и умножителя 5 определяются коэффициенты А.„ по зависимости (12) . Так как одновременно сигналы и „ поступают на вход генератора 7, на выходе которого образуются напряже- lp (с3 ния е, то по ним в умножителе 5 образуются сигналы А, е к так, что сумматор 6 на выходе устройства определяет КФ (R(7) =2 А„е К=1 Из описания принципа работы устройства ясно, что его параметры (параметры c(„= ;, i=1,n), определяющие характеристики генераторов экспоненци- О альных сигналов, их коэффициенты затухания и число и в разложении, изменяются в зависимости от входных сигналов, что определяет адаптивный механизм его работы. Устройство для цифровой обработки сигналов, содержащее умножитель, выход которого подключен к входу пер вого накапливающего сумматора, выход которого является информационным выходом устройства, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повыше534 4 ния точности, в него введены делитель, генератор экспоненциальных функций, первый и второй накапливающие умножители, первый и второй сумматоры, блок извлечения квадратного корня, блок определения максимального числа, второй накапливающий сумматор и блок вычисления быстрого преобразования Фурье, информационный выход которого подключен к входу второго накап-: ливающего сумматора, выход которого подключен к входу блока определения максимального числа, выход которого подключен к первым входам первого и второго сумматоров, входу блока извлечения квадратного корня и входу задания номера экспоненциальной функции генератора экспоненциальных функций, выход которого подключен к пер. вому- входу умножителя, второй вход которого подключен к выходу делителя, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первого и второго накапливающих умножителей, входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго сумматоров, вторые входы которых объединены и являются входом задания частоты (устройства, выход блока извлечения квадратного -корня подключен к третьему входу умножителя, а информационньф вход блока вычисления быстрого преобразования Фу рье является информационным входом устройства.
