Цифровое устройство для вычисления тригонометрических коэффициентов

 

Изобретение относится к области , вычислительной техники, в частности к устройствам для исследования частотной характеристики случайных сигналов с изменяющейся во времени спектральной плотностью. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет вычисления коэффициентов Фурье для случайных сигналов с изменяющейся во времени спектральной плотностью. Поставленная цель достигается за счет того, что цифровое устройство для вычисления тригонометрических коэффициентов содержит сдвиговый регистр, два дешифратора, блок управления, два счетчика,блок элементов И, накапливающий сумматор, блок формирования синуса, три элемента И, элемент задержки, блок постоянной памяти, арифметический блок, два коммутатора, блок памяти, счетчик адреса, синхронизатор, блок памяти коэффициентов, блок индикации и аналого-цифровой преобразователь с соответствующими связями между узлами устройства. 3 ил. Изобретение является дополнительным к авт.св. № 792261. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 G 06 Р 15/332

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 792261 (21) 3931284/24-24 (22) 17,07 ° 85 (46) 15.01.87. Бюл. Ф 2 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) И.В. Федоров, А.А. Пономаренко, О.И. Синицына и Е.С. Дмитриевский (53) 681.32 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 792261, кл. G 06 F 15/20, 1980. (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ КОЗФФИЦИЕНТ0В (57) Изобретение относится к области, вычислительной техники, в частности к устройствам для исследования частотной характеристики случайных сигналов с изменяющейся во времени спектральной плотностью. Цель изобретения — расширение функциональных воз..БО„„1283789 A 2 можностей за счет вычисления коэффициентов Фурье для случайных сигналов с изменяющейся во времени спектральной плотностью. Поставленная цель достигается за счет того, что цифровое устройство для вычисления тригонометрических коэффициентов содержит сдвиговый регистр, два дешифратора, блок управления, два счетчика, блок элементов И, накапливающий сумматор, блок формирования синуса, три элемента И, элемент задержки, блок постоянной памяти, арифметический блок, два коммутатора, блок памяти, счетчик адреса, синхронизатор, блок памяти коэффициентов, блок индикации и аналого-цифровой преобразователь с соответствующими связями между узлами устройства. 3 ил. Изобретение является дополнительным к авт,св, 9 792261.

1283789

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам для исследования частотной характеристики случайных сигналов с изменяющейся во времени спектральной плотностью, и является дополнительным к основному авт.св. N - 792261.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет вычисления коэффициентов Фурье для 10 случайных сигналов с изменяющейся во времени спектральной плотностью.

На фиг.1 представлена структурная . схема устройства; на фиг.2 — структурная схема синхронизатора;на фиг.3 -15 структурная схема счетчика адреса.

Устройство (фиг.1) содержит сдвиговый регистр 1, дешифратор 2, блок управления 3, дешифратор 4, счетчики

5 и 6, блок 7 элементов И, накапливающий сумматор 8, блок 9 формирования синуса элементы И 10-12,блок сравнения 13, элемент задержки 14, блок постоянной памяти 15, арифметический блок 16, коммутаторы 17 и 18, 25 блок памяти 19, счетчик адреса 20, синхронизатор 2.1, блок памяти коэффициентов 22, выходы реальной и мнимой частей результата устройства 23, аналого-цифровой преобразователь 24.

Синхронизатор (фиг.2) содержит счетчик 25, генератор тактовых импульсов 26, счетчик 27, элемент И 28.

Счетчик адреса (фиг,3) содержит дешчфратор 29, двоичный счетчик 30.

Работа устройства осуществляется в два этапа.

На первом этапе происходит работа устройства как и в известном. В результате в блоке формирования синуса

9 формируются матрицы тригонометрических коэффициентов «К (N,Ê), элементами которых являются соответственно значение синусов и косинусов в дискретные моменты времени T.

На втором этапе происходит работа блоков, описанных в отличительной части формулы изобратения. I?à.áoòà этих блоков управляется блоком постоянной памяти 15. 50

Блок постоянной памяти 15 перед началом работы устанавливают в исходное состояние алфавита состоянии памяти С . Работа блока постоянной памяти 15 синхронизируется тактрвым генератором блока, тактовые импуль,сы которого определяются максимально возможным временем срабатывания схемных элементов вновь введенных блоков. На первом этапе рабо.ы блок постоянной памяти 15 переходит в состояние С, алфавита состояний памяти и одновременно вырабатывается последовательность единичных сигналов I.,, I, Iù . Единичный сигнал

Е обнуляет счетчик тактов, а единичный сигнал I обнуляет счетчик

27 синхронизатора 21, единичный сигнал Е„ обнуляет счетчик 30 счетчика . адреса 20. На следующем такте работы блок постоянной памяти 15 переходит в состояние С алфавита состояний памяти и одновременно вырабатывается последовательность единичных сигналов I „ и I, которые обнуляют узлы арифметического блока 16. На следующем такте работы блок постоянной памяти 15 переходит в состояние

С алфавита состояния памяти при ус3 ловии, что содержимое счетчика 27 синхронизатора 21 не равно L H BbIрабатываются единичные сигналы I<> и Е, поступающие на упраьляюший

gg 9 вход синхронизатора 21. В результате генератор 26 вырабатывает единичный импульс по единичному сигналу .Е который увеличивает содержимое счетчика тактов 25 и по разрешаюшему единичному сигналу Е содержимое счетчика 27 на единицу. Кроме того, единичный импульс с выхода синхронизатора 21 поступает на тактовый вход аналого-цифрового преобразователя

24 и разрешает его работу. В результате на вьг"оде аналого-цифрового преобразователя 24 появляется двоичный код, соответствующий величине случайного сигнала Х(с) и поступающего на первый информационный вход коммутатора 18, В противном случае, 1 если содержимое счетчика 27 синхронизатора 21 равно L, происходит переход блока постоянной памяти 15 в состояние С.1 алфавита состояния памяти, единичный сигнал Е не .вырабатывается и увеличивается на единицу лишь содержимое счетчика тактов 25.

На следующем такте работы блок постоянной памяти 15 переходит в состояние С алфавита состояния памяти, вырабатывается единичный сигнал I<>, поступающий на вход синхронизации счетчика адреса 20. При этом значение счетчика 27 с выхода синхронизатора 21 поступает на вход синхронизации сметчика адреса 20, на выхо1283789 вов

= X(I) sin (— 1 К)

2 3Г

15 переходит в состояние С алфавита состояния памяти и одновременно вырабатываются единичные сигналы Iz, « гоЕдиничные сигналы I и I« поступают на управляющие входы коммутаторов 17 и 18 соответственно, а единичный сигнал I<> — на управляющий вход блока памяти коэффициентов 22.

В результате значение весового коэффициента, определяемое адресом, формируемым счетчиком 30 счетчика адреса 20, поступает через информационный вход коммутатора 17 на входы арифметического блока 16, а соответствующие значения элементов массивов

Y и У через информационные входы коммутатора 18 — на другие входы арифметического блока 16. На следующем такте блок постоянной памяти 15 переходит в состояние С алфавита состояний памяти и вырабатывается единичный сигнал Iqg, поступающий де которого появляется значение адреса. На следующем так ге работы блок постоянной памяти 15 переходит в состояние С алфавита .состояния паF мяти, если значение признака начала работы равно нулю и вырабатывается единичный сигнал I, поступающий на управляющий вход блока памяти 19, на адресном входе которого имеется значение адреса, поступающее с вы- !О хода счетчика адреса 20.

На следующем такте работы блок постоянной памяти 15 переходит в состояние С алфавита состояний памяти и вырабатывается единичный сигнал f5

I,,поступающий на синхронизирующий вход счетчика адреса 20 и уменьшающий содержимое счетчика 30 на единицу, На следующем такте работы блока постоянной памяти 15 происходит 20 переход в состояние С алфавита состояний памяти при условии, что содержимое счетчика 30 не равно нулю.

В противном случае блок постоянной памяти 15 переходит в состояние

С алфавита состояний памяти и вырабатывается единичный сигнал I поступающий на синхронизирующий вход счетчика адреса 20 и увеличивающий содержимое счетчика 30 на единицу. 30 В результате на выходе счетчика адреса 20 появляется адрес блока памяти 19.

Если признак начала работы равен единице и сдвиг информации в блоке памяти 19 не-происходит и из состояния С алфавита состояния памяти блок постоянной памяти 15 переходит в состояние С . На следующем такте работы блок постоянной памяти 46

15 переходит в состояние С алфавита состояния памяти и одновременно вырабатываются единичные сигналы I> и Is, поступающие на направляющие входы первого 17 и второго 18 коммута- 45 торов. В результате соответствующие значения тригонометрических коэффициентов с выходов блоков 9 формирования синусов через коммутатор 17 поступает соответственно на входы gg арифметического блока 16 на другие входы которого поступает через коммутатор 18 двоичный код значения случайного си;- нала в момент времени определяемый счетчиком тактов 25 синхронизатора 21 с выхода аналогоцифрового преобразователя 24. На следующем такте блок постоянной памяти 15 переходит в состояние С алфавита состояния памяти и вырабатывается единичный сигнал I s, поступающий на вход синхронизации арифметического блока 16 и разрешающий работу блока.

В результате происходит вычисление новых значений элементов масси2 Г

Y (I) = X(I) cos (— I К) и У (Z) на следующем такте работы блок постоянной памяти 15 переходит в состояние С, алфавита состояния памяти и одновременно вырабатываются единичные сигналы I и

Единичный сигнал I поступает на вход синхронизации арифметического блока 16. Единичный сигнал I nocи тупает на управляющий вход блока памяти 19, на адресном входе которого существует значение адреса, поступающее с выхода счетчика 20. На следующем такте блок постоянной памяти

15 переходит в состояние С, алфавита состояния памяти и вырабатывается единичный сигнал I >, поступающий на вход синхронизации счетчика адреса 20. В результате значение счетчика 27 с выхода синхронизации 21 поступает на вход счетчика адреса 20 и записывается в счетчик 30. На следующем такте блок постоянной памяти

3789

50 первый и второй выходы которого подключены к входам соответственно реальной и мнимой частей коэффициента арифметического блока, а второй и третий информационные входы второго

5 128 на вход синхронизации арифметического блока 16 и разрешающий его работу. В результате происходит вычисление слагаемых Y,(I) h (Т-r) и

7 (I) h (I-z). На следующем такте блок постоянной памяти 15 переходит в состояние С, алфавита состояния памяти и вырабатывается единичный сигнал I, поступающий на вход синхронизации арифметического блока 16.

На следующем такте блок постоянной памяти .15 переходит в состояние С алфавита состояния памяти и вырабатывается единичный сигнал I, поступающий на синхронизирующий вход арифметического блока и разрешающий его работу. В результате происходит накопление частных сумм вида

Y (I) h (I-r) и (I) h (I-r), На следующем такте блок постоянной памяти 15 переходит в состояние С алфавита состояний памяти и вырабатывается единичный сигнал I, поступающий на вход синхронизации счетчика адреса 20 и уменьшающий содержимое счетчика 30 на единицу. На следующем такте блок постоянной памяти 15 переходит в состояние С алфавита состояний памяти в случае, если содержимое счетчика 30 счетчика адреса 20 равно нулю и вырабатывается единичный сигнал Т окончания вычислений. В результате на выходе устройства 23 с выходов арифметического блока 16 поступают соответственно значения коэффициентов Фурье

a(w, I) и Ь(ът I). В противном случае,, если содержимое счетчика 30 счетчика адреса 20 не равно нулю, происходят описанные выше вычисле. ния.

Если вся последовательность дискретов случайного сигнала Х(Х) исследована, признак окончания равен единице в синхрониэаторе 21, работа устройства заканчивается, в противном случае из состояния С в алфавита состояния памяти происходит переход в состояние С и процесс вычислений повторяется.

Формула изобретения

Цифровое устройство для вычисле. ния тригонометрических коэффициентов по авт.св. У 792261, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возмож25

ЗО

45 ностей за счет вычисления коэффициентов Фурье для случайных сигналов с изменяющейся во времени спектральной плотностью, в него введены синхронизатор, счетчик адреса, блок памяти коэффициентов, первый и второй коммутаторы, арифметический блок-блок памяти, блок постоянной памяти и аналого-цифровой преобразователь,выход которого подключен к первому информационному входу первого коммутатора, первый и второй выходы которого подключены к входам соответственно реальной и мнимой частей операнда арифметического блока, выходы реальной и мнимой частсй результата которого являются выходами соответственно реальной и мнимой частей ре 3ультата устройства H подключенык информапионным входам . соответственно реальной и мнимой частей операнда блока памяти,информационные выходы реальной и мнимой частей операнда которого подключены соответственно к второму и третьему информационным входам первого коммутатора, четвертый информационный вход которого объединен с адресными входами блока памяти и блока памяти коэффициентов и подключен к первому информационному выходу счетчика адреса, второй информационный выход которого подключен к адресному входу блока постоянной памяти, выход которого подключен к адресным входам блока памяти и блока памяти коэффициентов, первого и второго коммутаторов, входам синхронизации счетчик адреса, арифметического блока, входу запуска синхронизатора,: -й (i=1,n, n — разрядность) и (и+!)-й выходы которого подключены соответственно к установочному входу: -го разряда счетчика адреса и тактовому входу аналого-цифрового преобразователя, информационный вход которого является информационным входом устройства, выход блока памяти коэффициентов подключен к первому информационному входу второго коммутатора, коммутатора подключены к выходам соответственно косинусной и синусной частям коэффициента блока формирования синуса.

1283789

1283789

Составитель А. Баранов

Редактор В. Ковтун Техред Я.Попович Корректор С. вверни

Заказ 7444!49

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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