Устройство для вычисления коэффициентов фурье

 

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для оперативного определения коэффициентов ДПФ в реальном масштабе времени и может быть использовано в автоматике , радиотехнике и других областях науки и техники. Цель изобретения - сокращение аппаратурных затрат. Устройство содержит триггер 1, генератор тактовых импульсов 2, элемент ИЗ, счетчик 4, следяш о аналого-цифровой преобразователь 6 и два накапливающих сумматора 7, 7j. Введение следящего аналого-цифрового преобразователя 6 и двух блоков памяти 5 и 5 позволяет достигнуть цели изобретения . 1 ил. (Л

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (И) (51) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3893236/24-24 (22) 30.04.86 (46) 23.08.87. Бюл. 1(- 31 (71) Институт кибернетики им. В.М.Глушкова (72) В.П.Боюн и А.Н.Головин (53) 681.32 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

h» 537349, кл. G 06 F 15/332, 1979.

Смирнов Ю.N. Воробьев Г.Н. и др.

Проектирование специализированных информационно-вычислительных систем.

И.: Высшая школа, 1984, с. 96, рис. 3.

1. 2. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ФУРЬЕ (57) Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для оперативного определения коэффициентов ДПФ в реальном масштабе времени и может быть использовано в автоматике, радиотехнике и других областях науки и техники. Цель изобретения— сокращение аппаратурных затрат, Устройство содержит триггер 1, генератор тактовых импульсов 2, элемент И 3, счетчик 4, следящий аналого-цифровой преобразователь 6 и два накапливающих сумматора 7„, 7> Введение следящего аналоro-цифрового преобразователя 6 и двух блоков памяти 5 и 5 позволяет достигнуть цели изобретения. 1 ил.

2 на выходе приращений анало го-цифрового преобразователя 6 соответствует положительному приращению, а "1"— отрицательному. С этой же частотой из блоков 5 и 5 памяти по адресам, 1 равным содержимому счетчика 4, осуществляется выборка заранее подготовленных значений сумм, необходимых для вычисления коэффициентов ДПФ. Выходы первого 5„ H a a or 52 блоков памяти подключены к входам соответственно первого 7„ и второго 72 накапливающих сумматоров со сдвигом íà r разрядов в сторону младших разрядов.

Если на выходе приращений аналогоцифрового преобразователя 6 значение

"0", то содержимое выбранных ячеек блоков 5, и 5 памяти, поступающее в накапливающие сумматоры 7„ и 7„, 2 складывается с содержимым этих же сумматоров.

Если же на выходе приращений аналого-цифрового преобразователя "1", что соответствует отрицательному приращению входного сигнала х(1), то содержимое выбранных ячеек блоков 5

1 и 5 памяти, поступающее в накапливающие сумматоры 7, и 7, вычитается из значения содержимого этих же сумматоров.

Подключение выходов блоков 5„ и 5

2 памяти к входам накапливающих сумматоров 7, и 7 со сдвигом íà r разрядов в сторону младших разрядов обеспечивает аппаратную реализацию операции умножения содержимого ячеек первого 5„ и второго 5 блоков памяти на величину приращения, по модулю равную 2".

По достижению заданного числа отсчетов N равного целой степени двойки, на выходе переполнения счетчика 4 появляется сигнал, свидетельствующий о том, что в накапливающих сумматорах 7 и 7 накоплено истинное значе1 ние мнимой и действительной частей результата..Разрядность накапливающьт сумматоров равна 2ã.

Алгоритм работы устройства заключается в следующем. 3а один такт работы устройства приращение входного сигнала x(t) равно

Устройство работает следующим образом.

По сигналу, поступающему на вход 9 устройства, осуществляется. установка в начальное состояние счетчика 4, аналого-цифрового преобразователя 6, первого 7 и второго 7 накапливаюI 2 щих сумматоров и переключение триггера 1 в единичное состояние. По этому 4О сигналу импульсы с выхода генератора 2 тактовых импульсов через элемент И 3 поступают на счетный вход счетчика 4, тактовые входы блоков 5„ и 52 памяти, накапливающих суммато- 45 ров 7, и 7 и аналого-цифрового преобразователя 6. Последний осуществляет преобразование входного сигнала

x(t) из аналоговой формы в цифровую с частотой дискредитации, равной час- 50 тоте генератора 2 тактовых импульсов.

С выхода приращений аналого-цифрового преобразователя 6 снимаются значения приращений входного сигнала x(t) в виде единиц и нулей за один такт работы устройства. Абсолютное значение приращения 4х входного сигнала

x(t) равно единице младшего разряда, т.е. 2 ", причем значение сигнала. "0"

13323

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для определения коэффициентов дискретного преоб5 разования Фурье при работе в реальном масштабе времени.

Цель изобретения — сокращение аппаратурньж затрат.

На чертеже приведена схема предла- 10 гаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит триггер I генератор 2 тактовых импульсов, элемент И 3, счетчик 4, первый 5„ и второй 5 блоки постоянной памяти, следящий аналого-цифровой преобразователь 6, первый 7 и второй 72 накапливающие сумматоры, информационный вход 8,,установочный вход .9, выход 10 готовности результата, выходы мнимой 11 и действительной 12 частей результата.

Информационный вход 8 устройства является аналоговым входом аналогоцифрового преобразователя 6, выход приращения которого соединен с управляющими входами первого 7 и второ1 го 7 накапливающих сумматоров, выходы которых являются выходами мнимой !1 и действительной 12 частей ,результата.

4х; = х -х. = sipn(x(t)-x;) 2

Коэффициенты ДПФ вычисляются по формулам

Ц- 1

А(м) =; х cos(k dt ы); к=о

1332330

В(ы) = с». х,.sin(k.at 1.1);

1с«О где k=0,1,2, ...,N-1 — номер отсчета входного сигна5 ла x(t);

= Т/N — интервал дискредитации; ш = 2й/Т вЂ” частота исследуемой гармоники;

Т вЂ” период исследуемой гармоники.

Учитывая, что х = х, + -- ax u

2в1 1 х, = a х, получают для вычисления

А (ы) следующее соотношение:

N-1

А(со) = x> cos(k.at ы)=х,cosp+

I Ъ.с О

+Х,- СОВ(1 - at Ю )+Х2 COS(2 at 1а1)+... +

+х к 1cos ((N-1) д t.ы) =дх, cosp +(дх,+

+ax„) cos(l. at u)+(ax +ax,+4х ) « соя (2. at со)+... +(4х,+axÄ+ax,+... +

+Лx + ° ° ° +4хк 2+aх N-„cos ((1!-1)a 7

=дх «сояО+соя (1.at с )+соя (2 at.ы)+

+ ° ..+cos f(N-1) - at 2a7) +дх„!соя(!

«at1о )+cos (2 at с>)+соя(3. at.11)+...+

+cos ((N-1) -дt в7j+aх jcos(2 at ы )+

+cos (3 at ы )+cos (4 д t,1 )+... +co s (N1) 4 t 1ц11) + ° ° ° +d X g 2 I cos ((1 2) a t ы)+ +cos ((N-l ) -4t -cu7$+ax и „. cos ((N-1)»

»at>3 ах, С, +ax,с„-ах С +...+

2 2 и 2Ск 2 дхь 1 С Я-1 где С, = (cosp+cos (1 д t v )+соя (2»

«at x)+...+cos ((N-1) дс117) =

Н-1 — cos(k +at1 ) = 0;

k,=о

С„= (cos(1 4 t и1)+сов(2 at u )+

+cos (3 -4 t )+.. ° +cos j(NK-1

1) .at 111 = p cos(k,4г.11 );

С2 = соя (2 at и1 )+соя (3 at 1,1 )+

+соя(4 at м )+...+сов ((!«1-1)»

° N-1

«Dt bI7j = . cos(k at ы );

»2-2

С = cos ((IT-2) д t-ы) +cos ((NH-2

К-1 — 1) a t u7 = cos(k at11 );

С = cos ((11; I ).a t 2

Аналогично и для В(112) выполняются вычисления:

"7.

$

N-2

И-1

Таким образом, в блоках 5, и 5 памяти записаны значения сумм Я и С, 1

20 соответственно цнн всех значений

О, N-I.

Устройство для вычисления коэффициентов Фурье, содержащее триггер, генератор тактовых импульсов, элемент И, счетчик, первый и второй накапливающие сумматоры, выходы которых

ЗО являются выходами соответственно мнимой и реальной частей результата устройства, а входы начальной установки первого и второго накапливающих сумматоров, единичный вход триггера соединены между собой и являются установочным входом устройства, выход переполнения счетчика является выходом готовности результата и подключен к нулевому входу триггера, единичный

4о выход которого подключен к первому входу элемента И,второй вход которого подключен.к выходу генератора тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью сокращения an45 паратурных затрат, оно содержит следящий аналого-цифровой преобразова тель, первый и второй блоки постоянной памяти, адресные входы которых подключены к информационному выходу счетчика, счетный вход которого соединен с управляющими входами первого и второго блоков постоянной памяти, тактовыми входами следящего аналогоцифрового преобразователя, первого и

55 второго накапливающих сумматоров и подключен к выходу элемента И, выходы первого и второго блоков постоянной памяти подключены к информационным входам соответственно перво=4х, S o+axÄ S,+ax S +., ° +

К-7 и 2 хи-1 В и-й

So = fsinO+s п(1.42- )+я1

4е ы )+" . +sin ((N-1) a t 71

N-1

S1n(k at 1а1) = p °

1, «ь о «

C (sin(I at )+sin(2 at- )+

+s i n (3 4 t. с11 ) +... + s i n ((NK-1 — !) дt ы7)-.= с . siп(k,at ю );

k„-1

j sin(2 a t.4!)+sin(3 gt. v) +

+sin(4 at а)+... +sin f(Nи— 1) at МЯ = sin(k at. );

2-2 а

sin ((N-2) at.ю +sin ((NH-1 — 1)-at !7 = я2п(®К-24 1- ) и М-2

sin f(N-1) a t J

Формула изобретения

Составитель А. Баранов

Техред Л. Сердюкова

КоРРектоР С. Шекмар

Редактор Е.Папп

3 аказ 3834/45 Тираж 672 Подписно е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 го и второго накапливающих сумматоров, управляющие входы которых подключены к выходу следящего аналого1332330 6 цифрового преобразователя, информационный вход котороro является информационным входом устройства.