Изобретение относится к области вычислительной техники, предназначено для обработки сигналов в реальном масштабе времени и может быть использовано в задачах выделения полезных сигналов на фоне помех, .в спектральном анализе, в задачах классификации сигналов и т. п.

Известно устройство для выполнения прямого преобразования Фурье и осуществляющее вычисление спектра между вводом отдельных дискретных значений преобразуемого сигнала (1). Это устройство содержит аналого-цифровой преобразователь, два блока памяти, предназначенных для накопления и хранения синусной и косинусной компонент спектра, генератор тактовых импуьсов, делитель частоты, два умножителя и два сумматора.

Вычисление коэффициентов Фурье с помощью устройства начинается непосредственно после поступления первого отсчета исследуемой реализации, и процедура вычислений равномерно распределена по времени в течение всей длп ельпос:и реалпзацпи, прп этом запоминани.. обрабатываемых отсчетов не осуществляется.

Такое устроь.гво:- е обеспечивал получения спектральных характерпстпк на скользящем отрезке времени (со c«îëüçÿùèì временным окном анализа).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является анализатор, который после каждой новой выборки дискретного значения преобразуемого сигнала обновляет коэффициенты Фурье. Это устройство содержит аналого-цифровой преобоазователь, выход которого соединен с первым входом первого сумматора и с входом первого блока памяти, выход которого соединен "вторым входом первого сумматора, второй блок памяти, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, третий блок памяти п олок формирования синусных п коспнусных весовых коэффициентов, первый выход которого подключен

15 к первым входам первого и второгоумножителей, а второй выход подключен к первым входам третьего и четвертого умножителей. Вторые входы первого и третьего, а также второго и четвертого умножителей соединены между

20 собой, а выходы второго и третьего, первого и чегвертого умножителей соединены с первыми и вторыми входамн третьего п четвертого сумматоров соответственно. Для такого анализатора характерна зависимость вычисляемого

25 спектра ог положения временного интервала, па котором берется исходный сигнал, от начала отсчета.

Цель изобретения вЂ” расширение функциональных возможностей анализатора спектра, 30 позволяющего,вычислять коэффициенты

660232

Фурье на скользящем отрезке |времени с компенсацией от смещения интервала анализа относительно начала отсчета.

Это достигается тем, что в пердлагаемом анализаторе выход первого сумматора соединен с вторым входом второго сумматора, выход которого подсоединен к второму входу первого умножителя, выход третьего блока памяти подсоединен к второму входу второго умножителя, а выходы третьего и четвертого сумматоров соединены с входами второго и третьего блоков памяти соответственно.

На чертеже показан анализатор спектра

Фурье.

Лнализатор содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блоки памяти 2, 3, 4, сумматоры 5, 6, 7, 8, умножители 9, 10, 11, 12, блок 13 формирования синусных и косинусных коэффициентов.

Анализатор скользящего спектра работает следующим образом.

При поступлении первых N отсчетов вычисление коэффициентов Фурье производится по следующей формуле:

2;.

F = fje (1)

u=o где N вЂ” число отсчетов;

fI, вЂ” цифровые значения отсчетов; р вЂ” порядковый номер гармоники, 2 е = соя (, kp) вЂ” j sin (kp) (2)

Значения коэффициентов Фурье в соответствии с выражением (1) при поступлении (N вЂ” 1)-го отсчета и до поступления Л -ro отсчета формируются и записываются в соответствующие яечйки второго и третьего блоков памяти 3 и 4.

Одновременно с вычислением коэффициентов Фурье в первом блоке памяти 2 производится последовательная запись обрабатываемых отсчетов fp вЂ” / » вЂ” 0.

При поступлении отсчета с номером N исключается влияние нулевого отсчета fp и учитывается дополнение отсчетом f»i вЂ” ÎP -i вЂ” " М

Р =Р вЂ” f å +flVe

=Р, + (Ь вЂ” 1,). (3

Для получения спектра последовательности на интервале анализа необходимо исследуемый участок реализации сместить в начало координат, сдвинув его на величину интерва2 ла дискретизации = (что соответствует

4r сдвигу на один отсчет).

Указанная процедура производится на основании теоремы сдвига, в результате чего можно записать

2-,.

1 вЂ” IP

Рр=(Рр+(Ь-fo)le " (4)

Процедура получения текущего спектра рекуррентна и аналогична для следующего иптервала анализа. Выражение (4), записанное в комплексном виде, имеет следующий вид:

ReF, = (АР + (ч вЂ” f,) J ños " рвЂ”

5 вЂ” (ImF Jsin p

1тР = (ReFp + ((», вЂ” f )) sin 2" р +

+ (ImF J cos p, N

Для получения вещественной и мнимой

15 ReF „è ImF „(êîñèíóñíîé и синуоной) составляющих текущего спектра при поступлении очередного отсчета формируется разность (f» вЂ” fp) с помощью первого сумматора, после чего полученная разность суммируется на вто20 ром сумматоре b с выдаваемой вторым блоком памяти 3 действительной составляющей спектра КеГ„и подается на первые входы первого и четвертого умножителей 9 и 12, где происходит их умножение на значение весовых коэффициентов (синуса и косинуса), выдаваемых блоком 13.

Одновременно с этим каждый отсчет ImFP мнимой составляющей спектра, выдаваемый третьим блоком памяти 4 согласно выражениям (5) и (6) умножается на такие же весовые коэффициенты вторым и третьим умножителями 10 и 11.

Полученные на выходе 1второго и четвертого умножителей произведения алгебраически суммируются четвертым сумматором 8, в результате чего на его выходе формируется отсчет текущего спектра ReF„, который поступает на первый выход анализатора и одновременно с этим записывается во втором блоке

40 памяти. Лналогично происходит формирование и зались, отсчета ImF „, который выдается третьим сумматором 7 на второй выход и вход третьего блока памяти 4.

Предлагаемый анализатор спектра позволя45 ет расширить класс задач, решаемых спектральными методами, а также увеличить оперативность определения анализа по сравнению с быстрым преобразованием Фурье в режиме скользящего спектра.

Формула изобретения

Лнализатор спектра Фурье, содержащий аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом первого сумматора и с входом первого блока памяти, выход которого соединен с вторым входом пер60 вого сумматора, второй блок памяти, выход которого соединен с первым входом второго сумматора, третий блок памяти и блок формирования синусных и косинуоных весовых коэф1фициентов, первый выход которого под65 ключен к первым входам первого и второго умножителей, а второй подключен к первым

560232

Составитель И. Грибков

Техред Е. Хмелева Корректор Л Денискина

Редактор Т. Рыбалова

Заказ 1379/12 Изд. № 501 Тираж 815 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 входам третьего и четвертого умножителей, вторые входы первого и третьего умножителей, а также второго и четвертого соединены между собой, а выходы второго и третьего, первого и четвертого умножителей соединены с первыми и tBTOpbIMH входами третьего и четвертого сумматоров соответственно, о т л и ч аю 1ци йо я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в нем выход первого сумматора соединен с вторым, входом второго сумматора, выход которого подсоединен к второму входу первого умножителя, выход третьего блока памяти подсоединен к второму входу второго умножителя, а выходы третьего и четвертого сумматоров соединены с входа5 ми второго и третьего блоков памяти соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1. Авт. св. № 446063, кл. G 06F 15/34, 1974.

10 2. Патенг СШЛ № 3778606, кл. 235 вЂ” 156, 1973.