Анализатор спектра в базисе уолша
Союз Советских
Социалистических
Республик 1720369 с (5l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.08.78 (2I ) 2517942/18-21 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет
Опубликовано 05,03.80. Бюллетень J% 9
Дата опубликования описания 07.03.80
2 (51)M. Кл.
& 01 К 23/16
ГеЕудерстеенны3 комитет
СССР (53) УДК 621.317. .757 (088.8) во лелем иеееретений и открытий
М. А. Брамсон, М. А. Быкова, IO. Е. Захаров, Л. Г. Кулакова, Л. А. Сокерчук, В. Ф. Терещенко и JI. С. Тимофеева (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА В БАЗИСЕ УОЛША
Изобретение относится к технической. кибернетике и в частности к средствам спектрального анализа случайных процес. сов для которых характерны сравнительно широкополосные спектры (турбулентность атмосферы и океана, пульсации гидрологических и метереорологических параметров и т.п. ) .
Известны устройства для анализа спектров, содержащие аналого-цифровой преобразователь, цифровой накопитель, арифметический блок и блок управления 111
Однако оно представляет собой сложное цифровое устройство.
Известны также анализаторы, содержащие преобразователь аналог-цифра, фильтры частостей, блоки суммирования, ингрирования и генерирования функции
Уолша (2) . Недостаток устройства— сложность выполнения, требующая наличия специальных блоков умножения и блоков генерации базисных функций.
Цель изобретения — упрощение анализатора, Цель достигается за счет того, что в анализаторе спектра в базисе Уолша, содержащем последовательно соединенные блок подготовки данпых, блок фильтрации нижних частостей и аналого-цифровой преобразователь, формирователь частоты дискретизации, выходы которого подключены ко вторым входам блока фильтрации IO нижних частостей и аналого-цифровото преобразователя, блок управления, 5 блоков поддиапазонного сложения, состоящих из m входных сумматоров, одни входы которых подключены к первому входу
15 олока поддиапазонного сложения, а другие — ко второму, квадраторов и выходных сумматоров, прн этом выход каждого блока поддиапазонпого сложения под20 ключен через усреднитель ко входам регистратора, а выходы блока управления подключены соответственно ко входу формирователя частоты дискретизации, к вторым входам блоков поддиапазонного
7203(! ные Bход11ыми c) M i1атОр(75!и ОтсчеTQII
4-1 и 4-0 по Определеш!Ому алгоритму
G х
-О! 2 (о
1 (Т1 —
j 4.1 где 4,; G . — текуц!и(Оце ики
O,l х; — текупlие отсчеты; ,) — текуп!ий номер поддиапазона. сложения и к вторым входам усред!1ителей, блоки поддиапазо!!ного сложения включены последовательно, при этом выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу первого блока поддиапазонного сложения, а первы» входы других блоков подключены ко вт орому выходу предыдушего блока поддиапазонного сложения, у которых этот выход соединен с обьединенными выход ми двух первых входнь(х сумматоров, а выходы других сумматоров блоков поддиа.пазонного сложения подключе ны через квадраторы ко входам выходных сумматоров, выходы которых тоже обьединены !5 и соединены с первым выходом блоков поддиапазонного сложения.
На чертеже представлена структурная схема анализатора, Анализатор состоит из блока 1 подго- 20 товки данных, блока 2 фильтрации нижними чцстостей, аналого-цифрового преобразователя 3, блоков 4 поддиапазонного сложения, состоя!цих из входных сумматоров
4-1 - 4 — (17, квадраторов 5 и выходных сумматоров 6, усреднптелей 7, блока
8 регистрации, блока 9 управления и формирователя 10 частоты дискретизации.
Анализатор работает следуюшим Образом. 50
Исходная информация о случайных npogeccax после блока 1 подготовки данных поступает в блок 3 преобразования инфор:— мации в дискретную форму (отсчеты) через фильтр 2 последовательностей нижних 55 частостей, определяю1пий частотный диапазон анализа. После блока 3 отсчеты используются в блоках 4 в комбинациях программного графа с проведением квадрирования и сложения составляющих спектpII по октавам и по командам блока О уп-равления. Результаты осредняются пс ба-(е анализа в блоках 7 и регистриру!Отея k. блоке 8. Блок 9 управляет также масшта-, бами осреднения и положением частотного -5 диапазона за счет изменения в блоке 10 частоты дискретизации, что Определяет и частоту среза фильтра блока 3.
Число блоков поддиапазонного сложеВ ТО Bf>L МЯ K(IK 110 HXOl! IIOC:I!(IÄ Í>1. !(II O
ПОДД!1ДП(i !О!!!!O! Î 6ЛОК(! С ВЬ! ХОД(! ПР((ДЫД J— нlегО пода!Отс tt 7 "K !!(ие Оц(l!ки, ih i 1ис 17(! 11Такая процедура использования информации дает возможность исключить из блок-схемы устройства (N -1) фильтров последовательностей для (5 -1) поддиапазонных блоков, а следовате;!ьно и необходимость перестройки частоты дискретизации для каждого поддиапазоппого блока.
В блок-схеме также отсутствуют традиционныее блоки ге пер прова ния базис ных функций и ум!!ожения.
Таким образом устройство функционирует по схеме, отражающей возможные упрощения и преобр азоваHHR матриц
Уо!ш!а сокра!ценной размерности (диапазон Охватывается совоку(!ность!О матриц) устранением взаимообратпых операций.
3а счет искл!Очения операций умножешьч и избыточности удается до;.ти !ь высокой степени wokloMH !ности схемно-технологических решений.
Предлагаемое устройство приводит к экономии Оборудования и улучшени О качества спсктрального анализа. Зкономия в расходе маши! пых мощностей составляет по сравнению с быстрым преобразованием Фурье 1,5 — 2 порядка до 100 раз и с преобразован! ем матрицы Уолша пол-! ой размерности 1 порядка до 10 раз.
На реализацию рассмотрешього примера требуе7ся всего . 700 арифметических
Оп(!раций сложения.
Формула изобре! Онпя ния определяется как и-4
l где опт
ГТ п — число анализируемых по графу октав в рабочей матрице;
N - число отсчетов на базе анализа.
Вход первого поддиапазонного блока
4 связан непосредс венно с выхолом ЛЦП, 50 !
1нализатор спектра в базисе Уолша, содержа!Иий пос (едоватсч!! ИО соединепнь!е блок подготовки данных, блок фильтрац1!H !!!ркг1их частостей и а1!ало! о — ll,H 55 дискретизации, выходы которого подкл!Очепы ко вторым входам 6"Ока фильтрации нижних частостей и аналого-цифрового преобразователя, блок управ!!е ия, 56:!o5 7203 ков поддиапазонного сложения, состоящих из входных сумматоров, одни входы которых подключены к первому входу блока поддиапазонного сложения, а другие — ко Второму, квадраторов и выходных сумматоров, при этом выход каждого блока поддиапазонного сложения подключен через усреднитель ко входам регистратора, а выходы блока управления подключены соответственно ко входу формирователя 10 частоты дискретизации, к вторым входам блоков поддиапазонного сложения и к вторым входам усреднителей, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения анализатора, блоки поддиапазонного сложения включены последовательно, при этом выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу первого блока поддиапазонного сложения, а 69 6 первые входы других блоков подключены ко второму выходу предыдущего блока поддиапазонного сложения, у которых этот. выход соединен с объединенными выходами двух первых входных сумматоров, а выходы других сумматоров блоков поддиапазонного сложения подключены через квадраторы ко входам выходных сумматоров, выходы которых тоже обыединены и соединены с первым вь ходом блоков поддиапазонного сложения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Хармут Х. Ф. Передача информации ортогональными функциями. М. "Связь", 1975, с. 87-88. 2 Нагто п H. Leopokdschafen, Э.ВоФРе(е Sev. 59,26,21,DecernQer, 1966.
