Анализатор спектра хаара

 

Сощ з Советских

Соцмалмстмческмх

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61} Дополнительное к авт. свид-ву (22} Заявлено 040578 (21} 2610882/18-24 (5 т) М КЛ. с присоединением заявки Йо.

G 06 F 15/34

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23} Приоритет

Опубликовано 2506,8{1 Бюллетень Но 23

Дата опубликования описания 2806.80 (53) УДК 681. 14 (D88.8) (72} Автор изобретения

В. К. Ковнацкий (71} Заявитель (54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА ХААРА

Изобретение относится к области вычислительной и измерительной техники и может быть применено в сис » темах автоматики, Известно устройство для вычисле- 5 ния коэффициентов Фурье-Хаара, позволяющее формировать коэффициенты

Фурье-Хаара, соответствующие производной функции f (х) непосредственно по самой функции f(х) без приме- 10 нения дифференцирующего устройстваГ11, Наиболее близким техническим решением является устройство для формирования коэффициентов разложения

Хаара, которое содержит блок управления, блок сумматоров-вычитатетей, состоящий из и групп сумматоров-вы» читателей по 2" 1 сумматоров-вычитателей в каждой i-ой группе, причем 29 первые выходы сумматоров-вычитателей i-ой группы соединены с входами сумматоров-вычитателей (i+1)-ой группы; 2" последовательно соединенных регистров сдвига, последний из кото- 25 рых соединен с цифровым интегратором, а выходы соединены с 2 входами и блока сумматоров-вычитателей Г2) .

Такое устройство для формирования коэффициентов разложения Хаара позво-39

2 ляет определять коэффициенты ФурьеХаара только функции одной переменной f (x), Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей за счет вычисления коэффициентов Фурье-Хаара функций двух переменных (f (x,у,) ), Это достигается тем, что в устройство содержащее блок управления, первый блок сумматоров-вычитателей из п групп сумматоров-вычитателей по

2" 1 сумматоров-вычитателей в i-ой (i=1,n) группе, причем первые выходы сумматоров-вычитателей i-ой (i=1,п-1) группы соединены с входами сумматоров-вычитателей (1+1)-ой (i=1,n-l) группы, выходы сумматоров-вычитателей и-ой группы являются выходами анализатора, 2 последовательно соединен ных регистров сдвига, вход первого из которых соединен с выходом цифрового интегратора, а выходы 2" регистров сдвига подключены к входам соответствующих сумматоров-вычитателей первой группы, информационные входы

2" регистров сдвига являются входами анализатора, а управляющие входы

2" регистров сдвига соединены с соответствующими выходами блока управ742952 ления, введены блок регистров, содержашнй матрицу 2 х 2" регистров сдвига, второй блок сумматоров-вычитателей, блок умножителей, содержащий матрицу иэ 2п х 2п Умножителей, первые 2" входов которого соединены с

2" выходами второго блока сумматороввычитателей, вторые 2" входа блока умножителей соединены с соответствуюшими выходами блока управления, выход которого подключен к управляющему вхОду цифрового интегратора, при этом

2":входов блока регистров соединены

2" выходами первого блока сумматоров-вычитателей, 2п " управляющих вхОдов блока регистров подключены к соответствующим выходам блока управ- 35 ления, а 2" выходов блока регистров соЕдинены с 2" входами второгО блока сумматоров-вычитателей, На чертеже дана структурная схема предлагаемого анализатора. 20

Он содержит цифровой интегратор 1, регистр 2 сдвига„ сумматор-вычитатель 3, блок 4 сумма:торов-вычитателей, блок 5 регистров, блок 6 умножителей, умножитель 7 (на Ч 2 с регистром сдвига), умножитель 8 (на 2 с регистром сдвига), умножитель 9 (на 1 с регистром сдвига), блок 10 управления, Устройство работает следующим образом для случая

m = 2n

Анализируемая функция f (х,у) в цифровом виде поступает с периодом

Т/2п (рассмотрен случай (n=-3) на цифровой интегратор 1, По сигналам из блока 10 управления пропускаются требуемые значения функции f (x,ó) соотВетственно матрице отсчетов функции.

Например, при формировании приведенНого значения двоичного интегратора элементарного квадрата S (1, 1) блок

10 управления пРопускает значения функции f oo fo fan, 1о 11 ° гс т

f,, fgy с периодов Т/8. B результате в цифровом интеграторе 1 формируется значение S(1, i) . Аналогично формируютс я все элеме нты S (k, 1:) матрицы приведенных значений двоичных интегратов S, В предлагаемом устройстве матрица S формируетс я посл едо- g() вательно по строкам. Сначала формируегся строка 1=4 для k=1 2, 3 и

4, а затем строки 7.-=3, 2, 1. Элементы четвертой строки

S(1,4), S(2,4), Б(3,4) и S(4,4) (1) путем последовательного выталкивания из предыдущего регистра 2 сдвига в последующий записываются в четырех последовательно соединенных регистрах 2 сдвига, После поступления значения элемента Б(4,4) из цифрового 60 интегратора 1 в последний иэ четырех последовательно соединенных регистров 2 сдвига одновременно со всех выходов регистров 2 сдвига все числа четвертой строки (1) поступают на входы первой группы сумматоров-вычитателей 3 блока 4 сумматоров-вычитателей. На выходах первой группы сумматоров-вычитателей 3 образуются суммы (левые выходы) и разности (правые выходы) подаваемых чисел S (1, 4) +

S(2, 4); S (1, 4) -S(2, 4); Б (3,4)+Б(4,4);

S (3, 4) -S (4 (4). (2)

Значения сумм чисел подаются на входы второй группы сумматоров-вычитателей 3, содержащей один сумматорвычитатель 3, на выходе которого образуются соответственно сумма и разность подаваемых чисел:

Б (1 4) +S (2 4) +Б (3 4)+Б (4 .4) Спр(14) (3) (Б (1, 4) +S (2, 4) ) — (Б (3, 4) +Б (4,4) ) =, С р (2/4) (4)

Таким образом, на выходах блока

4 сумматоров-вычитателей формируются четвертая (1=4) строка матрицы промежуточных значений коэффициентов

Фурье-Хаара:

Спр(1/4)=S(1,4)+Б(2,4)+Я(3 4)+Б(4,4)

Спр (2/4)=(Б(1,4)+Б(2,4)) — (Б(3,4)+

S(4,4)) (5)

Спр (3/4) =Б (1, 4) -S (2, 4)

Спр (4/4) =S (3 4) -Б (4 с 4)

По команде из блока управления 10. одновременн о вс я строка (5 ) подаетс я на первую строку регистров 2 сдвига блока 5 регистров, а затем выталкивается последовательно из первой строки блока 5 регистров во вторую, из второй в третью и, наконец, из третьей B четвертую и фиксируется, Аналогично в блоке 4 сумматороввычитателей формируются промежуточные коэффициенты Фурье-Хаара, соответствующие третьей, второй и первой строке (1:=3, 2, 1) матрицы приведенных значений двойных интеграторов S.

По команде из блока 10 управления строки промежуточных коэффициентов

Фурье-Хаара 1;= 3, 2, 1 з аписы ваютс я соответственно в третью, вторую и первую строки регистров 2 сдвига блока 5 регистров.

Таким образом, в блоке 5 регистров фиксируется матрица промежуточных коэффициентов Фурье-Хаара Cop . Далее начинается процесс формирования матрицы ненормированных коэффициентов

Фурье-Хаара С„, По команде из блока 10 управления .-элементы первого столбца матрицы Спр с блока 5 регистров выталкиваются на входы второго блока 4 сумматоров-: вычитателей . В нем вычисляются н енормированная матрица коэффициентов Фурье- Хаар а С„ан ало гичн о т ому, к ак это делалось при формировании матрицы промежуточных коэффициентов ФурьеХаара С по матрице приведенных знапр чений двойных интервалов S:

CH(1,4) =С пр (1/4)+C пр (2/4)+С ар(3/4)+

+Спр(4/4)

Cg (2, 4) = (С пр (1/4)+C пр (2/4))— — (Слр (3/4) +С пр (4/4 )) 742952

Сн(3,4) =Спр (1/4) Спр (2/4)

Сн (4,4) =Спр (3/4) -Спр (4/4) (6)

Одн овременн о, по команде из блока

10 управления, весь столбец (6) подается на четвертый столбец регистров сдвига блока 6 умножителей. Далее этот столбец последовательно выталкивается в третий, затем во второй и, наконец, в первый столбец регистров сдвига блока 6 умножителей, Аналогично во втором блоке сумматоров-вычитателей 4 формируются ненормированные коэффициенты Фурье-Хаара, соответствующие второму, третьему и четвертому столбцам матрицы промежуточных коэффициентов Фурье-Хаара,которая записана в блоке 5 регистров, Для этого столбцы k=2, 3, 4 последовательно по команде из блока 10 управления выталкиваются для преобразования во второй блок 4 сумматороввычитателей, а из него выталкивают- 29 ся во 2-ой, З-ий, и 4-ый столбцы блока 6 умножителей.

Таким образом, в регистрах сдвига бл ока 6 умн ожит елей фик сируе тс я матрица ненормированных коэффициентов

Сн °

Для формирования нормированных коэффициентов Фурье-Хаара в умножителях 7, 8 и 9 на константу с регистром сдвига блока 6 умножителей осуществляется умножение элементов ненормированной матрицы CH ñoîòâåòñòâåíно на константы 1 2, 2 и 1 в соответствии с элементами матрицы весов =„

При этом каждый элемент матрицы

Ск (i,j) умножается на свой вес (i,j). С выходов умножителей

7, 8 и 9 на константу блока 6 умножителей снимается матрица коэффициентов Фурье-Хаара, соответствующая функции двух переменных.

Технико-экономический эффект заключается в том, что предлагаемое устройство расширяет функциональные возможносжи, т.е. предлагаемое устройство позволяет наряду с коэффициентами Фурье-Хаара функций одной переменной определять коэффициенты

Фурье-Хаара функций двух переменных

f(Xþy).

Формула изобретения

Анализатор спектра Хаара, содержащий блок управления, первый блок сумматоров- вычитателей, состоящий из и группы сумматоров-вычитателей по 2" сумматоров-вычитателей в

i-ой (i=1,n) группы, причем первые выходы сумматоров-вычитателей i-ой (i=1 ï-1) группы соединены с входами сумматоров-вычитателей (1+1)-ой (i=1 п-1) группы, выходы сумматороввычислителей и-ой группы являются выходами анализатора, 2 последовательно соединенных регистров сдвига, вход первого из которых соединен с. выходом цифрового интегратора, а выходы 2 регистров сдвига подключены к входам соответствующих сумматороввычитателей первой группы, информационные входы 2" регистров сдвига являются входами анализатора„ а управляющие входы 2" регистров сдвига соединены с соответствующими выходами блока управления, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вычисления коэффициентов ФурьеХаара функций двух переменных, в не-. го введены блок регистров, содержащий матрицу 2"x2" регистров сдвига, второй блок сумматоров-вычитатехей, блок умножителей, содержащий матрицу из 2 х2" умножителей, первые 2

t1 и н. входов которого соединены с 2" выходами второго блока сумматоров-вычитателей, вторые 2 входа блока умножителей соединены с соответствующими выходами блока управления, выход которого подключен к управляющему входу цифрового интегратора, при этом 2 входов блока регистров соединены с 2" выходами первого блока сумматоров-вычитателей, 2 управляющих входов блока регистров подключены к соответствующим выходам блока управления, а 2" выходов блока регистров соединены с 2" входами второго блока сумматоров-вычитателей, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

v 579623, кл. G 06 F 15/34, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

484523, кл. G 06 F 15/34,1974 (прототип) .

742952

Составитель А. Баранов

Редактор Н,Данилова Техред И. Асталош Корректор Г,Решетник

Эакаэ 7987/2 Тираж 75l Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Филиал ППП Патент, r.ужгород, ул, Проектная, 4