Устройство для вычисления коэффициентов фурье

 

Союз Советскик

Социапистичесиик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ к лвто1 ском свиднильству (i i) 894? 18 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 230480 (21) 2920154/18-24 с присоединением заявки,%(23) Приоритет (51) M. Кл.

G 06 F 15/332

1ооударствениый комитет но данаи изобретений и открытий

Опубликовано 30.1281 Бюллетень № 48 (53) УДК681. 3 (088.8) Дата опубликования описания 30,1281

М.Д. Генкин„ В.С. Голубев, А.Я. Кун

В.И. Шагурин и Ю.И. Щетини (72) Авторы изобретения

Государственный научно-исследовате машиноведения им. акад, Благонравова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИС.ПЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ

ФУРЬЕ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для вычисления коэффициентов

Фурье - преобразования последовательности цифровых отсчетов сигнала.

Известны устройства, использующие способы определения коэффициентов

Фурье преобразования, основанные на пропускании сигнала через фильтр или методом быстрого преобразования

Фурье 11).

Недостатками известного устройства являются относительно высокие затраты оборудования и низкое быстро действие, обусловленные сложной процедурой получения действи-,ельных и мнимых коэффициентов Фурье.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для вычисления коэйшициентов Фурье 2).

Для вычисления коэффициентов

Фурье известное устройство требует выполнения сложных вычислитвльных процедур, что приводит к низкому быстродействию и значительным аппаратурным затратам. Кроме того, известное устройство имеет ограниченные функциональные возможности.Оно не обеспечивает получения всех коэффициентов фурье: действительного, мнимого, модуля и фазы, а также не позволяет одновременно получить корреляционные характеристики исследуемого сигнала.

Цель изобретения -уменьшение затрат оборудования и повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для вычисления коэффициентов Фурье, содержащее фильтр, блок формирования опорного сигнала и блок управления, вход которого соединен с первым выходом блока формирования опорного сигнала, вход которого является входом настройки устройства, информационный вход устройства соединен с информаци894718

50 онным входом фильтра, дополнительно введены два сумматора и два умножителя, причем информационный вход устройства соединен с первыми входами сумматоров, выходы которых соединены с первыми информационными входами соответствующих умножителей, выходы которых являются первым и вторым выходами устройства, второй и третий выходы блока формирования опор- tî ного сигнала соединены соответственно со вторыми входами первого и второго сумматоров, второй выход блока управления соединен со входами синхройизации умножителей, вторые информационные входы которых подключены к выходу фильтра.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — блок управления. 20

Устройство содержит фильтр 1, блок 2 формирования опорного сигнала, блок 3 управления,два сумматора

4 и.5, два умножителя 6 и 7. Блок

2 формирования опорного сигнала содержит генератор 8 опорных сигналов, управляемый делитель 9 и двухразрядный распределитель !0 импульсов.

Кроме того на схеме обозначены вход 11 устройства, выходы 12 и 13, а также входы 14 делителя 9.

Блок 3 управления содержит генератор 15, делитель ",б,счетчик 17 и регистр 18, В качестве блоков 4 и 5 в частном случае могут быть использованы корреляционные счетчики, в качестве фильтра - фильтр с аналоговым выходом, а в качестве умножителей - цифроаналоговые преобразователи.

Устройство для вычисления коэффициентов Фурье-преобразования работает следующим образам, Входной сигнал подается на вход

11 устройства. Генератор опорного сигнала 7 обеспечивает получение двух сигналов, сдвинутых по фазе íà fC(2, и управляющего сигнала для запуска блока 3 управления. В случае выполнения сумматоров 4 и 5 для вычисления корреляционных функций на корреляционных счетчиках, в качестве сигналов, сдвинутых на Ф(2, можно использовать логические сигналы.

При этом генератор 8 обеспечивает на. своем выходе формирование импульсов с постоянной частотой.Для получения требуемой частоты импульсов, связанной с. частотой исследуе мой гармоники входного сигнала, импульсы с выхода генератора 8 пропускают через управляемый делитель

9, на управляющие входы которого подается код, характеризующий частоту исследуемой гармоники. Для перестройки устройства на другую частоту код, задаваемый на входы 14, может изменяться. Импульсы с выхода делителя 9; имеющие ч-стоту, в постоянное число раз превышающую заданную частоту исследуемой гармонической составляющей,. поступают на входы блока 3 управления и узла 10, формирующего опорные с èãíàëû,s качестве которого для данного конкретного случая можно использовать двухразрядный распределитель,на выходах которого логические сигналы сдвинуты на четверть периода. Этими сигналами управляются сумматоры 4 и 5 для вы исления корреляционных функций, выполненные на корреляционных счетчиках, которые в зависимости от значения этих управляющих сигналов и знака входного сигнала прибавляют (или вычитают) единицу на каждом из отсчетов к величине, зафиксированной счетчиком. Таким образом, на выходе сумматоров 4 и 5 информационные сигналы представляют собой коэффициенты корреляции исследуемого сигнала с двумя опорными сигналами, сдвинутыми на

1ф . В случае использования корреляционных счетчиков эти информационные сигналы имеют форму цифрового кода, подаваемого на цифровые входы умножающих цифроаналоговых преобразователей, используемых в качестве умножителей 6 и 7. На аналоговые входы в этом случае подается сигнал с выхода фильтра, представляющий собой значение модуля гармонической составляющей, выделяемой фильтром 1 из исследуемого сигнала, поданного на вход 11. Настройка фильтра на требуемую частоту осуществляется. сигналом, подаваемым на управляющий вход фильтра 1 от блока 3 управления 3, в котором он формируется из сигналов, подаваемых на вход этого блока от блока 2 формирования опорного сигнала. Кроме того, в моменты, конда требуется получение входной информации, блок 3 управления формирует разрешающий сигнал, подаваемый на управляющие входы умножителей 6 и 7, которые по этому сигналу обеспечивают проведение опе894718

13 рации умножения коэффициентов корреляции, полученных сумматорами 4 и 5 корреляционных функций, на модуль, получаемый на выходе фильтра 1

Таким образом, на выходах 12 и 13 формируются сигналы, представляющие собой мнимый и действительный коэффициенты Фурье-преобразования. Одновременно на выходе фильтра 1 формиру ется сигнал, характеризующий модуль составляющей, а на выходах сумматоров 4 и 5 корреляционных функций сигналы соответствуют коэффициентам корреляции исследуемого и опорного сигналов, т.е. характеризуют фазовые соотношения между этими сигналами.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его реализации позволяют получить модуль,действительный и мнимый коэффициенты фурье, а также коэффициент корреляции иссле дуемого сигнала относительно опорного при,относительно высоком быстро действии и сравнительно низких аппаратурных затратах.

Формула изобретения

Устройство для вычисления коэффициентов Фурье, содержащее фильтр, .блок формирования опорного сигнала и блок управления, вход которого соединен с первым выходом блока формирования опорного сигнала, вход которого является входом настройки устройства, информационный вход устройства соединен с информационным входом .Фильтра, о.т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью уменьшения затрат оборудования и повышения быстродействия, в него введены два сумматора и два умножителя, причем информационный вход устройства соединен с первыми входами сумматоров, выходы которых соединены с первыми информационными входами соответствующих умножителей, выходы которых

% являются первым и вторым выходами устройства, второй и третий выходы блока формирования опорного сигнала соединены соответственно со вторыми входами первого и второго сумматоров, 6 второи выход блока управления соединен со входами синхронизации умножителей, вторые информационные входы которых подключены к выходу фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Патент Японии М 50-36546, кл. 97/8/ Е2, кл. С 06 G 7/19, опублик. 1969.

2. Патент Японии У 50-36547, кл.97/8/ Е2, кл. G 06 G 7/ 19, опублик. 1969 (прототип).

894718

К умножителям би 7

Составитель В. Аедоницкий

Редактор Jl. Пнелинская Техред Корректор А. Ференц

Подписное

Заказ 11491/79 Тираж 748

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Иа улра5ляющои д х О У ф и .Рь Рт/Ри