Устройство для дискретного преобразования фурье

 

Изобретение относится к устройствам аиалого-дискретного Фурье-преобразования и может быть использовано в аппаратуре предварительной об - работки информации на основе дискретного Фурье-преобразования в измерительных системах многоцелевого назначения . Цель изобретения - расширег ние области применения за счет расширения анализируемого диапазона спектра частот исследуемых сигналов при неизменной частоте их спектретизации. Устройство содержит элементы задержки, аналоговые фильтры, генератор тактовых импульсов, счетчик, ключ, цифровой фильтр, цифроаналоговый полосовой фильтр, блок упорядочения кодов гармоник, блок обработки и элементы И. Б данном устройстве реализована возможность разделения, промимикрированных частот и определе-; ние истинных значений и номеров получаемых гармоник, что позволяет достигнуть цели изобретения. 7 ил. с S ел to со о 00 4: СХ)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (5)) 4 G 06 F 15/332

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

h4, CO

@ate

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ (21) 3756862/24-24 (22) 18.06.84 (46) 15 ° 02.87. Бюл. У 6 (72) С. Г. Алексеев, М. Б. Беляев и В. В. Шутяев (53) 681.32(088.8) (56) Хэмминг В. Р. Численные методы для научных работников и инженеров.

И.: Наука, 1968, Хэмминг P. В. Цифровые фильтры, М.: Сов. радио, 1980, с. 25. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИСКРЕТНОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ (57) Изобретение относится к устройствам аналого-дискретного Фурье-преобразования и может быть использовано в аппаратуре предварительной об работки информации на основе дискретного Фурье-преобразования в измерительных системах многоцелевого назначения. Цель изобретения — расшире-. ние области применения за счет расширения анализируемого диапазона спектра частот исследуемых сигналов при неизменной частоте их спектретизации. Устройство содержит элементы задержки, аналоговые фильтры, генератор тактовых импульсов, счетчик, ! ключ, цифровой фильтр, цифроаналоговый полосовой фильтр, блок упорядочения кодов гармоник, блок обработки и элементы И. З данном устройстве реализована возможность разделения, промимикрированных частот и определе-, ние истинных значений и номеров получаемых гармоник, что позволяет достигнуть цели изобретения. 7 ил.

1290348

1 А = а,.+) а к К 2М)-к

4=1 (4) 2

В = Ън+ -Ък

4=1

1 A„а„+ а . + а

2144 -к 2М)+К

1 (5) 4

4 1

Щ-1 а

i-o

2k-1 р

ji у. cos — ik

i N I

А

В = b к к

sin — ik (1)

Ъ

) для случая f + 2Г (6) (2) 4» 1 В„m Ъ„.

f .

Изобретение относится к устройствам аналого-дискретного Фурье-преобразования и может быть использовано в аппаратуре предварительной обработки информации на основе дискретного Фурье-преобразования в измерительных системах многоцелевого назначения.

Цель изобретения — расширение области применения за счет расширения анализируемого диапазона спектра частот исследуемых сигналов при неизменной частоте их спектретизации.

Выражения для коэффициентов ряда

Фурье, построенного по 2N дискретным значениям входного сигнала y(t), при .соблюдении условия f 2Е„ и случая

f 2 ь, имеют различный вид; для случая f + 2f

К Х 4» 2N4 к 2ЙJ+к

4 а где k = 1,, N-1.

Второе слагаемое в выражении (2) показывает наличие частотных искажений коэффициентов ряда Фурье, вызванных мимикрией частот. Выражение . (2) однозначно определяет истинные

М значения и номера гармоник (для 1

>N), лежащих в полосах частот (N, 2Nlа .. ° ((2-l)N ХЯ), которые про° мимикрировали с k-й гармоникой. (k -N-1), лежащей в полосе частот (.О, N).

Рассмотрим, какие условия являются достаточными для разделения наложенных частот.

Используя выражение (2).определим составляющие k-й гармоники ряда Фурье с учетом мимикрии частот.

Сигнал y(t) не содержит гармоник с номерами, превышающими значение N, т.е. сигнал лежит в частотном диапазоне („. О,Й) и выполняется условие

f Ъ2йь

А; ° а; (3) 2

Сигнал y(t).содержит гармоники, лежащие в частотных диапазонах ГО,N) и (N,2N), случай f <2f ь

f0

Сигнал y(t) содержит гармоники, лежащие в частотных диапазонах (0>N)

t m,, 2 N ), (2N, ЗИ ), также случай

f с2

15 а

20 В„= Ъ„+ Г -Ъ„; +) Ъ

Сигнал y(t) содержит гармоники, лежащие в частотных диапазонах (0,1)) !

25 ГН, 2Н), (2Н, ЗИ), (ЗН, 4И), также случай f <2f ь

%

А = а + а . + а

2й)-К Х- . 2Й4+К

30 j=l 4=т а

1 2

В„= Ъ„+ Ъ,Д,.„+ Ъ

Сигнал у(С) в общем случае содержит гармоники, лежащие в частотном диапазоне (О, 2ХН 3, случай f с 2 f ь

21 — четное число

2t а аА: а +Га +Г а

40 к к ) 2Н4 к ) 2н4+к )

j-=1 4=1 (8 с-с

В„:= Ъ, + -Ъ . + Ъ„;,„

45 Сигнал y(t) в общем случае содержит гармоники, лежащие в частотном диапазоне (О, (21fl)N ), случай f с 2f (22+1 - нечетное число по

2(+ t ф . (А =* а + а, + а к к 2а44 к 2Nj++K (8)

Ъ +сЪ + Ъ

4=! 4=1

При совместном рассмотрении выражений (8, — (3) очевидно, что разность выражений (8) и (7} однозначно определяет все значения гармоник сигнала. принадлежащих только интервацу часt t-1

К К 2Nitk ((!2 )+ (-1) К е (9) t —  — (- ) Ьям,ц1(п2) ()с 1 к где 2N int(t /2) + (-1) k однозначно определяет истинный номер выделяемых 15 гармоник (из числа промимикрированных) в ряду Фурье.

Рассмотрим ситуацию, когда сигнал

y(t) представлен выборкой мгновенных значений объемом 2 N = 8. Учитывая 20 наличие мимикрии частот, в соответствии с (2) распишем составляющие k-й гармоники Фурье-преобразования, например для К=З, при Х=З, где I — количество выборок объемом 2 N, соот- 25 ветствующих частотным диапазонам (О, mN7, m = 1, 3, (О, N): А =а,; В =Ь (О, 2И7: А = aç+aü Вз Ь,-Ь

С О, 3117: А, =а +а,+а, (10)

B Ъ Ь+Ъ.35 (9) определим номера козффициВ соответствии с истинные значения и ентов Фурье:

N 7: A = a int(i>) + (1 ) =а; 40 (N, 2N): A A = a =a; (11) (2Б, ЗИ): А-А = а

45 (N, 2И): В В = Ь; (12)

l2N 3N7: B

В результате получаем однозначное разделение промимикрированных частот. 5

Таким образом обеспечивается получение ряда Фурье в полосе частот 1 О, 1N) без повышения частоты временной дискретизации в Х раз.

3 12903 тот Г 2ХН, (2I+1 ) N ), и распространяя последовательно эту операцию на выражения (7) -(3) можно получить все значения гармоник сигнала, однозначно лежащих в интервалах частот 5 (2Х-1)N, 21N,... О, N

Для произвольного Х имеем

48 4

На фиг. l представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2— схема цифроаналогового полосового фильтра; на фиг. 3 — схема блока упорядочения кодов гармоник; на фиг. 4— схема узла постоянной памяти, фиг. 5— схема первого дозатора числа импульсов; на фиг. 6 — схема второго дозатора числа импульсов; на фиг. 7 блок-схема алгоритма определения номера гармоники.

На фиг. 1 обозначено: информационный вход 1, элемент 2 задержки, аналоговые фильтры 3, 4 и 5 (с полосами частот от нулевой до f ь

2f 1f соответственно), генераь тор 6 тактовых импульсов (с частотой следования 2f ), счетчик 7, ключ 8, ь цифровой фильтр 9, цифроаналоговый

10 полосовой фильтр (ЦАПФ) с входами 11-16 сигналов-эквивалентов составляющих гармоник, выходом 17 сигналов гармоник, блок 18 упорядочения кодов гармоник с входами 19, выходами 20, 21 сигналов управления, выходом 22, входами 23, 24 и 25 управления, блок 26 обработки, элементы

И 27 и 28, элемент 29 задержки, вход

30 сигнала, запуска.

На фиг, 2 обозначено: цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 31, 32, разностные элементы 33, 34, квадраторы 35, 36, аналоговый сумматор 37, На фиг. 3 обозначено: коммутатор

38, аналого-цифровой преобразователь

39, узел 40 памяти, узел 41 постоянной памяти с входами 42-46 и выходами 47, 48, элемент И 49, формирователь импульсов 50, элемент задержки

51, элементы ИЛИ 52 и 53, элементы

И 54, 55, элементы 56-58 задержки, элементы И 59-60, формирователи импульсов 61 и 62, элемент ИЛИ 63, триггер 64, счетчик 65, элемент

НЕ 66.

На фиг. 4 обозначено: элемент задержки 67, генератор 68 тактовых импульсов, триггер 69, элементы И 7073, элементы ИЛИ 74-76, счетчик 77, триггеры 78 и 79, блок 80 регистров, реверсивный счетчик 81 адреса, элементы И 82, 83, триггер 84, элементы

ИЛИ 86-88, триггеры 89, 90, первый дозатор 91 числа импульсов с входами

92-96 и выходами 97 и 98, второй дозатор 99 числа импульсов с входами

100-1О2 и выходами 103 и 104, элементы НЕ 105-107, формирователь импульсов 108, элемент 109 задержки.

0348

5 . 129

На фиг. 5 обозначено: элемент 110 задержки, триггер 111, элемент

И 112, элемент ИЛИ 113, формирователь 114 импульсов (двухразрядный) счетчик 115, суммирующий счетчик

116, блок 117 регистров, нычитающий счетчик 1 18, элемент ИЛИ 119, элементы 120 и )21 задержки, формирователь импульсов 122, элемент И 123, триггер 124, элемент ИПИ 125, На фиг. 6 обозначено: элементы

126-128 задержки, суммирующий счетчик 129, блок 130 регистров, вычитающий счетчик 131, элементы ИЛИ 132, и 133, элемент 134, формирователь

135 импульсов, триггер 136.

Устройство работает следующим образом.

По внешнему сигналу запуска (вход

30) блоки устройства переключаются в исходное состояние и с задержкой в элементе 2 деблокируется ключ 8. Импульсы дискретизации генератора 6 начинают поступать в цифровые фильтры (ЦФ). При этом выполняется 2 1!1 отсчетов измеряемой величины. Количество отсчетов задают емкостью счетчика 7 ° После начала последнего отсчета выходной сигнал счетчика 7 блокирует ключ 8 и начинается обра-. ботка полученных данных во всех ЦФ

9. В результате обработки получают коды А„, В„ составляющих гармоник— дискретного Фурье-преобразователя в соответствии с выражением (3), которые хранятся в памяти ЦФ. Количество ЦФ равно 1!1 в соответствии с изложенным вьппе алгоритмом.

После завершения обработки и за" поминания кодов ЦФ на выходе элемента И 27 формируется соответствующий единичный сигнал, который передается в блок 18 упорядочения кодов гармоник. По этому сигналу блок 18 переключается в исходное состояние, после чего формируется на выходе 20 сигнал управления, которым из памяти всех ЦФ считываются в выходные ре-! гистры ЦФ коды гармоник А,, B...,,„

A.. В,, где верхние индексы (р характеризуют номер канала полосы частот анализа, заданных аналоговыми фильтрами 3, 4 и 5. Гармоники В„ соответствуют синусным, А„ — косинусным составляющим ряда разложения.

f5

6 ния сигналов управления (считывания) с выхода 20 блока 18 появляются по-!. следовательно коды гармоник от А и ! ! !

В! до А ц и Тм . Соответственно равные истинные гармоники а, и Ь в соответствии с выражением (3) и вьппеприведенным примером разложения.

На выходах остальных ЦФ, начиная со второго, по сигналу считывания блока 18 устанавливаются коды наложенных гармоник А„и В„, где j

= 2, I. По первому сигналу считыва.> J ния появляются коды А, и В,.

Для разделения наложенных гармоник в каждом из частотных каналов анализа использованы цифроаналоговые полосовые фильтры 10, схема которого представлена на фиг. 2. Коды, соответствующие смесям синусных и косинусtt !! ных составляющих гармоник, поступают по двум различным входам ЦАПФ на соответствующие ЦАП 31 и 32 в каждом полосовом фильтре, где преобразуются в эквивалентные напряжения. Далее, операции разделения сигналов напряжения на сигналы, которые эквивалентны отдельным гармоническим составляющим спектра, выполняются в соответствии с выражением (4) и рассмотренным примером. Для этого используются разностные элементы 33 и 34 в каждом полосовом фильтре и далее квадрированием и суммированием известным образом определяются квадраты коэффициента (далее коэффициенты) гармоник. Эти гармоники в аналоговом виде представляются на выходах 17 всех полосовых фильтров.

По каждому сигналу конца установления кодов на выходах ЦФ, формируемому элементом И 28, с задержкой по времени в элементе 29, необходимой для обработки сигналов в полосовых фильтрах, выполняются последователь-:. ный опрос и обработка блоком 18 выходных сигналов полосовых фильтров.

Блок 18 работает следующим образом.

0н переключается в исходное состояние с появлением на входе 23 блока ,18 сигнала конца обработки данных цифровыми фильтрами. По этому сигналу элементом 62 блока формируется сигнал для сброса в нулевое состояВ первом канале оч сутствует эффект наложения частот и на выходе ЦФ с входным фильтром 3 по мере поступление АЦП 39, блока памяти 40, элементов блока формирования номера гармоники, триггера 64 и счетчика 65.

Сброс перечисленных элементов и уз12903 лов выполняется только один раз по упомянутому сигналу с началом выделения отдельных гармоник. Сигналом формирователя 61 переданным на выход 20 блока, переключаются также в исходное состояние сканатор и ряд элементов блока 41. В последующем формирование сигнала сброса сканатора и элементов блока 41 производится перед каждым новым циклом опроса 10 цифровых фильтров 9, В исходном состоянии сканатора открыт его первый канал; а сигнал на его выходе, к которому подсоединен элемент И 54, равен нулю. Единичное значение этого сигнала является признаком включения последнего канала сканатора. Сигнал на выходе 20 блока 18 передается в цифровые фильтры в качестве сигнала считывания. После установления сигна-20 лов на выходе цифроаналоговых полосовых фильтров, с появлением сигнала на входе 24 блока 18 переключается триггер 64 и деблокирует элемент

И 59. Одновременно по изменению выходного сигнала триггера формирователем 62 формируется сигнал запуска

AtgI. После конца цикла аналогоцифрового преобразования и формирования номера гармоники блоком 41 на элемент-З0

И 49 поступают соответствующие еди .ничные сигналы. С поступлением последнего из этих сигналов элементом

50 формируется сигнал записи (передается на вход 46 блока 41) кода номе- 35 ра гармоник, по которому в регистр адреса блока 40 памяти из счетчика адреса блока 41 считывается номер гармоники. Этот номер является адресом ячейки памяти, в которую с за- 40 держкой в элементе 51 считывается из АЦГ1 код соответствующей гармоники.

Сигнал записи, формируемый элементом 50, с задержкой в элементе. 58 передается через деблокированный 45 элемент И 59 и переключает выход коммутатора на второй вход (канал). Одновременно этот сигнал поступает в блок 41 (вход 45) для начала формирования номера следующей гармоники, а ,с задержкой по времени в элементе 57, необходимой для переключения сканатора, передается через элемент

ИЛИ 52 на запуск АЦП.

Далее кодирование, формирование номеров гармоник, запись данных в блок памяти и переключение сканатора повторяются циклически вплоть до

48 8 включения последнего 1-го канала сканатора. С включением последнего канала сканатора на его соответствующем выходе появляется единичный сигнал, которым деблокируется элемент И 54. Сигнал записи данных последнего канала в блок памяти с выхода элемента временной задержки 51 через деблокированный элемент И 54 и элемент ИЛИ 53 передается на выход

20 блока 18. Этим сигналом в блоке

18 соответствующие элементы блока 41 переключаются в состояние, необходимое для начала текущего цикла определения номеров гармоник, сканатор переключается на первый и одновременно, по сигналу с выхода элемента И 54, переданному через элемент ИЛИ 63, переключается в нулевое состояние триггер 64. блокируя элемент И 59 для передачи сигнала переключения сканатора и запуска АЦП. Для этого сформированный элементом 50 импульсный сигнал задерживается в элементе

58 до момента блокирования элемента

И 59.

Сигнал с выхода 20 блока 18 в качестве сигнала считывания передается в цифровые фильтры 9 и начинается очередной цикл выделения гармоник описанным способом. Сигнал начала каждого из этих циклов, поступающих на вход 24 блока 18, подсчитывает в этом блоке счетчик 65, емкость которого равна N — количеству кодированных значений смесей гармоник, хранящихся в памяти каждого цифрового фильтра. С переполнением счетчика в

N-м цикле с его завершением по сигналу, сформированному элементом 50, переданному через предварительно деблокированный единичными сигналами на выходах счетчика 65 и сканатора элемент И 60 и элемент ИЛИ 63 триггер 64 переключается в исходное нулевое состояние. В этом же цикле с появлением единичного сигнала пере/ полнения счетчика 65 инвертированным значением этого сигнала блокируется элемент И 55, что исключает появление в последующем на выходе 20 сигнала обращения в памяти цифровых фильтров до начала очередного цикла работы всего обнаружителя в целом (по сигналу запуска на входе 30).

Сигнал с выхода 21 блока 18 в качестве сигнала готовности передается

9., 12 в блок обработки 26, реализующ и требуемый алгоритм обнаружения. В процессе реализации этого алгоритма блок 40 служит внешней памятью блока обработки 26, обращение к которому выполняется по сигналам считывания (вход 25 блока 18), а коды пересылаются через выход 22 блока 18.

Блок формирования номера гармоники работает следующим образом.

По сигналу окончания обработки данных цифровыми фильтрами (выход элемента И 27 на фиг. 1),переданному на вход 23 блока 18 и далее на вход

44 данного блока 41 все триггеры, счетчики 77 и 81 и дозаторы 91 и 99 переключаются в исходное нулевое состояние. При этом триггеры блокируют все элементы И, кроме элемента И 82, сигнал триггера 79 на входе которого является единичным. Сигнал переполнения на выходе счетчика 77 и сигнал на выходе 48 блока 41 равны при этом нулю. Далее сигнал с выхода элемента

ИЛИ 53 передается на вход 42 и с задержкой в элементе 56 — на вход 43 блока 41. Сигнал по входу 42 блока

41 в первом цикле опроса и обработки сигналов полосовых фильтров подтверждает исходное состояние триггеров и счетчиков блока, а в последующих циклах, вплоть до N-го, переключает указанные элементы в исходное состояние.

Сигнал, поступивший на вход 43 блока 41 с задержкой по времени в . элементе 56 относительно сигнала на входе 42, необходимой для переключения в исходное состояние триггеров и счетчиков блока, передается на вход

94 дозатора 91 и вход 102 дозатора

99, а также переключает в единичное . состояние триггер 89 и с задержкой в элементе 67 — триггер 69, При этом деблокируются .элементы И 70, 83 и 85.

Задержка переключения триггера 69 элементом 67 необходима для предварительной передачи сигнала с входа

43 блока в доваторы, B которых этот сигнал переключает ряд элементов дозаторов в исходное состояние, необходимое для выполнения каждого из циклов.

Через деблокированный элемент . И 70 импульсы генератора 68 передаются в дозаторы. Номер (адрес) теку щей гармоники определяют в соответствии с блок-схемой алгоритма, приведенной на фиг. 7. Значения i форми90348 10 руются доватором 99, а значения 2 i —дозатором 91, и записываются в реверсивный счетчик 81, формирующий теку" щие адреса P гармоник. Исходное -значение Р=О устанавливается по сигналу на входе 44 один раз переключением соответствующих элементов дозаторов, а значения Р=О устанавливается перед началом каждого очередного цикла сбросом счетчика 81 адреса сигналом входа 42 блока 41, В первом цикле с деблокированием элемента И 70 дозатор 99 по импульсам генератора 68 формирует число импульсов i=1 которое с выхода 103 дозатора через предварительно деблокированный элемент И 85 и через элемент ИЛИ 74 поступит на суммирующий вход счетчика 81. Тем самым в счетчике будет сформирован номер (адрес) первой гармоники. Окончание выдачи дозы импульсов с выхода дозатора в реверсивный счетчик фиксируется появлением нулевого сигнала (перепад сигнала 1-0) на выходе 104 дозатора.

Этот сигнал переключает триггер 90, выходной сигнал которого изменяется при этом с нулевого на единичный и поступает в элемент И 49 блока 18

30 (фиг. 3). С появлением единичного сигнала на выходе элемента И 49 (после завершения цикла преобразования в АЦП) сформированный элементом

50 импульс передается обратно в блок

41 на его вход 46 в качестве сигнала переписи числа из счетчика 81 блока (см. фиг. 1) через блок 80 в адресный регистр блока 40 памяти (фиг. 3).

Одновременно со считыванием числа из счетчика 81 (фиг. 4) сигнал счигывания со входа 46 блока переключает в нулевое состояние триггер 90 (сигнал на выходе 48 блока становится при этом нулевым).

Одновременно с переключением сканатора на второй канал сигнал переключения с выхода элемента И 59 (фиг. 3) поступает на вход 45 блока 0 41, По этому сигналу (фиг. 4), пе- . реданному на вход 96 дозатора 91 на- 1 чинается формирование дозы импульсов

2i=2. Одновременно сигнал на входе

45 через деблокированный элемент: И 83 переключает триггер 84, который, в свою очередь, деблокирует элемент

И 71 (на другом входе этого элемента установлен единичный сигнал — результат инвертирования элементом N5 ну48 12

С поступлением импульса переписи на вход 46 блока 41 одновременно со считыванием адреса гармоники триггер

90 переключается в исходное состоя- ние и на выходе 48 устанавливается нулевой сигнал. Содержимое счетчика

77, равное 2N, остается на этом шаге цикла без изменения.

С поступлением на вход 45 очередного импульсного сигнала начинается очередной (в данном случае третий) шаг цикла. По этому сигналу дозатор

91 начинает вновь формировать дозу импульсов 2i = 2, которая теперь передается через деблокированный элемент И 72 на суммирующий вход счетчика 81. В момент окончания выдачи этой дозы появляется соответствующий сигнал на выходе 98 дозатора 91, которым переключатся триггер 90 и триггер 79. Выходным сигналом триггера. 79 (перепадом 0-1) переключится на этом шаге цикла и триггер 78, изменение выходного сигнала-которого с нулевого на единичное значение деблокнрует элемент И 73. Поэтому с появлением единичного сигнала на выходе 48 блока и соответствующего импульса переписи адреса (адрес на этом шаге Р=Р.+ 2i = 2N+1) этим импульсом переписи, переданным через деблокированный элемент И 73, на данном шаге цикла счетчика 77 будет сброшен в нулевое состояние. Импульс сброса счетчика 77 задерживается элементом

109 на интервал времени, необходимый для передачи кода адреса из реверсивного счетчика 81 в память, Одновременно импульсом, появившимся на выходе элемента И 73, триггер 78 вновь пепереключается в состояние, при котором блокируется элемент И 73. После сброса счетчика 77 элемент И 71 деблокируется выходным сигналом этого счетчика и импульсы генератора 68 вновь начинают поступать в реверсивный счетчик 81 для формирования адреса очередной (в данном случае четвер-. той) гармоники. Далее работа блока упорядочивания кодов гармоник повторяется аиалогично описанному выше в соответствии с внутренним циклом блок-схемы алгоритма.

11 12903 ,левого сигнала на выходе счетчика 77) и подготавливает к деблокированию элемент И 72. Через открытые элементы И .70 и 71 импульсы генератора 68 начинают поступать на суммирующий 5 вход реверсивного счетчика 81 и счетный вход счетчика 77. После прохождения 2И импульсов выходным сигналом счетчика 77 блокируется элемент И 71.

Одновременно выходным единичным сигналом счетчика 77 деблокируется эле-! мент И 82 и через вход 94 дозатора

91 разрешается выдача дозы импульсов

2i=2 на вычитающий вход реверсивного счетчика (через деблокированный элемент И 82, элемент И 72 при этом блокирован нулевым сигналом триггера

79). После вычитания из содержимого реверсивного счетчика 2i=2 в этом счетчике будет сформирован номер вто- 20 рой гармоники Р=Р +2N — 2i = 2N-1.

С завершением выдачи 2i импульсов дозатором 91 на его выходе 98 появится соответствующий сигнал с перепадом

1-0, который переключает триггер 79.

Элементы НЕ 106 и 107 обеспечивают согласование логических значений сигналов переключения триггеров 79 и

90, например по их счетным входам с периодом 0-1. Сигналом окончания выдачи дозы 2i через элемент ИЛИ 86 (сигнал на другом входе этого элемента ИЛИ ранен нулю) переключается также триггер 90 и на выходе 48 блока появляется единичный сигнал, действие 35 которого описано выше.

При упомянутом переключении триггера 79 блокируется элемент И 82 и деблокируется элемент И 72 единичным сигналом триггера 79, что позволяет 40 при обработке сигнала следующего канала (в данном случае сйгнала на тре,тьем входе коммутатора) передать дозу импульсов 2i (в данном цикле 2i =,2) на суммирующий вход счетчика 81.

55

Изменение выходного сигнала триггера 79 на счетном входе триггера

78 с единичного на нулевое значение не приводит к переключению триггера

78 и деблокированию элемента И 73 ° формирователь 108 сигнала обеспечивает в зависимости от типа использу, емого триггера 78 либо согласование логических значений сигнала его переключения по входу сброса, либо задержку этого сигнала. относительно момента сброса триггера 79 в исходное состояние.

После обработки сигнала последнего канала (Т-й шаг цикла) в блоке 41 (фиг. 3), до записи данных на этом шаге цикла в блок памяти 40, описанным выше образом формируется сигнал

13 12903 на выходе элемента И 54, переключающий триггер 64. При этом блокируется передача через элемент И 59 импульса на вход 45 блока 41, а элементы этого.áëîêà по сигналам на входах 42 и 43 переключаются в состояния, требуемые для организации начала следующего цикла описанным способом.

Первый дозатор 91 работает следующим образом. По сигналу окончания 1О обработки данных цифровыми фильтрами 9 (фиг. 1), сформированному элементом И 27 на входе 23 блока 18 упорядочивания кодов гармоник и переданному через вход 44 блока 41 формирования номеров гармоник и далее на вход 95 дозатора 91, в исходное состояние переключаются триггер 111, суммирующий счетчик 116 и триггер

124 первого дозатора. При этом блокируются элементы И 112 и !23. С появлением сигнала начала цикла на входе 93 первого дозатора сбрасывается в нулевое состояние счетчик 115 и с задержкой (необходимой для сброса

25 счетчика 115) в элементе 110 переключается триггер 111, выходным единичным сигналом которого деблокируется элемент И 112. Импульсы, вырабатываемые генератором 8, через вход 92 дозатора поступает в двухразрядный счетчик 115 (доза импульсов равна 2) и в счетчик 116. После подсчета двух импульсов сигналом переполнения счетчика 115 переключается триггер 111 и в элементе И 112 блокируется дальнейшая до конца цикла передача импульсов на счетчики 115 и

116.

Таким образом в счетчике 116 суммируются дозы по два импульса в каждом цикле.

Формирователь 114 необходим для согласования сигналов переключения триггера 111. С поступлением на вход

96 сигнала шага в цикле (начиная со второго шага) по этому сигналу сбрасывается нуль содержимое вычитающего счетчика 118 и с задержкой в элементе 120 (необходимой для упомянутого сброса) в вычитающий счетчик переносится через блок 117 элементов переписи содержимое суммирующего счетчика 116. Далее, с задержкой в элементе 121, необходимой для переписи, переключается триггер 124, выходной сигнал которого подготавливает к деблокированию элемент И 123.

48 14

С появлением на входе 94 сигнала переполнения счетчика 77 элемент

И !23 дозатора деблокируется и через него на вход вычитающего счетчика

118 начинают поступать импульсы со входа 92 этого дозатора. Одновременно эти импульсы с выхода элемента

И 123 передаются на выход 97 дозатора.

Когда содержимое счетчика 118 станет нулевым, сигнал на выходе элемента ИПИ 119 (его входы подсоединены к выходам ячеек счетчика) также изменится с единичного на нулевой.

Сформированным при этом в элементе

122 импульсом переключения триггер

124 и заблокирует элемент И 123.

Доза (количество) импульсов, передаваемых на выход 97 определяется в . каждом цикле содержимым суммирующего счетчика 116. На каждом шаге цикла работа дозатора происходит по сигналам, поступающим на входы 94 и 96 аналогично описанному. С приходом на вход 93 сигнала начала текущего цикла работы этого дозатора очередная доза импульсов суммнруется с накоплением в предыдущих циклах содержимым счетчика 116 ° Второй дозатор работает аналогично, но имеет более простую схему, так как количество дозируеMbIx им импульсов в KGz oM цикле увеличивается на один импульс, а доза импульсов, выдаваемая им на выход

103, формируется и выдается только на первом шаге каждого текущего цикла по сигналу íà его входе 101. Сигнал сброса, соответствующий окончанию обработки -данных цифровыми фильтрами, поступает во втором дозаторе на вход 102 и сбрасывает в нулевое состояние только суммирующий счетчик

129.

Сброс вычитающего счетчика 131 в нулевое состояние и переключение триггера, при котором деблокируется элемент И 133 и начинается формирование дозы импульсов, происходит по сигналу начала цикла, поступающему на вход 101.

Формула изобретения

Устройство для дискретного преобразования Фурье, содержащее генератор тактовьг< импульсов, выход которого подключен к первому входу ключа, выход которого подключен к входу окончания ввода информации первого блока преобразования Фурье и счетному входу счетчика, выход переполнения которого подключен к второму входу ключа, третий вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, вход которого объединен с входом., сброса счетчика и входом начальной установки первого блока преобразования Фурье и является входом запуска устройства, информационный вход кото- 10 рого подключен к входу первого аналогового фильтра, выход которого подключен к информационному входу первого блока преобразования Фурье, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с це1 лью расширения области применения за счет расширения диапазона анализируемых частот, в него введены 7. — 1 аналоговых фильтров (1 — число канадов), T-1 блоков преобразования Фурье, I цифроаналоговых полосовых фильтров, второй элемент задержки, два элемента

И и блок упорядочения кодов, причем выход ключа подключен к входу окончания ввода информации i-го (i = 2, Х)

25 блока преобразования Фурье, информационный вход которого подключен к выходу i-го аналогового фильтра, вход которбго подключен к информационному входу фильтра, вход запуска которого подключен к входу начальной установки .i-ro блока преобразования Фурье, выход окончания вычислений J-ro (J-= 2, 2), блока преобразования Фурье подключен к -му входу первого эле мента И, выход которого подключен к первому управляющему входу блока упо рядочения кода, )-ый информационный вхрд которого подключен к информаци,онному выходу )-го цифроаналогового полосового фильтра, информацибнные

;входы реальной и мнимой частей кото,рого подключены к выходам соответст. венно реальной и мнимой частей g-го блока преобразования Фурье, выход синхронизации которого подключен к

j-му входу второго элемента И, выход которого подключен к входу второго элемента задержки, выход которого подключен к второму управляющему входу блока упорядочения кодов, управляющий выход которого подключен к входу синхронизации g-го блока преобразования Фурье, а информационный выход блока упорядочения кодов является информационным выходом устройства, причем блок упорядочения кодов содержит коммутатор, три формирова"

l5 1290348 !6 теля импульсов, узел памяти, узел постоянной памяти, счетчик, триггер, три элемента ИЛИ, пять элементов И, четыре элемента задержки, элемент НЕ и аналого-цифровой преобразователь, информационный выход которого подключен к информационному входу, узел памяти, адресный вход которого подключен к первому выходу узла постоянной памяти, второй выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого подключен к входу первого формирователя импульсов, выход которого подключен к входам первого и второго элементов задержки, первому адресному входу узла постоянной памяти и первому вхо ду второго элемента И, выход которого подключен к первому входу первого элемента ИПИ, выход которого подключен к первому установочному входу триггера, выход которого подключен к входу второго формирователя импульсов и первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к второму адресному входу узла постоянной памяти, входу третье-, го элемента задержки и первому управляющему входу коммутатора, первый выход которого подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя, выход окончания пре образования которого подключен к второму входу первого элемента И, первый управляющий вход блока подI ключен к входу третьего формирователя импульсов, выход которого подключен к входам обнуления счетчика и узла памяти, третьему адресному . входу узла постоянной памяти, второму входу первого элемента ИЛИ, дервому входу второго элемента ИЛИ и входу сброса аналого-цифрового преобразователя, вход запуска которого подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно третьего элемента задержки и второго формирователя импульсов, выход первого элемента задержки подключен к управляющему входу узла памяти и первому входу четвертого элемента И, выход которого подключен к третьему входу первого элемента ИЛИ и второму входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу пятого элемента И, второму управляющему входу коммутатора, входу четвертого эле129 мента задержки и четвертому адресному входу узла постоянной памяти, пятый адресный вход которого подключен к выходу четвертого элемента задержки, второй управляющий вход блока подключен к второму устаноночному нходу триггера и счетному входу счетчика, выход переполнения которого подключен к нторому входу второго элемента И и нходу элемента НЕ, выход которого подключен к второму входу пятого эле0348 !8 мента И, выход которого является управляющим выходом блока, 1-м информационным входом которого является -й информационный вход коммутатбра, второй выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И и третьему входу второго элемента И, выход. второго элемента задержки подключен к второму нходу третьего зле10 мента И, а информационный выход узла памяти является информационным выходом блока.

1 290348

) 290348

1290348

Составитель А. Баранов

Техред Л.Сердюкова Корректор М. Пожо

Редактор 10. Петрушко

Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7904/48

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4