Генератор дискретных экспоненциальных функций



Генератор дискретных экспоненциальных функций
Генератор дискретных экспоненциальных функций
Генератор дискретных экспоненциальных функций
Генератор дискретных экспоненциальных функций
Генератор дискретных экспоненциальных функций
Генератор дискретных экспоненциальных функций
Генератор дискретных экспоненциальных функций
Генератор дискретных экспоненциальных функций

Владельцы патента RU 2371754:

Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное объединение "Сатурн" (RU)

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах передачи и обработки информации, при построении фильтров и функциональных преобразователей, в системах управления, а также для анализаторов и синтезаторов сигналов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет формирования комплексных дискретных экспоненциальных функций. Устройство содержит тактовый генератор, счетчики емкостью N, где N - размерность системы функций, умножитель, блок вычисления по модулю N, дешифратор, блоки элементов И, сумматоры, блок задания отсчетов тригонометрической функции, состоящий из источника напряжения, N умножителей напряжения, N нелинейных устройств с косинусоидальной характеристикой, N нелинейных устройств с синусоидальной характеристикой. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах передачи и обработки информации, при построении фильтров и функциональных преобразователей, в системах управления, а также для анализаторов и синтезаторов сигналов.

Известен генератор функций Уолша, содержащий генератор тактовых импульсов, два счетчика, элемента И и блок сумматоров по модулю два (см. авторское свидетельство СССР № 6574S8, кл. G06F 1/02, 1974).

Однако указанный генератор имеет сравнительно узкие функциональные возможности, что вызвано формированием только функций Уолша, которые имеют ограниченный набор значений периодов, равный 2n, а также недостаточное для многих применений число значений функций Уолша.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является генератор базисных функций, содержащий генератор тактовых импульсов, два счетчика по модулю N (где N - размерность системы функций), умножитель, блок вычисления по модулю N, дешифратор, N блоков элементов И, N-входовый сумматор и блок задания отсчетов тригонометрической функции, состоящей из источника напряжения, N умножителей напряжения, N нелинейных устройств с косинусоидальной характеристикой, N нелинейных устройств с синусоидальной характеристикой, N двухвходовых сумматоров, причем выход тактового генератора соединен со счетным входом первого счетчика по модулю N, выход переполнения первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, информационные выходы первого и второго счетчиков соединены с входами умножителя, выход умножителя соединен с входом блока вычисления по модулю N, выход блока вычисления по модулю N соединен с входом дешифратора, i-й выход дешифратора соединен с управляющим входом i-го блока элементов И, входы умножителей напряжения подключены к выходу источника напряжения, выходы i-х умножителей напряжения подключены к входам i-х нелинейных устройств с косинусоидальной характеристикой и i-х нелинейных устройств с синусоидальной характеристикой, выходы i-х нелинейных устройств подключены к входам i-х двухвходовых сумматоров, выходы которых являются выходами блока задания, отсчетов тригонометрической функции, информационный вход i-го блока элементов И соединен с i-м выходом блока задания отсчетов тригонометрической функции, выход i-го блока элементов И соединен с i-м входом N-входового сумматора, выход сумматора является выходом генератора (см. авторское свидетельство № 179544-1 от 23.10.89, кл. G06F 1/02).

Однако указанный генератор имеет узкие функциональные возможности, поскольку формирует только модели дискретных экспоненциональных функций и не способен генерировать комплексные дискретные экспоненциональные функции.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей генератора за счет формирования комплексных дискретных экспоненциональных функций.

Поставленная цель достигается тем, что в известный генератор, содержащий генератор тактовых импульсов, два счетчика по модулю N (где N - размерность системы функций), умножитель, блок вычисления по модулю N, дешифратор, N блоков элементов И, N-входовый сумматор и блок задания отсчетов тригонометрической функции, состоящий из источника напряжения, N умножителей напряжения, N нелинейных устройств с косинусоидальной характеристикой, N нелинейных устройств с синуносоидальной характеристикой, причем выход тактового генератора соединен со счетным входом первого счетчика по модулю N, выход переполнения первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, информационные выходы первого и второго счетчиков соединены с входами умножителя, выход умножителя соединен с входом блока вычисления по модулю N, выход блока вычисления по модулю N соединен с входом дешифратора, i-й выход дешифратора соединен с управляющим входом i-го блока элементов И, входы умножителей напряжения подключены к выходу источника напряжения, выходы i-х умножителей напряжения подключены к входам 1-х нелинейных устройств с косинусоидальной характеристикой и i-х нелинейных устройств о синусоидальной характеристикой, введены N дополнительных блоков элементов И и дополнительный N-входовый сумматор, причем i-й выход дешифратора соединен с управляющим входом i-го дополнительного блока элементов И, выход i-го нелинейного устройства с косинусоидальной характеристикой, являющийся выходом блока задания отсчетов тригонометрической функции, соединен с входом i-го блока элементов И, выход i-го нелинейного устройства с синусоидальной характеристикой, являющийся выходом блока задания отсчетов тригонометрической функции, соединен с входом i-го дополнительного блока элементов И, выход i-го блока элементов И соединен с i-м входом N-входового сумматора, выход которого является выходом формирования действительной части комплексной дискретной экспоненциальной функции, выход i-го дополнительного блока элементов И соединен с i-м входом дополнительного N-входового сумматора, выход которого является выходом формирования мнимой части комплексной дискретной экспоненциальной функции.

На чертеже представлена структурная схема генератора дискретных экспоненциальных функций.

Генератор дискретных экспоненциальных функций содержит тактовый генератор 1, счетчики 2 и 3 емкостью N (где N - размерность системы функций), умножитель 4, блок 5 вычисления по модулю N, дешифратор 6, блоки 7 элементов И, сумматор 8, блок 9 задания отсчетов тригонометрической функции, состоящий из источника 10 напряжения, умножителей 11 напряжения, нелинейных устройств 12 с косинусоидальной характеристикой, нелинейных устройств 13 с синусоидальной характеристикой, а также дополнительные блоки 14 элементов И и дополнительный сумматор 15.

Дискретные экспоненциальные функции (ДЭФ) можно представить в виде:

причем обе их переменные р и х принимают целочисленные значения р,х=0, 1, 2,…, N-1 так, что число функций в системе равно числу отсчетов каждой функции N. Вследствие этого, а также в силу линейной независимости ДЭФ, система ДЭФ является полной (см. Трахтман A.M., Трахтман В.А. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах. - М.: Сов. радио, 1975, с.54, соотношение 2.12).

Введем обозначение

при этом

Для частного случая N=8 матрица ДЭФ имеет вид

Поскольку ДЭФ являются N-периодическими функциями, то эту матрицу можно переписать с минимальными фазами, образующимися после вычитания из рх целого числа 2π

Система ДЭФ может определяться на любом интервале N как четном, так и нечетном. Например, при N=5 матрица ДЭФ с минимальными фазами имеет вид:

(см. Трахман А.М., Трахман В.А. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах. - М.: Сов. радио, 1975, с.56).

ДЭФ являются комплексными функциями (см. Трахман A.M., Трахман В.А. Основы теории дискретных. сигналов на конечных интервалах. - М.: Сов. радио, 1975, с.55).

Известный генератор базисных функций, являющийся прототипом (см. авторское свидетельство №1795441 от. 23.10.89, кл. G06F 1/02) обладает узкими функциональными возможностями, поскольку не может формировать комплексные ДЭФ, а генерирует всего лишь модели ДЭФ, которые имеют вид:

где М - означает модель дискретной экспоненциальной функции.

Однако в системах передачи и обработки информации, при построении фильтров, для анализа и синтеза сигналов необходимо использовать комплексные ДЭФ, имеющие в соответствии с (1) действительную и мнимую части. Задачу формирования комплексных дискретных экспоненциальных функций выполняет предлагаемый генератор дискретных экспоненциальных функций.

Генератор работает следующим образом. В исходном состоянии одноразрядный счетчик 2 по модулю N и одноразрядный счетчик 3 по модулю N сброшены в нуль.

Под действием импульсов с выхода генератора 1 тактовых импульсов, поступающих на вход счетчика 2, счетчик 2 последовательно меняет свое состояние из "0" в "N-1". В течение этого времени счетчик 3 по модулю N находится в состоянии "0". В результате на выходе умножителя 4 (например, для случая m=5) сформируется последовательность:

При поступлении на вход одноразрядного счетчика 2 по модулю N импульса с порядковым номером N счетчик 2 сбрасывается в нуль, а импульс с его выхода переполнения поступает на вход одноразрядного счетчика 3 по модулю N, который меняет свое состояние из "0" в "1". При поступлении на вход счетчика 2 последовательности импульсов с выхода генератора 1 тактовых импульсов на выходе перемножителя 4 сформируется последовательность:

Таким образом через N2 тактов работы генератора 1 тактовых импульсов на выходе умножителя 4 будет сформирована матрица:

При поступлении этих последовательностей на вход блока 5 вычисления по модулю N на его выходе сформируется матрица:

Дешифратор 6 преобразует одноразрядный N-ичный код в N-разрядный унитарный (унитарным называется такой код, в каждом наборе которого единичное значение принимает лишь один из разрядов).

Таким образом, дешифратор 6 осуществляет управление блоками 7 элементов И, которые в случае аналогового представления сигналов могут быть представлены блоками аналоговых ключей (см. положительное решение по заявке № 4751879/24 (129446) от 23.10.89, кл. G06F 1/02, стр.1).

Напряжение с выхода источника 10 напряжения, равное 2π, поступает на входы умножителей 11 напряжения. Коэффициент умножения i-го умножителя 11 напряжения равен Ki i-1/N, например, при N=5, K1=0, K2=1/5, К3=2/5 и т.д.

Таким образом, в случае N=5 на выходе умножителя 11.1 напряжения формируется 0, на выходе умножителя 11.2 - напряжение 2π/5, на выходе умножителя 11.3 - напряжение 4π/5, на выходе умножителя 11.4 - напряжение 6π/5, на выходе умножителя 11.5 - напряжение 8π/5.

Указанные значения напряжений поступают на входы соответствующих нелинейных устройств 12, имеющих характеристику Ивых=cosИвх, и на входы соответствующих нелинейных устройств 13, имеющих характеристику Ивых=sinИвх, выходы которых подключены к входам соответствующих блоков 7 элементов И и к входам соответствующих дополнительных блоков 14 элементов И.

В соответствии с управляющими сигналами, поступающими с выходов дешифратора 6 на управляющие входы блоков 7 и 14 элементов И, косинусоидальные составляющие ДЭФ подаются на входы сумматора 8, а синусоидальные составляющие ДЭФ подаются на входы дополнительного сумматора 15. Вследствие этого на выходе сумматора 8 формируется действительная часть соответствующей комплексной ДЭФ, а на выходе сумматора 15 - мнимая часть соответствующей комплексной ДЭФ в порядке построчного перебора элементов матрицы (6).

Например, в случае N=5 согласно (1) получаем отсчеты для формирования комплексных ДЭФ, представленные в таблице.

Отсчет Действительная часть Мнимая часть
W0 cos 0=1 sin 0=0
W1
W2
W3
W4

Соответствующая матрица номеров i, формируемых дешифратором 6, представляется в виде

Использование изобретения позволяет расширить функциональные возможности устройства, заключающиеся в формировании комплексных дискретных экспоненциальных функций посредством генерирования действительной и мнимой частей на соответствующих выходах генератора.

Генератор дискретных экспоненциальных функций, содержащий генератор тактовых импульсов, два счетчика по модулю N (где N - размерность системы функций), умножитель, блок вычисления по модулю N, дешифратор, N блоков элементов И, N-входовый сумматор и блок задания отсчетов тригонометрической функции, состоящий из источника напряжения, N умножителей напряжения, N нелинейных устройств с косинусоидальной характеристикой, N нелинейных устройств с синусоидальной характеристикой, причем выход тактового генератора соединен со счетным входом первого счетчика по модулю N, выход переполнения первого счетчика соединен со счетным входом второго счетчика, информационные выходы первого и второго счетчиков соединены с входами умножителя, выход умножителя соединен с входом блока вычисления по модулю N, выход блока вычисления по модулю N соединен с входом дешифратора, i-й выход дешифратора соединен с управляющим входом 1-го блока элементов И, входы умножителей напряжения подключены к выходу источника напряжения, выходы i-х умножителей напряжения подключены к входам i-х нелинейных устройств с косинусоидальной характеристикой и i-х нелинейных устройств с синусоидальной характеристикой, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет формирования комплексных дискретных экспоненциальных функций, в него введены N дополнительных блоков элементов И и дополнительный N-входовый сумматор, причем i-й выход дешифратора соединен с управляющим входом i-го дополнительного блока элементов И, выход i-го нелинейного устройства с косинусоидальной характеристикой, являющийся выходом блока задания отсчетов тригонометрической функции, соединен с входом i-го блока элементов И, выход i-го нелинейного устройства с синусоидальной характеристикой, являющийся выходом блока задания отсчетов тригонометрической функции, соединен с входом i-го дополнительного блока элементов И, выход i-го блока элементов И соединен с i-м входом N-входового сумматора, выход которого является выходом формирования действительной части комплексной дискретной экспоненциальной функции, выход i-го дополнительного блока элементов И соединен с i-м входом дополнительного N-входового сумматора, выход которого является выходом формирования мнимой части комплексной дискретной экспоненциальной функции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано в аппаратуре для создания тока в подземных или подводных токопроводах (кабелях, трубопроводах и других изолированных от среды проводниках), как при непосредственном подключении к ним, так и с помощью индукционной катушки.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может использоваться в устройствах спектрального анализа и связи для генерирования ортогональных сигналов.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для создания генераторного оборудования многоканальных систем связи. .

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для создания генераторного оборудования многоканальных систем связи. .

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к генераторам дискретных последовательностей, и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах, телевидении, телекоммуникационных системах при формировании ортогональных адресных последовательностей, а также в системах защиты информации.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам формирования дискретных ортогональных многоуровневых сигналов. .

Изобретение относится к области электросвязи, в частности к генераторам ортогональных функций, и может быть использовано для создания генераторного оборудования систем связи.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в аппаратуре сжатия информации в телевидении, многоканальной связи, телеметрии для представления в базисе Уолша различных сообщений и сигналов.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аппаратуре для создания тока в подземных или подводных токопроводах. .

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в стохастических функциональных преобразователях, стохастических вычислительных устройствах при вероятностном моделировании и стохастической обработке данных, а также в системах и сетях связи, в том числе, использующих технологию LTE

Изобретение относится к области электросвязи, в частности к генераторам ортогональных сигналов, и может быть использовано для создания генераторного оборудования многоканальных систем и сетей связи

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах передачи дискретной информации для формирования групповых носителей информации со свойством «не более одного совпадения» любой длины и сложных частотно-фазоманипулированных сигналов на их основе, характерной особенностью которых является возможность формирования автокорреляционной функции с единичным уровнем боковых лепестков

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для генерации случайной последовательности значений из заданного множества значений с требуемыми характеристиками генерируемой последовательности. Техническим результатом является создание генератора, обеспечивающего генерацию последовательности значений из заданного множества значений с учетом наличия вероятностной связи каждого очередного значения с предыдущим. Устройство содержит первый селектор-мультиплексор, второй селектор-мультиплексор, первый регистр, источник случайных чисел, оперативное запоминающее устройство, K≥2 блоков хранения границ интервалов, K блоков сравнения, шифратор приоритетов, N≥1 инверторов, второй регистр. 2 ил.

Изобретение относится к способам создания широкополосных случайных процессов с заданными собственными и взаимными спектральными плотностями мощности и может быть использовано в приборостроении, машиностроении, вычислительной технике для создания, в частности, многоканальных автоматических систем, в испытаниях на вибростойкость к воздействиям случайной вибрации. Техническим результатом является генерирование двух случайных сигналов с заданной функцией когерентности. Способ включает формирование во временной области по заданным спектральным плотностям Sx(f) и Sy(f) стационарных случайных сигналов x(f), y(t) в форме разложения Райса-Пирсона со случайными на каждой гармонике fi фазами Θi и Ωi, определяемыми методом случайной выборки случайной величины, одна из которых - Θi для сигнала x(t) равномерно распределена в диапазоне [-π, π], а другая - Ωi для второго сигнала y(t) определяется как сумма Ωi=Θi+Δφi случайной величины Θi и случайной величины Δφi, равномерно распределенной в диапазоне [-φi, φi], границы которого определяются через взаимную спектральную плотность Sxy(f) случайных сигналов x(t) и y(t). 1 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для генерирования широкополосных случайных стационарных сигналов с заданными собственными и взаимными спектральными плотностями мощности. Техническим результатом является генерирование двух случайных сигналов с заданной функцией когерентности. Устройство содержит однопроцессорный компьютер, программное обеспечения для формирования по заданным спектральным плотностям Sx(f) и Sy(f) случайных сигналов в форме разложения Райса-Пирсона со случайными на каждой гармонике fi фазами Θi и Ωi, определяемыми методом случайной выборки случайной величины, одна из которых - Θi для сигнала x(f) равномерно распределена в диапазоне [-π, π], а другая - Ωi для второго сигнала y(t), определяется как сумма Ωi=Θi+Δφi случайной величины Θi и случайной величины Δφi, равномерно распределенной в диапазоне [-φi, φi], границы которого определяются через взаимную спектральную плотность Sxy(f) случайных сигналов x(t) и y(t) с последующим выполнением процедуры ОБПФ, модуля цифро-аналогового преобразователя для перевода сформированных цифровых сигналов в аналоговые сигналы генератора. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к генераторам псевдослучайных функций (ПСФ), и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах, а также в системах защиты информации. Техническим результатом является повышение скорости вычисления псевдослучайной функции. Устройство содержит два входа для секретного ключа и входных данных, три регистра, сумматор по модулю p, блок вычисления обратного элемента по модулю p, умножитель по модулю p, блок возведения в степень по модулю p. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к формирователю дискретных ортогональных функций. Технический результат заключается в повышении помехоустойчивости формируемых дискретных ортогональных сигналов. Устройство формирования дискретных ортогональных многоуровневых сигналов содержит два коммутатора и блок задержки сигнала, причем пятый выход блока формирования функций Уолша подключен к управляющим входам первого и второго коммутатора, пятый и пятнадцатый выходы блока формирования функций Уолша подключены к верхнему и нижнему информационным входам первого коммутатора соответственно, пятый и тринадцатый выходы блока формирования функций Уолша подключены к верхнему и нижнему информационным входам второго коммутатора соответственно, выход второго коммутатора подключен к входу блока задержки сигнала, второй выход блока формирования функций Уолша подключен к управляющим входу третьего коммутатора, выходы первого коммутатора и блока задержки сигнала подключены к информационным входам третьего коммутатора, выход третьего коммутатора подключен к первым входам всех умножителей, выход i-ой функции Уолша блока формирования функций Уолша подключен ко вторым входам всех умножителей, выходы умножителей являются выходами формирователя дискретных ортогональных функций. 3 ил.

Изобретение относится к способу формирования последовательности импульсных сигналов, используя процессор, в частности, для системы калибровки системы измерения синхронизации венцов в турбомашине или другом вращающемся оборудовании. Техническим результатом является обеспечение возможности калибровки системы измерения синхронизации венцов в турбомашине. Способ содержит этапы, на которых: сохраняют множество элементов времени ожидания в блоке памяти, создают импульсный сигнал в блоке вывода сигнала во время по меньшей мере одного цикла процессора, считывают элемент времени ожидания из упомянутого блока памяти, создают нулевой сигнал в упомянутом блоке вывода сигнала для множества циклов процессора, полученных из упомянутого считанного элемента времени ожидания, подают сигналы, созданные в упомянутом блоке выходного сигнала для каждого цикла, в цифроаналоговый преобразователь и повторяют этапы создания импульсного сигнала, считывания элемента времени ожидания и создания нулевого сигнала для каждого импульсного сигнала в последовательности импульсных сигналов. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для формирования высокостабильных и высокоточных сигналов с перестраиваемыми параметрами. Технический результат заключается в увеличении скорости перестройки параметров формирователя, уменьшении объема памяти с высокой точностью вычисления отсчетов сигнала. Устройство содержит блоки задержки, блоки вычитания, сумматоры, блоки умножения, регистры, ключи. Причем выходы регистров 17, 18, 21 и 22 соединены с входами ключей 23, 24, 25 и 26, соединенных с входами установки начальных условий блоков задержки 1, 2, 3 и 4, связанных через блоки умножения 5, 6, 9 и 10 соответственно с первыми входами блока вычитания 13, сумматора 14, блока вычитания 15 и сумматора 16, выходы которых соединены с информационными входами блоков задержки 1, 2, 3 и 4, выходы которых соединены с первыми входами блоков умножения 7, 8, 11 и 12, выходы которых соединены соответственно с вторым входом сумматора 14, входом вычитания блока вычитания 13, вторым входом сумматора 16, входом вычитания блока вычитания 15, выход регистра 19 соединен с вторыми входами блоков умножения 5 и 6, выход регистра 20 соединен с вторыми входами блоков умножения 7 и 8, выход блока вычитания 13 соединен с вторыми входами блоков умножения 9 и 10, выход сумматора 14 соединен с вторыми входами блоков умножения 11 и 12, выходы блока вычитания 15 и сумматора 16 являются выходами отсчетов синфазной и квадратурной составляющих ЛЧМ-сигнала. 1 ил.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2009-10-27 2013-03-21T04:01:30
Наверх