Цифровой анализатор спектра по функциям уолша

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CoIo3 Советским

Социалкстнчаскии

Респубики (61) дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.1075 (21) 2176412/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 051278.Бюллетень № 45 (45) Лата опубликования описания 051278 (51) M. Кл. 01 Я 23/16

Государственный комитет

Сонета Министров СССР ао делам изобретений н открытий (53) УДК 621.317.

:361.621.317.

;755(088.8) (72) Автор изобретения

A.Â.Зеленков

Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского Комсомола (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА ПО

ФУНКЦИЯМ УОЛША

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназна" чено для выполнения текущего дискретного преобразования Фурье (ДПФ) электрических сигналов в базисной системе функций Уолша в реальном времени. Оно также может быть использовано в качестве генератора поднесущих колебаний на передающем конце или системы согласования фильтров на приемном конце цифровой системы уплотнения каналов радиосвязи.

Известны цифровые анализаторы спектра в базисе функций Уолша, состоящие из аналого-цифрового преобразователя, умножителя, регистра сдвига числа, накапливающих сумматоров и регистратора (1$ .

Недостатком их является сложность устройства.

Иэ известных цифровых анализаторов спектра в базисе функций Уолша наибо лее близким по технической сущности является многоканальный анализатор спектра параллельной формы, каждый канал которого содержит согласованный дискретный фильтр для сигналов в виде функций Уолша (2(.

При реализаций такого о(каналь-. ного цифрового анализатора спектра в базисе функций Уолша требуется общее число рабочих ячеек памяти, равное в=И г =К(Ч-11, Д

)=1

Следует отметить, что операции умножения, кроме нормирования на входе, здесь фактически отсутствуют, так как функции Радемахера принимают только значение 1. При этом выборками функций Радемахера, используемых в соответствующих каскадах каждого канала, определяется схема построения сумматора нерекурсивногo каскада или как суммиру|ощего устройства (+1), или как вычитающего (-1). Отсюда, выполняемые арифметические операции сводятся лишь к суммированию или вычитанию.

Общее число операций суммирования и вычитания, которое необходимо произ; водить за время между поступлением двух соседних выборок входного сигнала, т.е. эа период дискретизации Т, определяется числом сумматоров всех нерекурсивных каскадов и равно

5-- П ) (. (2) .

Недостатком параллельного т(— канального цифрового анализатора спект-, 636554

20

Формула изобретения

65 ра в базисе функций Уолша является большое общее число рабочих ячеек памяти и арифметических операций.

Цель предлагаемого изобретения— уменьшение требуемого для реализации числа ячеек памяти и числа сумматоров нерекурсивных каскадов, т.е. упрощение анализатора.

Она достигается тем,. что в цифровом анализаторе спектра по функциям

Уолша, содержащем последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и умножитель, нерекурсивные блоки, состоящие из линии задержки, сумматора и вычитателя, при этом входы последних объединены, а выход линии задержки соединен со вторым входом сумматора, регистрирующий блок, подключенный к выходам нерекурсивных блоков, последние объединены парами, каждая из которых имеет общий вход, причем один из нерекурсивных блоков пары выполнен в виде связанных между собой линии задержки и сумматора, а другой — в виде линии задержки и вычитателя, общий вход первой пары блоков подключен к выходу умножителя, а общие входы других пар блоков подключены к соответствующим выходам нерекурсивных блоков преЖ дущих пар.

На фиг. 1 дана структурная схема цифрового анализатора спектра; на фиг. 2 — структурная схема одного из нерекурсивных блоков.

Предлагаемый цифровой анализатор спектра содержит аналого-цифровой преобразователь l, перемножитель 2 выборов вхоцного сигнала, представленных в цифровой форме, на величину

1/g для нормировки спектральных коэффициентов, два первых цифровых нерекурсивных каскада 3 H 4, из них каскад 3 с суммированием отсчетов задержанной и незадержанной цепей, а каскад 4 с вычитанием из отсчетов задержанной цепи отсчетов незадержанной цепи, четыре вторых. цифровых нерекурсивных каскада 5, 6, 7 и 8 причем 5 и 7 — с суммированием, а 6 и 8 — с вычитанием, восемь третьих цифровых нерекурсивных каскадов 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 и 16,из которых каскады 9, 11, 13 и 15 имеют суммирование отсчетов задержанной и незадержанной цепи, а в каскадах 10, 12, 14 и 16 используется вычитание отсчетов незадержанной из отсчетов задержанной цепи..

Каждый нерекурсивный каскад (фиг.2) содержит цифровую линию 17 задержки в задержанной цени и схему 18 суммирования или вычитания.

Предлагаемый анализатор работает следующим образом.

На вход аналого-цифрового преобразователя 1 подается исследуемый электрический сигнал, из которого берутся выборки. Эти выборки, представленные в цифровом коде, поступают на перемножитель 2, умножаются на 1/N = 1/8 и далее подаются на общий вход цифровых нерекурсивных каскадов 3 и 4 и т.д.

Для вычисления, например, 5-го спектрального коэффициента выборки входного сигнала должны пройти нерекурсивные каскады 4, 7 и 14. Число рабочих ячеек памяти в задержанной цепи каскада 4 должно быть равным четырем и в нем необходимо использовать схему .вычитания. Число рабочих ячеек в каскаде 7 должно быть равным двум и в нем необходима схема суммирования, и, наконец, в каскаде 14 используется одна рабочая ячейка памяти и схема вычитания, Если текущее значение выборки входного сигнала анализатора спектра 9 (1,) приложенного ко входу устройства 1, равно 1 (КТ), где К= О, 1, 2, ...,., то в момент поступления с выхода устройства 1 выборки с номерсм К Ъ ) — 1=7 на выходе цифрового нерекурсивного каскада 14 (зтот выход имеет номер 5) псявится отсчет, равный сумме К-ой выборки и (М -1) предыдущих выборок входного сигнала, которые прошли задержанные и незадержанные цепи каскадов 4, 7 и 14 и имеют знак, соответствующий знаку коэффициента передачи результирующей цепи, по которой проходит каждая из выборок, Так, например, выборка I(К-7) Т) проходит задержанные цепи каскадов 4, 7 и 14 и имеет знак + .

Выборка Я ((К-6) Т) проходит задержанные цепи каскадов 4 и 7 и незадержанную цепь каскада 14 и в результате имеет знак вЂ, выборка 9 )(К-5)Tj проходит задержанные цепи каскадов 4 и 14 и незадержанную цепь каскада 7 и имеет результирующий знак + и т.д.

Предлагаемый цифровой анализатор спектра выгодно отличается от известных как по числу арифметических операций, так и по затратам памяти. В результате при одном и том же быстродействии сумматоров можно увеличить частоту дискретизации входного сигнала или при той же частоте дискретизации применить более дешевые суммирующие (вычитающие) схемы с низким быстродействием, Кроме того, можно существенно уменьшить потребное для реализации общее число рабочих ячеек оперативной памяти, а значит еще в большей степени удешевить весь анализатор спектра.

Цифровой анализатор спектра по функциям Уолша, содержащий последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и умножитель, нерекурсивные блоки, состоящие из линии задержки, сумматора и вычитателя, при этом входы последних объединены, а выход линии задержки соединен со вторым входом сумматора, регистрирующий блок, подключенный к выходам нерекурсивных блоков, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения анализатора, нерекурсивные блоки объединены парами, каждая из которых имеет общий вход, причем один из нерекурсивных блоков пары выполнен в виде связанных между собой линии задержки и сумматора, а

6365634 другой — в виде линии задержки и вычитателя, общий вход первой пары блоков подключен к выходу умножителя, а общие входы других пар блоков подключены к соответствующим выходам нерекурсивных блоков предыдуших пар.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

k.H.Qethaifev DEEE t àïüàc îè E0ec jap

ЯаД3-, е лс Со,лРа1 Ь! Р(1 197 1, 1Э,ЮЭ .120.

2. Трахтман A.Ì., Радиотехника, l0 1973 9 10, с,42-46.

Составитель АвОрлов

Техред Э. Чувик Корректор ПМакареви4

Редактор Б. Павлов

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

Заказ 6933/36 Тираж 1070 Подписиое

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва 11-35 Рауескаи иае. д. 445