Анализатор спектра

 

Анализатор спектра относится к области автоматики и вычислительной технике, к обработке информации и может быть использован в системах передачи данных и приборостроении. Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет реализации как вычисления коэффициентов преобразования по функции Уолша, так и вычисления коэффициентов преобразования по D-кодам. Анализатор спектра содержит m-разрядный двоичный счетчик, N интеграторов(N 2т), т групп умножителей знака по умножителей знака в J-rpynne, два четырехразрядных регистра памяти, т- 1 кольцевых четырехразрядных регистров сдвига, (т-1)- входовый умножитель знака, 2т дополнительных умножителей знака. Новым является введение т-1 четырехразрядных регистров сдвига, (т-1)-входового умножителя знака и 2т дополнительных умножителей знака. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 06 F 15/332

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4908022/24 (22) 04.02.91 (46) 30.07.93. Бюл. М 28 (72) С.А.Турко (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1119026, кл. G 06 F 15/332, 1981. (54) АНАЛИЗАТОР СПЕ КТРА (57) Анализатор спектра относится к области автоматики и вычислительной технике, к обработке информации и может быть использован в системах передачи данных и приборостроении. Цель изобретения — расширение класса решаемых задач за счет реализации как вычисления коэффициентов

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, к обработке информации и может быть использовано в системах передачи данных в приборостроении.

Целью изобретения является расширеwe класса решаемых задач, за счет реализации вычисления коэффициентов преобразования по функциям Уолша, так и вычисления коэффициентов преобразования по О-кодам.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого анализатора спектра, на фиг. 2 — временные диаграммы. иллюстрирующие процесс формирования произведения Х(с) бю (t), поступающего на вход

4 соответствующего интегратора 4, Анализатор спектра содержит m-разрядный двоичный счетчик 1, m групп 2 умножителей знака по 2 (! = 1, m) умножителей

3 знака в каждой группе, 2 интеграторов 4, информационный вход 5 анализатора, тактовый вход 6 анализатора, четырехразряд„„5UÄÄ 1830537 А1 преобразования по функции Уолша, так и вычисления коэффициентов преобразования по 0-кодам. Анализатор спектра содержит m-разрядный двоичный счетчик, N интеграторов (N = 2 ), m групп умножителей знака по 2 умножителей знака в J-группе, два четырехразрядных регистра памяти, m—1 кольцевых четырехразрядных регистров сдвига, (m — 1) — входовый умножитель знака, 2 дополнительных умножителей знака. Новым является введение m — 1 четырехразрядных регистров сдвига, (m — 1)-входового умножителя знака и 2 дополнительных умножителей знака. 2 ил. ные регистры 7 сдвига, (m-1)-входовый умножитель 8 знака, 2 дополнительных умножителей 9 знака, два четырехраэрядных регистра 10 памяти, вход 11 управления записью кольцевых четырехразрядных регистров сдвига, вход 12 управления считыванием первого четырехразрядного регистра памяти и вход 13 управления считыванием второго четырехразрядного регистра памяти.

Последовательности 0-кодов находят широкое применение в области анализа и синтеза сигналов, системах связи и радиолокации.

Последовательности, образующие 0код я вля ются взаимно ортогональ ными.

Система последовательностей 0-кодов размерности N - 2" является полной, как и система функций Уолша, что позволяет использовать ее для разложения сигналов в ряд Фурье в базисе последовательностей

0-кодов.

1830537

Вообще I-ю последовательность 0-кода порядка К можно обозначить как (б! } d1,1, d2,l,.,dn,l,...,dN,1. (1)

Здесь длина последовательности N и ее порядок k связаны соотношением N = 2; ноk. мер символа изменяется в пределах n =

=1,2,...,N; а номер последовательности !-0,1...„ N-1. Число последовательностей равно числу символов в последовательности, т.е. N = 2 (см. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. M.: Радио и связь, 1985, с. 106).

Число последовательностей, по определению, равно числу символов в последовательности, т.е, и = 2 . Введем

k последовательность (б1 } дополнительную

k для (dl }. Тогда правило образования 0-кода с помощью правила присоединения записы- 20 вается как

55 (dl } - (dl fd(} при t = 0,1,..., 2 — 1 (2) или как {dl } = (dkl — 2 k " d l — 2 " при!=2 „...2 -1 (3)

Использование правил (2) и (3) проиллюстрируем на примерах. Если и ввести обозначение символов а = 1, p - — 1, то 30 последовательности 0-кодов имеют вид: а) для k=2: (бо }=а,а,а,р; (б12}=а, р,а, а;

{бг }=а,а,p,а;

35 (бз }=а,р,Р,Р. б) для k=3: (do3} = а, а, a, p a, a, p, a, (d1 }= а, p,а,а,а,р,р,р; (бгз}= a,a,p,aa,а,ар; (бзз}- а,p,p.р, а, p,a, a; (б4 } - а, а. а, Р, р,p, а, Р ; (ds }= а, P a,a,P, а, а а; (d6з}- a,a,P,a, P, P,P,a; (б7з}- а p p p p. а p.p 45 (см, Варакин Л.Е, Системы связи с шумоподобными сигналами . М.: Радио и связь, 1985, с. 107).

Например, для случая N - 16 матрица послед4овательностей — кодов имеет вид: 50

do:+++-++-++++ †††+di + †+++ †††+вЂ

4, . б2:++ ++++ ++ + +

4, бз + †††+ †+++ †

1 4, б4:+++ + +++ ++ + б6:+ ++ ++++ +++

4 б6 ++ + +++ ++++

d7:+ + + + ++

d;+++ ++ + + i+ + (4)

84, d9;+ — + 4-+

+ + б1о:++-++++---+-+++4.

d11 + + ++ ++++-++

4 б12:+++ + + +

4, б13:+ ++ +++ + +++

4, б14 ++ + + + +

4.

d1s: +

4.

+ +++ — +-—

Однако, как видно из (2) и (3) правило построения 0-кода для дальнейшего использования его в анализаторах спектра является довольно громоздким и неудобным.

В ходе исследований был сделан вывод, что правило построения 0-кодов можно существенно упростить:

dl (t) = dO (t) х wl(t), (5) где do — первая последовательность 0-коk да, wl — функция Уолша, dl — i-я последоk вательность О-кода.

Например, для случая N - 16 матрица функций Уолша с упорядочением по Адамару имеет вид:

wo .++++++++++++++++

w1+ + + + + + + +

w2:++ — — ++ — — ++ — — ++ ——

w3:+ ++ ++ ++ — — + щ ++++ ††††+++

w5 + + + ++ + — — + — +

1 6:++ ++++ ++

w7:+ ††+†++ †+ вЂ

1 8:++++++++ — — — — — — ——

w9+ + + + + + + + 1О:++ — — ++ — — — — ++ — — ++

Ч 11:+ ††++ ††+†

w12 . ++++ ++++ а1З: + — + — — + — + — + — ++ — +—

w14: ++ ++ ++++ щ15+ + ++ ++ — + — — + (см. Трахтман А.М., Трахтман В.А. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах — М.: Советское радио, 1975, с. 45).

Таким образом, например, для получения

d7 (t) = бО (t) x w7(t} (7) достаточно последовательность бо поэлементно умножить на функцию Уолшэ чц.

Использование правила (5) позволяет существенно расширить класс задач, решаемых анализатором спектра Уолша, позволяя определять коэффициенты преобразования по О-кодам, вводя операцию умножения функций Уолша на первую последовательность О-кода.

Анализатор спектра работает в двух режимах: первый режим — вычисляются коэффициенты преобразования по О-кодам, второй режим — вычисляются коэффициенты преобразования по функциям Уолша. В регистре 10.1 памяти постоянно хранится

1830537 код вида — 1, + 1, + 1, + 1, à в регистре 10.2 памяти постоянно хранитскоэ вида+1, +1, +1, +1.

1. Работа в режиме вычисления коэффициентов преобразования по 0-кодам.

Для работы в первом режиме нэ вход 12 управления считыванием четырехразрядного регистра 10,1 памяти, в котором хранится код вида — 1, +1, +1, +1, подается управляющий сигнал. Одновременно управляющий сигнал подается на вход 11 управления записью кольцевых четырехразрядных регистров 7.1, 7.2, 7,3 сдвига. В результате в кольцевых четы рехразрядных регистрах

7,1, 7.2, 7.3 сдвига оказываются записанными коды вида — 1, +1, +1, +1. Анализатор спектра готов к работе в первом режиме, На входы 5 и 6 подаются исследуемый сигнал и тактовые импульсы соответственно, В соответствии с описанием прототипа (см. авторское свидетельство СССР N

1119026, кл. G 06 F 15/332, 1983) на выходах умножителей 3 знака групп 2 формируются сигналы, представляющие собой произведения анализируемого сигнала X(t) на соответствующие функции Уолша мц(1)(1 =О, N — 1).

Для вычисления анализатором спектра коэффициентов преобразования по .D-кодам достаточно произвести умножение функций Уолша на первую последовательность

0-кода do

Например, для случая k = 4 формирование последовательности dp осуществляется следующим образом. Поскольку все четырехразрядные регистры 7 сдвига замкнуты в кольцо цепью обратной связи, то за

2 тактов работы анализатора спектра на их выходах сформируются следующие последовательности; а) на выходе регистра 7.1 сдвига;

+++ — +++ — +++ — +++— б) на выходе регистра 7.2 сдвига;

++++++ 3 +++++ —— в) на выходе регистра 7.3 сдвига:

++++++++++++ — — ——

Указанные последовательности одновременно поступают на входы умнажителя

8 знака. В результате на выхадеумножителя

8 знака будет получена последовательность:

+++ + F +++ - — + которая представляет собой последовательность do . Указанная последовательность

do поступает на первые входы умножите4 лей 9 знака, на вторые входы которых поступают произведения

X(t) х w({tj, в результате на выходах умножителей 9 знака будут формироваться сигналы:

X(t) х wl(t) х dpk(t) = X{t) х df(tj " (8) в соответствии с соотношением (5), После интегрирования этих сигналов в интеграторах 4 на их выходах в момент времени (с) = Т скажутся сигналы, пропорцио5 нальные коэффициентам преобразования по 0-кодам;

С 1= ) X(t)di(t)dt (9}

На фиг. 2 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формирования произведения Х(с} х б1о (t) на выходе соответствующего дополнительного

15 умножителя 9 знака. Надиаграммах показано временное состояние: а) тактового входа 6 анализатора спектра; б) выхода первого разряда счетчика 1;

20 в) выхода второго разряда счетчика 1; г) выхода регистра 7,1 сдвига; д) выхода регистра 7.2 сдвига; е) выхода регистра 7.3 сдвига ж) выхода умножителя 8 знака, на кото25 ром формируется последовательность do;

4, в) выхода соответствующего умножителя 3 знака, на котором формируется произведение X(t) х w>p{t); и) выхода соответствующего дополни30 тельного умнажителя 9 знака, на котором формируется произведение X(t) х d1o (t), 2. Работа в режиме вычисления коэффициентов преобразования по функциям Уолша, 35 Для работы во втором режиме на вход

13 управления считыванием четырехразрядного регистра 10.2 памяти, в котором хранится кад вида +1, +1, +1, +1, подается управляющий сигнал. Одновременно управ40 ляющий сигнал подается на вход 11 управления записью кольцевых четырехразрядных регистров 7.1, ?,2, 7.3 сдвига. В результате в кольцевых четырехразрядн ых регистрах 7.1, 7.2, 7,3 сдвига ска45 зываются записанными коды вида+1, +1, +1, +1, Анализатор спектра гатов к работе во втором режиме, В результате, при поступлении на входы

5 и 6 исследуемого сигнала и тактовых им50 пульсов соответственно, на выходе умножителя 8 знака постоянно формируется единичный сигнал, поступающий на первые входы дополнительных умножителей 9 знака.

55 Таким образом на выходах дополнительных умножителей 9 знака формируются сигналы (в соответствии с описанием прототипа):

X(t) x w<(tj х 1 = X(t) х w;{t) (10) 1830537 а на выходах интеграторов 4 в моменты t=T соответственно: т сi - f X(t) w>(t)dt, (11) о

5 т.е. сигналы, пропорциональные коэффициентам преобразования по функциям Уолшэ.

Формула изобретения

Анализатор спектра, содержащий m10 разрядный двоичный счетчик, N интеграторов (й - 2 ), m групп умножителей знака по

2у умножителейзнака в J-йгруппе0 1, m), причем счетный вход m-разрядного двоичного сче чика является тактовым входом анализатора спектра, выход i-ro (i - 1, й) интегратора является I-м информационным выходом анализатора, выход k-го (k - 1, 2 ) уннежнтепа анака j-а группН под щюченк 2 первому входу f(2k-1)2 1 )-го (1 - j + 1, m) умножителя знака I-й группы, первый вход

6. фйножителя знака первой группы соединен с первым входом (2 )-ro умножителя знака ц-й (q = 2, m) группы и является информационным входом анализатора спектра, выход

i-ro разряда m-разрядного двоичного счетчика подключен к второму входу t-го (t = 1, 2 ") умножителя знака I-й группы, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения 3 класса решаемых задач за счет реализации как вычисления коэффициентов преобразования по функциям Уолша, так и вычисления коэффициентов преобразования по 0-кодам, в него введены два четырехразрядных регистра памяти, m — 1 кольцевых четырехразрядных регистров сдвига, (m-1)-входовый умножитель знака, 2 дополнительных умножителей знака, причем входы управления считыванием двух четырехразрядных регистров памяти и входы управления записью m — 1 кольцевых четырехразрядных регистров сдвига являются входами выбора режима работы анализатора спектра, р-й информационный выход первого четырехразрядного регистра памяти (р - 1, 4) и р-й информационный выход второго четырехразрядного регистра памяти подключены к р-м информационным входам кольцевых четырехразрядных регистров сдвига, тактовый вход анализатора спектра подключен к тактовому входу первого кольцевого четырехраэоядного регистра сдвига, выход и-ro (и = 1, m -2) разряда счетчика подключен к . тактовому входу (и + 1)-го кольцевого четырехразрядного регистра сдвига, выходы кольцевых четырехразрядных регистров сдвига подключены к входам (m-1)-входового умножителя знака, выход которого подключен к первым входам дополнительных умножителей знака, выход k-ro (k=1 2I ) ум)-1 ножителя знака J-й группы подключен к второму входу ((2k-1) х 2 )-го дополнительного умножителя знака, выход г-го (г = 1, 2 ) умножителя знака т-й групп-1 пы подключен к второму входу (2k — 1)-го дополнительного умножителя знака, выход

1-ro дополнительного умножителя знака подключен к входу I-ro интегратора.

1830537

183053Т

d (t

)ф)» ю «iv®(g) и s(s)»

«d (t) Фиг Г

Составитель Ю. Ланцов

Техред M. Маргентал Корректор Л. ©иль

Редактор H. Коляда

Заказ 2523 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/Ь

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101