CS223512B1 - Způsob generování obecných časově proměnných signálů a nastavitelným průběhem a zařízení pro provádění tohoto způsobu - Google Patents

Abstract

Vynález řeší způsob generování obecných časově proměnných signálů s nastavitelným průběhem pomocí syntézy z ortogonálních funkcí a zařízení pro realizaci tohoto způsobu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že způsob generování signálů umožňuje vybrat konečnou podmnožinu z libovolného -generovatelného úplného systému ortogonálních funkcí, které jsou po vynásobení koeficienty ortogonální řady požadované signálové funkce sečteny, čímž je vytvořen signál optimálně aproximující signál požadovaný. Zařízení pro realizaci tohoto způsobu se vyznačuje tím, že výstup generátoru ortogonálních funkcí je spojen s prvními vstupy bloků koeficientů, na jejichž druhé vstupy jsou připojeny výstupy registru koeficientů, přičemž výstupy bloků koeficientů jsou spojeny se vstupy sčítacích zesilovačů. Zařízení podle vynálezu je vhodné pro aplikace v měřících systémech řízených mini nebo mikro počítačem jako zdroj jednoho nebo několika fázově synchronních signálů s nastavitelným průběhem a vysokou stabilitou a přesností amplitudy fáze.

Description

Vynález řeší způsob generování časově proměnných signálů s nastavitelným průběhem pomocí syntézy z ortogonálních funkoí a zařízení pro provádění tohoto způsobu.

Dosud známé způsoby generování časově proménnýoh měřicích signálů, používané v zařízeních nazývaných funkční generátory, umožňují buďto pouze generování omezeného počtu průběhů signálů nebo vyžaduji komplikované nastaveni parametrů generovaného průběhu. V prvním případě se jedná většinou o genrátory využívá jí oí způsob tvarováni trojúhelníkových nebo obdélníkových impulsů a generované průběhy jsou omezeny na průběhy sinusové, pilovité, lichoběžníkové, trojúhelníkové a obdélníkové. Druhá skupina generátorů využívá způsobu aproximace požadované signálové funkce a umožňuje nastavení průběhu výstupních signálů v širokých mezíoh. Tyto generátory používají buďto nastavitelný funkční měnič, nebo číslicovou paměť vzorků typu ROM nabo RWM a připojeným číslioovo-analogovým převodníkem a případným filtrem. Oba tyto typy generátorů mají nevýhodu v pracné optimalizaci aproximace požadovaného signálu z hlediska minimálního zkres lení výstupního signálu, kterou je třeba provádět pro každý jednotlivý požadovaný průběh signálu a dále v tom, že při požadavku na snížení zkresleni je třeba provádět celou optimalizaci znovu pro více aproximačních úseků. Další nevýhodou těchto generátorů je obtížné generování několika fázově synohronníoh signálů.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob generování obecných časově proměnných signálů s nastavitelným průběhem a zařízení k jeho provádění, podle vynálezu. Podstata způsobu spočívá v tom, že se generované elektrické signály, jejichž signálové funkoe tvoři podmnožinu úplného systému reálných nebo komplexníoh ortogonálních funkoí definovaných na libovolném intervalu časové osy, nejprve vynásobí koeficienty stanovenými výpočtem ortogo223 512

- 2 • nálního rozvoje signálové funkce požadovaného signálu a potom se sečtou. Způsob využívá vlastností úplných systémů ortogonálních funkci ýgjCt)} , podle kterých je možno k libovolné omezené a po částech spojité reálné funkoi x(.t) sestavit řadu

QO a^g^í tj, která k 'řunkci x(t) konverguje skoro všude v 111=0 11· bovolném uzavřeném podintervalu definičního oboru funkce x(.t).

Každý částečný součet a₄g₄(.t) této řady je prvkem neji= 0 lepší aproximace funkce x(t) a minimalizuje střední kvadratickou odchylku. Způsob syntézy signálu pomocí konečného součtu funkcí g^t) je tudíž nejuniversálnéjší metodou eproximace obecných signálů a umožňuje volbou počtu M ortogonálních funkcí snížit zkreslení syntetizovaného signálu na libovolnou předem stanovenou hodnotu. Výpočet koeficientů a.^ a jejich transformace mezi jednotlivými ortogonálními systémy funkcí (.např. harmonické funkce, Walshovy funkce, Haarovy funkce atd.) je matematicky jednodušší než optimalizace schodovité nebo lineární aproximace funkce x(t). Snížení zkreslení výstupního signálu se dá dosáhnout prostým zvýšením počtu M funkcí g-^Ct) v částečném součtu řady beze změny koeficientů a.^ původního částečného součtu.

Zařízeni pro provádění tohoto způsobu umožňuje generování jednoho až N fázově synchronních signálů s vysokou stabilitou, přesností a reprodukovatelností nastavení amplitudy i fáze signálu. Jeho podstata spočívá v tom, že sestává z generátoru ortogonálních funkci, jehož výstup je připojen na první vstupy bloků koeficientů. Druhé vstupy bloků koeficientů jsou připojeny na číslicové vstupy registru koeficientů. Výstupy bloků koeficientů jsou připojeny na vstupy sčítacích zesilovačů. Sčítaóí zesilovače jsou opatřeny vnějšími výstupy.

Elektrické signály z generátoru ortogonálních funkcí, jejichž signálové funkce tvoří konečnou podmnožinu systému ortogonálních funkcí, jsou připojeny na první vstupy násobících číslioovo-analogových převodníků v blocích koeficientů a^, na jejichž druhé číslicové vstupy jsou připojeny číslicové výstupy registru koeficientů a^ jednotlivých ortogonálních funkci, stanovené výpočtem podle požadavků na průběhy výstupních signálů. Výstupy jednotlivých převodníků z bloků koeficientů jsou připojeny na vstupy sčítacích zesilovačů, na jejichž vnějších výstupech se vytváří výstupní signály, které jsou optimální aproxi- 3 223 512 maol požadovaných signálů podle daného systému ortogonálních funkcí. Generátor ortogonálních funkcí může Výt řízen interním frekvenčním generátorem něho může být napojen na frekvenční syntezátor s možností číslicového nastavení a programování frekvenoe.

Předností způsobu a zařízení podle vynálezu je možnost přesného číslicového nastaveni průběhu a amplitudy výstupního signálu, který je optimalizován aproximaci požadovaného signálu, možno8t generováni dvou nebo vloe fázově synchronních signálů a dále možnost volbou počtu generovaných ortogonálních funkci, jejíchž generování je podstatně jednodušší než generování požadovaného signálu, snížit zkresleni výstupního signáiu na libovolnou žádanou Jroven (na hraniol danou teohniokými možnostmi reallzaoe). Volbou vhodného ortogonálního systému funkoí je dále možno minimalizovat pro daný signál počet generovaných ortogonálních funkoí potřebnýoh pro dosažení zadané hodnoty zkpesiení. Další předností zařízení pddle vynálezu je ryohlá číslicová programovatelnost amplitudy i frekvence signáiu a tudíž možnost vytváření velmi složitých časových signálů, např. pro syntézu řeči.

Zařízeni pro realizaci způsobu generování signálů s nastavitelným průběhem podle vynálezu je blíže objasněno na příkladu provedení podle připojeného výkresu, na němž je znázorněno blokové schéma syntetizujíoího funkčního generátoru pro N výstupních fázově synchronních signálů.

Zařízení podle vynálezu sestává z genrátoru 11 ortogonálních funkoí, jehož výstup 111 je připojen na první vstupy 211 až 2NI bloků 21 až 2N koeficientů. Druhé vstupy 212 až 2N2 bloků 21 až 2N koefioientů jsou připojeny na číslicové vstupy 411 až 41N registru 41 koefioientů. Výstupy 213 až 2N3 bloků 21 až 2N koefioientů jsou připojeny na vstupy 311 až 3N1 sčítaoíoh zesilovačů 31 až 3N. Sčítaoí zesilovače 31 až 3N jsou opatřeny vnějšími výstupy 312 až 3N2.

Elektrické signály z výstupu 111 generátoru 11 ortogonál-* nich funkcí se v blocích 21 až 2N koefioientů vynásobí pomocí násobíoíoh číslioovo-analogovýoh převodníků příslušnými koeficienty ortogonálního rozvoje signálových funkoí požadovaných

- I signálů, které jsou přivedeny v číslicové formě na vstupy 212 až 2N2 bloků 21 až 2N koefioientů z výstupů 411 až 41N registru 41 koefioientů. Vynásobené signály z výstupu 213 až 2N3 bloků 21 až 2N koefioientů jsou ve sčítaoíoh zesilovačích 31 až 3N

223 512

- 4 sečteny, čímž jsou vytvořeny na vnějSíoh výstupech 312 až 3N2 těchto zesilovačů signály, které jsou z hlediska zkreslení optimální aproximací prvního až N-tého požadovaného signálu.

Způsob generování signálů s nastavitelným průběhem a jej řealizujíoí zařízení podle vynálezu, nazývané syntetizující funkční generátor, je vhodné pro aplikace ve funkčních jednotkách měřících systémů řízených kalkulátorem nebo mini nebo mikro počítačem jako universální zdroj jednoho nebo více fázově synchronních měřicích signálů s libovolným číslicově nastavitelným průběhem a vysokou přesností a stabilitou amplitudy i fáze a s možností minimalizace zkreslení signálu, aí již jako samostatný přístroj nebo jako doplněk kmitočtových syntezátorů. Způsob i zařízení podle vynálezu je možné dále použít pro syntézu řeči u akustického výstupního kanálu počítačovýoh systémů.

Claims (2)

1. 223 312 Ρ δ E D M S T VYNÁLEZU

   1. Způsob generování obecných časově proměnnýoh signálů s nastavitelným průběhem prováděný pomocí syntézy z ortogonálních funkcí, vyznačený tím, že se generované elektrické signály, jejichž signálové funkce tvoří podmnožinu úplného systému ortogonálních funkcí definovaných na libovolném intervalu časové osy, nejprve vynásobí koeficienty stanovenými výpočtem ortogonálního rozvoje signálové funkoe požadovaného signálu a potom se sečtou.
2. 2. Zařízení pro realizaci způsobu podle bodu 1, vyznačené tím, že sestává z generátoru (11) ortogonálních funkcí, jehož výstup (111) je připojen na první vstupy (211 až 2N1) bloků (21 až 2N) koeficientů, jejichž druhé vstupy (212 až 2N2) jsou připojeny na číslicové výstupy (411 až 41N) registru (41) koeficientů, přičemž výstupy (213 až 2N3) bloků (21 až 2N) koefioientů jsou připojeny na vstupy (311 až 3N1) sčítaoioh zesilovačů (31 až 3N), které jsou opatřeny vnějšími výstupy (312 až 3N2).