RU1830537C - Анализатор спектра - Google Patents

Abstract

Анализатор спектра относитс  к области автоматики и вычислительной технике, к обработке информации и может быть использован в системах передачи данных и приборостроении. Цель изобретени  - расширение класса решаемых задач за счет реализации как вычислени  коэффициентов преобразовани  по функции Уолша, так и вычислени  коэффициентов преобразовани  по D-кодам. Анализатор спектра содержит m-разр дный двоичный счетчик, N интеграторов(N 2т), т групп умножителей знака по умножителей знака в J-rpynne, два четырехразр дных регистра пам ти, т- 1 кольцевых четырехразр дных регистров сдвига, (т-1)- входовый умножитель знака, 2т дополнительных умножителей знака. Новым  вл етс  введение т-1 четырехразр дных регистров сдвига, (т-1)-входового умножител  знака и 2т дополнительных умножителей знака. 2 ил.

Description

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

Целью изобретени   вл етс  расширение класса решаемых задач, за счет реализации вычислени  коэффициентов преобразовани  по функци м Уолша, так и вычислени  коэффициентов преобразовани  по D-кодам.

На фиг, 1 представлена структурна  схема предлагаемого анализатора спектра, на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие процесс формировани  произведени  X(t) dio4(t), поступающего на вход соответствующего интегратора 4.

Анализатор спектра содержит т-раз- р дный двоичный счетчик 1лп групп 2 умножителей знака по 2м (I 1, т) умножителей 3 знака в каждой группе, 2т интеграторов 4, информационный вход 5 анализатора, тактовый вход 6 анализатора, четырехразр дные регистры 7 сдвига, (т-1}-входовый умножитель 8 знака, 2т дополнительных умножителей 9 знака, два четырехразр дных регистра 10 пам ти, вход 11 управлени  записью кольцевых четырехразр дных регистров сдвига, вход 12 управлени  считыванием первого четырехразр дного регистра пам ти и вход 13 управлени  считыванием второго четырехразр дного регистра пам ти.

Последовательности D-кодов наход т широкое применение в области анализа и синтеза сигналов, системах св зи и радиолокации .

Последовательности, образующие D- код, вл ютс  взаимно ортогональными.

Система последовательностей D-кодов размерности N 2  вл етс  полной, как и система функций Уолша, что позвол ет использовать ее дл  разложени  сигналов в р д Фурье в базисе последовательностей D-кодов.

(Л

С

00

OJ

о

СП W VI

Вообще 1-ю последовательность D-кода пор дка К можно обозначить как

{di } - di.i, da.idn,idN.i.

Здесь длина последовательности N и ее пор док к св заны соотношением N 2 ; номер символа измен етс  в пределах п

«1,2N; а номер последовательности i ,1 N-1. Число последовательностей

равно числу символов в последовательности , т.е. N 2k (см. Варакин Л.Е. Системы св зи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и св зь. 1985, с. 106).

Число последовательностей/по определению , равно числу символов в последова- тельности, т.е. N 2 . Введем последовательность fdik) дополнительную дл  {dik}. Тогда правило образовани  D-кода с помощью правила присоединени  записываетс  как

d.V

при t

d,k-1 fd,k-1}

-П -U , I,..., e.

или как {di }:

,k-i

{dV-V-1 HkT-2 , 2k-1

при1

Использование правил (2) и (3) прстрируем на примерах. Если и ввестначение символов а 1, /3 последовательности D-кодов имеют

а)дл  k 2:

{do2}-a, a, a, ft; {dr} a, Да, a; {62} a, a, ft, a; {dJ} a,ft,ft,ft.

б)дл  k 3:

{do} a, a, a, ft a, a, ft, a,

{di3} a, ft, a, a, a. ft, ft, в;

{te3} a.a,ft,aa,a, aft;

{d33} a, ft, ft. ft, a, ft. a, a:

{d43}- a, a. a. ft, ft, в, a, ft;

{d53} a, ft, a,a,ft, a, a a;

{d63} a,a,ft.a. ft, ft,в.a;

a, ft, ft. ft, ft, a, ft, ft. (см. Варакин Л.Е. Системы св зи с шдобными сигналами: М.: Радио и 1985, с. 107).

Например, дл  случа  N 16 м последовательностей - кодов имеет

do: 4- + + - + + - + + + +4 di4: + - + + ++-++-+++

d24-. ++-4+++-++-+ - - +

d34. + + ++++

d44: + 4-4-+-+++-++-+

ds4: +-++-++++-+++--- de4: + + - + -+ + + - + + + + Г4 4;Ч--- ++ + +

dv

de : + + + - + + - ++ + + - +

dg4: + - + + ++ +

d io4: + + - + + + ++ - + + + d 114: + - - + - + + - + + + + - + +

di24: + + +++ - 4- dn4:+ - + + - + + + - ++ + +

5di44: + + - ++ - ++

dis4: +++ + + - + -Однако , как видно из (2) и (3) правило построени  D-кода дл  дальнейшего использовани  его в анализаторах спектра  в- Ю л етс  довольно громоздким и неудобным. В ходе исследований был сделан вывод, что правило построени  D-кодов можно существенно упростить:

15 (t) dok(t) x wi(t),

(5)

где do - перва  последовательность D-кода , wi - функци  Уолша, dik - 1-  последовательность D-кода.

Например, дл  случа  N « 16 матрица функций Уолша с упор дочением по Адама- ру имеет вид:

VIQ:+ + + + + + + + + + + + + + + + wi: + - + - + - + - + - + - + - + . + ++ ++ ++ +

у«з: + - + + - + + - + + - +

+ + + ++ + + +

ws: +- + - + - + + - + - + - +

we: + ++ + + +- + +

wy.-t- - + - + + - + - + - 4- + we: + + + + +.+ + +

wg: 4- - + - + - + - 4- + -4- +

wio: + + -- + ++ 4-- + +

wn: + - - + 4- - + - + + - + + W12: + + + ++ + + 4W131 . 4-- ++ -4-4-44-- + W14: 444 ++ + + +

wis: 4-- + - + + -- + + - + -- + (см. Трахтман A.M., Трахтман В.А. Основы теории дискретных сигналов на конечных интервалах - М.: Советское радио, 1975, с. 45).

Таким образом, например, дл  получени 

d74(t)-do4(t)xw7(t)(7)

достаточно последовательность do поэлементно умножить на функцию Уолша w.

Использование правила (5) позвол ет существенно расширить класс задач, решаемых анализатором спектра Уолша, позвол   определ ть коэффициенты преобразовани  по D-кодэм, ввод  операцию умножени  функций Уолша на первую последовательность D-кода.

Анализатор спектра работает в двух режимах: первый режим - вычисл ютс  коэффициенты преобразовани  по D-кодам, второй режим - вычисл ютс  коэффициенты преобразовани  по функци м Уолша. В регистре 10.1 пам ти посто нно хранитс 

код вида-1, +1, +1, + 1. а в регистре 10.2 пам ти посто нно хранитс сод вида +1, +1, +1.+1.

1. Работа в режиме вычислени  коэффициентов преобразовани  по D-кодам.

Дл  работы в первом режиме на вход 12 управлени  считыванием четырехразр дного регистра 10.1 пам ти, в котором хранитс  код вида -1, +1, +1, +1, подаетс  управл ющий сигнал, Одновременно управл ющий сигнал подаетс  на вход 11 управлени  записью кольцевых четырехразр дных регистров 7.1, 7.2, 7.3 сдвига. В результате в кольцевых четырехразр дных регистрах 7,1, 7.2, 7.3 сдвига оказываютс  записанными коды вида -1, +1, +1, +1. Анализатор спектра готов к работе в первом режиме.

На входы 5 и 6 подаютс  исследуемый сигнал и тактовые импульсы соответственно , В соответствии с описанием прототипа (см. авторское свидетельство СССР № 1119026, кл.О 06 F 15/332, 1983) на выходах умножителей 3 знака групп 2 формируютс  сигналы, представл ющие собой произведени  анализируемого сигнала X(t) на соответствующие функции Уолша wi(t)(i 0, N-1).

Дл  вычислени  анализатором спектра коэффициентов преобразовани  по .D-кодам достаточно произвести умножение функций Уолша на первую последовательность D-кода d0k.

Например, дл  случа  к 4 формирование последовательности do осуществл етс  следующим образом. Поскольку все четырехразр дные регистры 7 сдвига замкнуты в кольцо цепью обратной св зи, то за 2 тактов работы анализатора спектра на их выходах сформируютс  следующие последовательности:

а)на выходе регистра 7.1 сдвига: + + + - + + + - + ++ - + + + б )на выходе регистра 7.2 сдвига:

+ + -)- + + +I- + + + + H

в)на выходе регистра 7.3 сдвига:

+ + + + + + Ч- + + + + Н

Указанные последовательности одновременно поступают на входы умножител  8 знака. В результате на выходе умножител  8 знака будет получена последовательность:

+++-++ - + + + + - - + -,

котора  представл ет собой последовательность do . Указанна  последовательность do4 поступает на первые входы умножителей 9 знака, на вторые входы которых поступают произведени 

X(t) x Wi(t),

в результате на выходах умножителей 9 знака будут формироватьс  сигналы:

X(t) x wi(t) x dolt) X(t) x di(t)

(8)

в соответствии с соотношением (5).

После интегрировани  этих сигналов в интеграторах 4 на их выходах в момент времени (t) Т скажутс  сигналы, пропорцио- нальные коэффициентам преобразовани  по D-кодам:

Ci1 /0X(t)d.(t)dt

(9)

На фиг. 2 представлены временные диаграммы , иллюстрирующие процесс Формировани  произведени  X(t) x dio (t) на выходе соответствующего дополнительного 15 умножител  9 знака. На диаграммах показано временное состо ние:

а)тактового входа 6 анализатора спектра;

б)выхода первого разр да счетчика 1; 20 в) выхода второго разр да счетчика 1;

г)выхода регистра 7,1 сдвига;

д)выхода регистра 7.2 сдвига;

е)выхода регистра 7.3 сдвига;

ж)выхода умножител  8 знака, на кото- 25 ром формируетс  последовательность do ;

в)выхода соответствующего умножител  3 знака, на котором формируетс  произведение X(t) x wio(t);

и) выхода соответствующего дополни30 тельного умножител  9 знака, на котором формируетс  произведение X(t) x dio4(t).

2. Работа в режиме вычислени  коэффициентов преобразовани  по функци м Уолша ,

35 Дл  работы во втором режиме на вход 13 управлени  считыванием четырехразр дного регистра 10.2 пам ти, в котором хранитс  код вида +1, +1, +1, +1, подаетс  управл ющий сигнал. Одновременно управ40 л ющий сигнал подаетс  на вход 11 управлени записьюкольцевых четырехразр дных регистров 7.1, 7.2, 7.3 сдвига. В результате в кольцевых четырехразр дных регистрах 7.1, 7.2,7.3 сдвига ска45 зываютс  записанными коды вида+1,+1,+1, +1. Анализатор спектра готов к работе во втором режиме,

В результате, при поступлении на входы 5 и 6 исследуемого сигнала и тактовых им50 пульсов соответственно, на выходе умножител  8 знака посто нно формируетс  единичный сигнал, поступающий на первые входы дополнительных умножителей 9 знака .

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

X(t) x wi(t) x 1 X(t) x wi(t)(10)

а на выходах интеграторов 4 в моменты t

Т соответственно:

т (t)wi(t)dt,(11)

т.е. сигналы, пропорциональные коэффициентам преобразовани  по функци м Уолша.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Анализатор спектра, содержащий поразр дный двоичный счетчик, N интеграторов (N 2т), т групп умножителей знака по умножителей знака в J-й группе (J -1, т), причем счетный вход m-разр дного двоичного счетчика  вл етс  тактовым входом анализатора спектра, выход 1-го (1 1, N) интегратора  вл етс  l-м информационным выходом анализатора, выход k-ro (k -1,2 ) умножител  знака j-й группу подключен к первому входу (2k-1)2 НН° (I - j + 1, m) умножител  знака 1-й группы, первый вход Умножител  знака первой группы соединен с первым входом (2 )-го умножител  знака q-й (q 2, m) группы и  вл етс  информационным входом анализатора спектра, выход 1-го разр да m-разр дного двоичного счетчика подключен к второму входу t-го (t Т, 2м) умножител  знака 1-й группы, отличающийс  тем, что, с целью расширени  класса решаемых задач за счет реализации как вычислени  коэффициентов преобразовани  по функци м Уолша, так и вычислени  коэффициентов преобразовани  по D-ко- дам, в него введены два четырехразр дных

   регистра пам ти, лп-1 кольцевых четырехразр дных регистров сдвига, (т-1)-входо- вый умножитель знака, 2т дополнительных умножителей знака, причем входы управлени  считыванием двух четырехразр дных регистров пам ти и входы управлени  записью т-1 кольцевых четырехразр дных регистров сдвига  вл ютс  входами выбора режима работы анализатора спектра, р-й

   информационный выход первого четырех- разр дного регистра пам ти (р 1, 4) и р-й информационный выход второго четырехразр дного регистра пам ти подключены к р-м информационным входам кольцевых четырехразр дных регистров сдвига, тактовый вход анализатора спектра подключен к тактовому входу первого кольцевого четы- рехраэр дного регистра сдвига, выход п-го (п 1, m -2) разр да счетчика подключен к

   тактовому входу (п + 1)-го кольцевого четырехразр дного регистра сдвига, выходы кольцевых четырехразр дных регистров сдвига подключены к входам (т-1)-входово- го умножител  знака, выход которого подклгочен к первым входам дополнительных умножителей знака, выход k-го (,) умножител  знака J-й группы подключен к второму входу (2k-1) x

   дополнительного умножител  знака, выход г-го (г 1, ) умножител  знака m-й группы подключен к второму входу (2k-1)-ro дополнительного умножител  знака, выход 1-го дополнительного умножител  знака подключен к входу 1-го интегратора.

   I

   I I I J0frffl-o.# 9//

   ACSOCai

   Фиг. Z