Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в средствах связи, аудио-, видио- и информационно-измерительной техники для генерации полного спектра кусочно-постоянных ортогональных функций Каждана K(t, n, T), где Т - период повторения (для периодических сигналов) или период рассмотрения (для апериодических, в том числе случайных сигналов); n= 0...N - порядок ортогональной составляющей спектра; - сдвиг ортогональной составляющей спектра при шаге сдвига .The invention relates to the field of computer technology and can be used in communication, audio, video and information-measuring equipment to generate a full range of piecewise constant orthogonal functions of Kazhdan K (t, n, T), where T is the repetition period (for periodic signals) or the period of consideration (for aperiodic, including random signals); n = 0 ... N is the order of the orthogonal component of the spectrum; - shift of the orthogonal component of the spectrum at the shift step .
Известно устройство для считывания графической информации [1], содержащее блоки фотоэлектрического преобразования, каждый из которых подключен к выходу соответствующего генератора пилообразного напряжения, блок усиления, блоки фотометров, согласующие элементы, элементы И и ИЛИ, блок задержки, триггеры, переключатели. A device for reading graphic information [1], containing photoelectric conversion units, each of which is connected to the output of the corresponding sawtooth voltage generator, amplification unit, photometer units, matching elements, AND and OR elements, delay unit, triggers, switches.
Недостатком аналога является низкая точность. The disadvantage of the analogue is the low accuracy.
К аналогам предлагаемого технического решения также относится устройство для ввода графической информации [2] , содержащее электронно-оптические блоки, соединенные с фотоэлектрическим преобразователем, генераторы пилообразного напряжения, подключенные к электронно-оптическим блокам, блоки усиления и управляющий блок. Analogues of the proposed technical solution also include a device for inputting graphic information [2], which contains electron-optical blocks connected to a photoelectric converter, sawtooth voltage generators connected to electron-optical blocks, amplification blocks, and a control block.
Недостатком этого аналога является сложность. The disadvantage of this analogue is the complexity.
Аналогом предлагаемого технического решения также является генератор функций Уолша [3], содержащий n-разрядный счетчик, блок из n элементов И, сумматор по модулю два, триггер, пять элементов И, два элемента ИЛИ, n-разрядный регистр, формирователь случайной последовательности импульсов, 2n-разрядный реверсивный счетчик. An analogue of the proposed technical solution is also a Walsh function generator [3], containing an n-bit counter, a block of n AND elements, an adder modulo two, a trigger, five AND elements, two OR elements, an n-bit register, a random pulse generator, 2n-bit reversible counter.
Недостатком этого аналога являются узкие функциональные возможности - он предназначен для вероятностного моделирования функций Уолша со случайными номерами и паузами случайной длительности между ними. The disadvantage of this analogue is the narrow functionality - it is intended for probabilistic modeling of Walsh functions with random numbers and pauses of random duration between them.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является генератор функций Уолша [4] , содержащий генератор прямоугольных импульсов, формирователь последовательности входных импульсов, триггеры, сумматоры по модулю два с инверсным выходом, N компараторов, N выходных зажимов, источник опорного напряжения. The closest technical solution to the proposed one is the Walsh function generator [4], which contains a rectangular pulse generator, an input pulse generator, triggers, adders modulo two with an inverse output, N comparators, N output terminals, a voltage reference source.
Недостатком прототипа являются узкие функциональные возможности - он предназначен для генерации только функций Уолша заданной амплитуды. The disadvantage of the prototype is the narrow functionality - it is intended to generate only Walsh functions of a given amplitude.
Решаемая изобретениями техническая задача - расширение функциональных возможностей за счет возможности генерации полного спектра ортогональных функций Каждана с дискретными сдвигами. The technical problem solved by the inventions is the expansion of functionality due to the possibility of generating a full range of Kazhdan orthogonal functions with discrete shifts.
Указанная техническая задача (в первом варианте реализации генератора, предназначенном для получения спектра нормированной амплитуды) решается благодаря тому, что в генератор функций Уолша, содержащий первый генератор прямоугольных импульсов, N (где N - число ортогональных составляющих генерируемого спектра) выходных зажимов, первый источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым выходным зажимом, дополнительно введены второй генератор прямоугольных импульсов, первый и второй счетчики, цифровой блок памяти, первый и второй одновибраторы, триггер, дешифратор, 2К (где K=N - число сдвигов генерируемых функций, равное числу используемых для этого групп элементов генератора) регистров, второй источник опорного напряжения, инвертор, выходных зажимов и каналов, причем каждый ij-й (где i= 1. ..N; j=1...K) канал содержит элемент НЕ и первый и второй коммутаторы, выходы которых объединены между собой и соединены с ij-м выходным зажимом, информационные входы коммутаторов ij-го канала подключены, соответственно, первого - к выходу инвертора, второго - к выходу второго источника опорного напряжения, соединенному со входом инвертора, управляющий вход первого коммутатора ij-го канала подключен к выходу элемента НЕ ij-го канала, вход которого объединен с управляющим входом второго коммутатора ij-го канала и подключен к выходу ij-го разряда второго регистра j-й группы элементов, информационный вход которого подключен к выходу ij-го разряда первого регистра j-й группы элементов, выход первого генератора прямоугольных импульсов соединен с инверсным входом первого одновибратора, объединенными входами записи вторых регистров всех групп элементов и тактовым входом первого счетчика, выход которого соединен с группой младших разрядов адресного входа цифрового блока памяти, группа старших разрядов которого подключена к выходу второго счетчика, соединенному с управляющим входом дешифратора, вход стробирования которого подключен к инверсному выходу второго одновибратора, а каждый j-й (при j=1...К) выход соединен со входом записи первого регистра j-й группы элементов, информационные входы первых регистров всех групп элементов объединены между собой и подключены к выходу цифрового блока памяти, инверсный выход первого одновибратора соединен со входом установки единицы триггера, вход установки нуля которого подключен к последнему выходу дешифратора, а инверсный выход соединен со входом установки нуля второго счетчика, тактовый вход которого объединен со входом второго одновибратора и подключен к выходу второго генератора.The indicated technical problem (in the first embodiment of the generator designed to obtain a spectrum of normalized amplitude) is solved due to the fact that the output Walsh function generator contains the first rectangular pulse generator, N (where N is the number of orthogonal components of the generated spectrum), the first reference source voltage, the output of which is connected to the first output terminal, a second rectangular pulse generator, first and second counters, a digital memory unit, the first and second second monostable trigger decoder, 2K (where K = N - number of shifts generated functions equal to the number of groups used for this oscillator elements) of registers, the second reference voltage source, an inverter, 
Указанная техническая задача (во втором варианте реализации генератора, предназначенном для получения спектра масштабируемой амплитуды) решается благодаря тому, что в генератор функций Уолша, содержащий первый генератор прямоугольных импульсов, N (где N - число ортогональных составляющих генерируемого спектра) выходных зажимов, первый источник опорного напряжения, выход которого соединен с первым выходным зажимом, дополнительно введены второй генератор прямоугольных импульсов, первый и второй счетчики, цифровой блок памяти, первый и второй одновибраторы, триггер, дешифратор, 2К (где K=N - число сдвигов генерируемых функций, равное числу используемых для этого групп элементов генератора) регистров, К источников опорного напряжения, К инверторов, выходных зажимов и каналов, причем каждый ij-й (где i= 1...N;j=1...К) канал содержит элемент НЕ и первый и второй коммутаторы, выходы которых объединены между собой и соединены с ij-м выходным зажимом, информационные входы коммутаторов ij-го канала подключены, соответственно, первого - к выходу инвертора j-й группы элементов, второго - к выходу источника опорного напряжения j-й группы элементов, соединенному со входом инвертора j-й группы элементов, управляющий вход первого коммутатора ij-го канала подключен к выходу элемента НЕ ij-го канала, вход которого объединен с управляющим входом второго коммутатора ij-го канала и подключен к выходу ij-го разряда второго регистра j-й группы элементов, информационный вход которого подключен к выходу ij-го разряда первого регистра j-й группы элементов, выход первого генератора прямоугольных импульсов соединен с инверсным входом первого одновибратора, объединенными входами записи вторых регистров всех групп элементов и тактовым входом первого счетчика, выход которого соединен с группой младших разрядов адресного входа цифрового блока памяти, группа старших разрядов которого подключена к выходу второго счетчика, соединенному с управляющим входом дешифратора, вход стробирования которого подключен к инверсному выходу второго одновибратора, а каждый j-й (при j=1.. . K) выход соединен со входом записи первого регистра j-й группы элементов, информационные входы первых регистров всех групп элементов объединены между собой и подключены к выходу цифрового блока памяти, инверсный выход первого одновибратора соединен со входом установки единицы триггера, вход установки нуля которого подключен к последнему выходу дешифратора, а инверсный выход соединен со входом установки нуля второго счетчика, тактовый вход которого объединен со входом второго одновибратора и подключен к выходу второго генератора.The indicated technical problem (in the second embodiment of the generator designed to obtain a spectrum of scalable amplitude) is solved due to the fact that the output Walsh function generator contains the first rectangular pulse generator, N (where N is the number of orthogonal components of the generated spectrum), the first source of the reference voltage, the output of which is connected to the first output terminal, a second rectangular pulse generator, first and second counters, a digital memory unit, the first and Ora monostable trigger decoder, 2K (where K = N - number of shifts generated functions equal to the number of groups used for this oscillator elements) registers, to the reference voltage source to the inverter, 
Существенными отличиями предлагаемого генератора в двух вариантах его реализации являются введение дополнительных элементов: 1) второго генератора прямоугольных импульсов, первого и второго счетчика, цифрового блока памяти, первого и второго одновибраторов, триггера, дешифратора, 2К (где K=N - число сдвигов генерируемых функций, равное числу используемых для этого групп элементов генератора) регистров, второго источника опорного напряжения, инвертор, выходных зажимов и каналов; 2) второго генератора прямоугольных импульсов, первого и второго счетчика, цифрового блока памяти, первого и второго одновибраторов, триггера, дешифратора, 2К (где K=N - число сдвигов генерируемых функций, равное числу используемых для этого групп элементов генератора) регистров, К источников опорного напряжения, К инверторов, выходных зажимов и каналов. К существенным отличиям предлагаемого генератора также относится новая организация связей между элементами. Совокупность элементов и связей между ними обеспечивают достижение положительного эффекта - расширения функциональных возможностей за счет возможности генерации полного спектра ортогональных функций Каждана с дискретными сдвигами.Significant differences of the proposed generator in two versions of its implementation are the introduction of additional elements: 1) a second rectangular pulse generator, a first and second counter, a digital memory unit, a first and second one-shot, a trigger, a decoder, 2K (where K = N is the number of shifts of the generated functions equal to the number of generator element groups used for this) registers, the second voltage reference source, inverter, 
Схемы первого и второго вариантов реализации генератора представлены, соответственно, на фиг.1 и 2, на фиг.3 - 8 изображены получаемые на выходах генератора функции Каждана с различными сдвигами, соответственно, нормированной и масштабируемой амплитуды. Schemes of the first and second embodiments of the generator are presented, respectively, in FIGS. 1 and 2, and FIGS. 3-8 show the Kazdan functions obtained at the outputs of the generator with different shifts, respectively, of the normalized and scalable amplitude.
Схема первого варианта реализации генератора (фиг.1) содержит (где N - число ортогональных составляющих генерируемого спектра; К=N - число сдвигов генерируемых функций, равное числу используемых для этого групп элементов генератора) выходных зажимов 1-5, первый 6 и второй 7 источники опорного напряжения (ИОН), инвертор 8, К первых регистров 9-10, К вторых регистров 11-12, первый генератор 13 прямоугольных импульсов (ГПИ), выход которого соединен с инверсным входом первого одновибратора 14, объединенными входами записи вторых регистров 11-12 всех групп элементов и с тактовым входом первого счетчика 15, выход которого соединен с группой младших разрядов адресного входа цифрового блока 16 памяти (ЦБП), группа старших разрядов которого подключена к выходу второго счетчика 17, соединенному с управляющим входом дешифратора 18, вход стробирования которого подключен к инверсному выходу второго одновибратора 19, а каждый j-й (при j=1...K), например, первый, выход соединен со входом записи первого регистра 9 j-й группы элементов, информационные входы первых регистров 9-10 всех групп элементов объединены между собой и подключены к выходу ЦБП 18, а выходы первых регистров 9-10 всех групп элементов соединены соответственно с информационными входами вторых регистров 11-12 всех групп элементов, выходной зажим 1 подключен к выходу первого ИОН 6, второй ГПИ 20, выход которого соединен со входом второго одновибратора 19 и тактовым входом второго счетчика 17, вход установки нуля которого подключен к инверсному выходу триггера 21, вход установки нуля которого подключен к последнему выходу дешифратора 18, а вход установки единицы к инверсному выходу первого одновибратора 14, каналов 22-25, причем каждый ij-й (где i=1...N; j=1...К), например, канал 22 содержит элемент НЕ 26 ij-го канала 22 и первый 27 и второй 28 коммутаторы ij-го канала 22, выходы которых объединены между собой и соединены с ij-м выходным зажимом 2, информационные входы коммутаторов ij-го канала 22 подключены, соответственно, первого 27 - к выходу инвертора 8, второго 28 - к выходу второго ИОН 7, соединенному со входом инвертора 8, управляющий вход первого коммутатора 27 ij-го канала 22 подключен к выходу элемента НЕ 26 ij-го канала 22, вход которого объединен с управляющим входом второго коммутатора 28 ij-го канала 22 и подключен к ij-му разряду выхода второго регистра 11 j-й группы элементов.The diagram of the first embodiment of the generator (figure 1) contains 
Схема второго варианта реализации генератора (фиг.2) содержит (где N - число ортогональных составляющих генерируемого спектра; K=N - число сдвигов генерируемых функций, равное числу используемых для этого групп элементов генератора) выходных зажимов 1-5, К+1 источников 6-8 опорного напряжения (ИОН), К инверторов 9-10, К первых регистров 11-12, К вторых регистров 13-14, первый генератор 15 прямоугольных импульсов (ГПИ), выход которого соединен с инверсным входом первого одновибратора 16 и с тактовым входом первого счетчика 17, выход которого соединен с группой младших разрядов адресного входа цифрового блока 18 памяти (ЦБП), группа старших разрядов которого подключена к выходу второго счетчика 19, соединенному с управляющим входом дешифратора 20, вход стробирования которого подключен к инверсному выходу второго одновибратора 21, вход которого подключен к выходу второго ГПИ 22, соединенному с тактовым входом второго счетчика 19, вход установки нуля которого подключен к инверсному выходу триггера 23, вход установки нуля которого подключен к последнему выходу дешифратора 20, а вход установки единицы - к инверсному выходу первого одновибратора 16, каждый j-й (при j=1...К), например, первый, выход дешифратора 20 соединен со входом записи первого регистра 11 j-й группы элементов, информационные входы первых регистров 11-12 всех групп элементов объединены между собой и подключены к выходу ЦБП 21, а выходы первых регистров 9-10 всех групп элементов соединены соответственно с информационными входами вторых регистров 11-12 всех групп элементов, выходной зажим 1 подключен к выходу первого ИОН 6, каналов 24-27, причем каждый ij-й (где i=1...N; j=1...К), например, канал 24 содержит элемент НЕ 28 ij-го канала 24 и первый 29 и второй 30 коммутаторы ij-го канала 24, выходы которых объединены между собой и соединены с ij-м выходным зажимом 2, информационные входы коммутаторов ij-го 24 канала подключены, соответственно, первого 29 - к выходу инвертора 9 j-й группы элементов, второго 30 - к выходу ИОН 7 j-й группы элементов, соединенному со входом инвертора 9 j-й группы элементов, управляющий вход первого коммутатора 29 ij-го канала 24 подключен к выходу элемента НЕ 28 ij-го канала 24, вход которого объединен с управляющим входом второго коммутатора 30 ij-го канала 24 и подключен к ij-му разряду выхода второго регистра 13 j-й группы элементов.The scheme of the second embodiment of the generator (figure 2) contains 
Первый вариант генератора (фиг.1) работает следующим образом. The first version of the generator (figure 1) works as follows.
При подготовке генератора к работе в ЦБП 16 закладывается информация (см. таблицу), позволяющая генерировать на выходах 1-5 полный спектр ортогональных кусочно-постоянных функций Каждана с дискретными сдигами. When preparing the generator for operation in the pulp and paper mill 16, information is laid down (see the table), which makes it possible to generate at outputs 1–5 a complete spectrum of orthogonal piecewise constant Kazdan functions with discrete shifts.
Первый ГПИ 13 имеет низкую частоту, соответствующую частоте генерируемого на выходах 1-5 спектра. Частота второго ГПИ 20 на 3-6 порядков превышает частоту первого ГПИ 13. The first GUI 13 has a low frequency corresponding to the frequency of the spectrum generated at outputs 1-5. The frequency of the second GUI 20 is 3-6 orders of magnitude higher than the frequency of the first GUI 13.
В исходный момент времени счетчики 15 и 17 находятся в нулевом состоянии, при котором на их выходах, приложенных к адресному входу ЦБП 16, присутствует код 00000. At the initial moment of time, the counters 15 and 17 are in the zero state, in which at their outputs attached to the address input of the pulp and paper processor 16, the code 00000 is present.
При каждом отрицательном перепаде импульса на выходе ГПИ 13 (от единичного уровня к нулевому) одновибратор 14 переводит триггер 21 в единичное состояние. При этом со входа установки нуля второго счетчика 17 снимается единичное напряжение с инверсного выхода триггера 21, счетчик 17 переходит в динамический режим счета. With each negative pulse difference at the output of the GUI 13 (from the unit level to the zero), the one-shot 14 puts the trigger 21 in a single state. In this case, a unit voltage is removed from the inverse output of the trigger 21 from the zero-setting input of the second counter 17, and the counter 17 switches to the dynamic counting mode.
При появлении в момент времени t=0 на фиг.1 очередного импульса с выхода ГПИ 20 по его переднему фронту срабатывает одновибратор 19, его выходной отрицательный импульс стробирует дешифратор 18. Поскольку к управляющему входу дешифратора 18 с выхода счетчика 17 приложен код 01, то на первом выходе дешифратора 18 появляется импульс, записывающий в регистр 9 информацию, которая хранится в ячейке ЦБП 16 с адресом 01000 (см. таблицу) - код 10000111. When the next pulse appears at the time t = 0 in FIG. 1, the single-shot oscillator 19 is triggered on the leading edge of its front edge, its negative output pulse is gated by the decoder 18. Since code 01 is applied to the control input of the decoder 18 from the output of counter 17, then the first output of the decoder 18 there is a pulse that writes information in the register 9, which is stored in the cell of the pulp and paper processor 16 with the address 01000 (see table) - code 10000111.
При следующем срабатывании счетчика 17 из ячейки ЦБП 16 с адресом 10000 в соответствующий первый регистр записывается код 1001 и т.д. At the next operation of the counter 17 from the cell of the pulp and paper mill 16 with the address 10000, the code 1001, etc., is written in the corresponding first register.
После окончания операции переноса информации из ЦБП 16 в первые регистры 9-10 импульсом с последнего выхода дешифратора 18 триггер 21 переводится в его основное нулевое состояние покоя, при котором появляющееся на инверсном выходе триггера 21 единичное напряжение удерживает счетчик 17 также в нулевом состоянии покоя. After the operation of transferring information from the pulp and paper processor 16 to the first registers 9-10, the trigger 21 is transferred from the last output of the decoder 18 to its main zero state of rest, in which the unit voltage appearing on the inverse output of the trigger 21 keeps the counter 17 also in the zero state of rest.
По переднему фронту очередного импульса с выхода ГПИ 13 информация из первых регистров 9-10 переносится во вторые регистры 11-12. On the leading edge of the next pulse from the output of the GUI 13, information from the first registers 9-10 is transferred to the second registers 11-12.
Рассмотрим более подробно работу канала 22, обеспечивающего генерацию первой ортогональной составляющей спектра с нулевым сдвигом. Let us consider in more detail the operation of channel 22, which provides the generation of the first orthogonal component of the spectrum with zero shift.
Значение старшего разряда (СР) с выхода второго регистра 11, приложенного к управляющему входу канала 22, равно "1". При этом первый коммутатор 27 закрыт, а второй коммутатор 28 - открыт (см.фиг.1). В этом случае к выходу 2 генератора приложено положительное единичное напряжение с выхода второго ИОН 7 (см. напряжение U2 - на фиг.3).The value of the senior bit (SR) from the output of the second register 11, applied to the control input of the channel 22, is equal to "1". In this case, the first switch 27 is closed, and the second switch 28 is open (see figure 1). In this case, a positive unit voltage is applied to the output of the generator 2 from the output of the second ION 7 (see voltage U 2 in FIG. 3).
В четвертом такте работы ГПИ 13 значение СР становится равным "0". При этом первый коммутатор 27 открывается, а второй 28 - закрывается. В этом случае к выходу 2 генератора прикладывается отрицательное единичное напряжение с выхода инвертора 8 (см. напряжение U2 на фиг.3) и т. д.In the fourth cycle of the GUI 13, the value of CP becomes equal to "0". In this case, the first switch 27 is opened, and the second 28 is closed. In this case, a negative unit voltage is applied to the output 2 of the generator from the output of the inverter 8 (see voltage U 2 in FIG. 3), etc.
Аналогичным образом другими каналами 23-25 генерируются различные составляющие спектра функций Каждана с различными дискретными сдвигами с единичной амплитудой (см. фиг.3-5). Similarly, other channels 23-25 generate various components of the spectrum of Ezdan functions with different discrete shifts with a unit amplitude (see FIGS. 3-5).
На выходе 1 непрерывно присутствует выходное напряжение первого ИОН 6. At the output 1, the output voltage of the first ion 6 is continuously present.
Второй вариант генератора (фиг.2) работает аналогично первому варианту за исключением того, что амплитуда ортогональных составляющих спектра на выходах 1-5 (фиг.6-8) масштабируется с помощью пар элементов 7-9, 8-10, и т. д. путем изменения выходного напряжения ИОН 6-8. The second variant of the generator (Fig. 2) works similarly to the first variant, except that the amplitude of the orthogonal components of the spectrum at the outputs 1-5 (Figs. 6-8) is scaled using pairs of elements 7-9, 8-10, etc. . by changing the output voltage of the ion 6-8.
Преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с известными является расширение функциональных возможностей за счет возможности генерации полного спектра ортогональных функций Каждана с дискретными сдвигами нормированной или масштабируемой амплитуды. Генератор реализуется на широко распространенных микросхемах среднего уровня интеграции. The advantage of the proposed technical solution in comparison with the known ones is the expansion of functionality due to the possibility of generating a full range of Kazhdan orthogonal functions with discrete shifts of normalized or scalable amplitude. The generator is implemented on widely distributed mid-level integrated circuits.
Источники информации
1. Патент США N 2159743, кл. 235-198, 1964.Sources of information
1. US patent N 2159743, cl. 235-198, 1964.
2. Патент Японии N 48-14129, кл. 97(7) В 62, 1973. 2. Japan Patent N 48-14129, cl. 97 (7) B 62, 1973.
3. Авторское свидетельство СССР N 2115951, кл. G 06 F 1/02, 1998. 3. Copyright certificate of the USSR N 2115951, cl. G 06 F 1/02, 1998.
4. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1986 (прототип). 4. Gonorovsky I.S. Radio engineering circuits and signals: Textbook for universities. - M .: Radio and communications, 1986 (prototype).
