SU1083200A2 - Устройство дл реализации быстрого преобразовани Фурье - Google Patents

Устройство дл реализации быстрого преобразовани Фурье Download PDF

Info

Publication number
SU1083200A2
SU1083200A2 SU823526613A SU3526613A SU1083200A2 SU 1083200 A2 SU1083200 A2 SU 1083200A2 SU 823526613 A SU823526613 A SU 823526613A SU 3526613 A SU3526613 A SU 3526613A SU 1083200 A2 SU1083200 A2 SU 1083200A2
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
input
output
counter
elements
inputs
Prior art date
Application number
SU823526613A
Other languages
English (en)
Inventor
Владислав Степанович Бабанский
Виталий Степанович Бабанский
Original Assignee
Специальное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро По Комплектным Низковольтным Устройствам Защиты И Системной Автоматики Для Энергетики
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Специальное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро По Комплектным Низковольтным Устройствам Защиты И Системной Автоматики Для Энергетики filed Critical Специальное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро По Комплектным Низковольтным Устройствам Защиты И Системной Автоматики Для Энергетики
Priority to SU823526613A priority Critical patent/SU1083200A2/ru
Application granted granted Critical
Publication of SU1083200A2 publication Critical patent/SU1083200A2/ru

Links

Landscapes

  • Complex Calculations (AREA)

Abstract

УСТРОЙСТВО;ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ ПО авт.СВ. 615488, отличающеес  тем, что, с целью увеличени  быстродействи  при обработке сигналов с переменной частотой среза, в него введены счетчик, реверсивный счетчик, элемент НЕ, четыре элемента ИЛИ и два элемента И, причем выход переноса счетчика соединен с вычитгоовдим входом реверсивного счетчика, выход первого разр да которого подключен к входу элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен С первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы KOTOjxjx соединены соответственно с первым и вторым тактовыми входами устройства, выход второго разр да реверсивного счетчика подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого разр дов реверсивного счетчика соединены соответственно с первьил и йторым входами четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И  вл етс  так товым входом устройства, второй вход второго элемента И-объединен с тактовым входом счетчика и  вл етс  вторым 2 тактовым входом устройства, а второй вход третьего элемента ИЛИ  вл етс  i входом задани  частоты среза устройства .

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и предназначено дл  спектрального анализа электрических сигналов, представленных в цифровой форме, в реальном масштабе времени. Применение изобретени  св зано с цифровой обработкой электрических сигналов с измен ющейс  во времени частотой среза, к которым относ тс  такие сигналы, как, например, речевой сигнал в аппаратуре св зи, сигна лы гидро-,звуко-и радиолокации, нави гации и телеметрии. По основному авт.св. 615488 известно устройство дл  реализации быстрого преобразовани  Фурье, содержащее блок пам ти, состо щий из N регистров сдвига, арифметический блок, блок пам ти коэффициентов, первые и вторые элементы И и элементы ИЛИ,- причем параллельные входы /N - 1)-го и (N -1)-го регистров сдвига соединены соответственно с первым и вторым выходами арифметичес кого блока, а параллельные выходы - N нулевого и - -го регистров сдвига соединены соответственно с первым и вторым,входс1ми арифметического блока третий и четвертый вх,оды которого соединены соответственно с выходами блока пам ти коэффициентов, последовательный вход каждого регистра сдви га подключен к выходам соответствующе1го элемента ИЛИ, а выход - к первым входам первого и второго соответствующих элементов И, выходы первых элементов И каждого регистра сдвига, за исключением нулевого и -J- -го регистров сдвига, соединены с первыми входами элементов ИЛИ предвдущих регистров сдвига,выход элемента И i-ro регистра сдвига соединен с вторым входом элемента ИЛИ J-го ренистра сдвига, где j - двоичный код, полученный путем цикли ческого сдвига на один разр д влево двоичного кода i, вторые входы всех первых и вторжк элементов И соединены соответственно с первым и вторым тактовыми входами устройства El. Недостатком известного устройства  вл етс  ограниченное быстродействие которое не повышаетс  с понижением частоты среза сигнала, в результате чего отсутствует возможность работы устройства с повышенным быстродействием дл  реально существующих сиг .налов. Цель изобретени  - повышение , быстродействи  устройства при обработке сигналов с переменной частотой среза. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  реализации быстрого преобразовани  Фурье введены счетчик, реверсивный счетчик, элемент НЕ, четыре элемента ИЛИ и два элемента И, причём выход переноса бчетчика соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, выход первого разр да которого подключен к входу элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены с первым и вторым тактовыми входами устройства, соответственно выход второго разр да реверсивного счетчика подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, выходы третьего-и четвертого разр дов реверсивного счетчика соединены соответственно с первым и вторым выходами четвертого элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И  вл етс  первым тактовым входом устройства, второй вход второго элемента И объединен с тактовым входом счетчика и  вл етс  вторым тактовым входом устройства, а второй вход третьего элемента ИЛИ  вл етс  входом задани  частоты среза устройства. На фиг. 1 изображена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - пример реализации блока вычислени  предпоследней итерации и блока отключени . Устройство-дл  реализации БПФ сигналов с переменной частотой среза содержит блок 1 пам ти, состо щий из N регистров 2 сдвига, арифметический блок 3, блок 4 пам ти коэф- . фициентов, элементы И 5 первой группы , элементы И 6 второй группы, элементы ИЛИ 7, блок 8 отключени , блок 9 вычиЬлени  предпоследней итерации, первый 10 и второй 11 входы устройства и вход 12 задани  частоты среза. Блок а отключени  содержит эле- мент ИЛИ 13 и элементы И 14 и 15. Блок 9 вычислени  предпоследней итерации содержит счетчик 16, реверсивный счетчик 17, элементы НЕ 18 и ИЛИ 19-21. Устройство работает следук дим образом. В арифметический блок 3 по первому и второму входам из нулевого и регистров 2 сдвига поступают выборки сигнала,а по третьему и 4eTJ вертому входам из блока 4 пам ти коэффициентов поступают коэффициенты вида, cos (2JrVN) Sin (2 ffc/N) и (,-| -1) Арифметический блок 3 осуществл  ет вычисление двухточечного БПФ, результаты которого с первого и вто ( -1)и :РОГО ВЫХОДОВ ЗЗНОСЯТСЯ В ( N-l)-e регистры 2 сдвига по. их параллельным входам. Одновременно на этапе вычислени  двухточечного БПФ в арифметическом блоке 3 под действием тактовых импульсов ТИ 1/ поступающих с выхода блока 8 отключени  на вторые входы всех первых элементов И 5, выполн етс  сдвиг вверх на одну ступень всех выборок сигнала, размещенных в регистрах 2 сдвига и к моменту времени записи результата из арифметического блока N 3 в ( - 1) и (N -1)-е регистры 2 2 сдвига выборки сигнала из этих реги ров 2 сдвига перезаписи в предаадущи ( -2 - 2) и (N . - 2)-е регистр 2 сдвига соответственно, поэтому потери информации в регистрах 2 сдвига не происходит. Этот этап вычислени  происходит на каждой ите , : - ; Ы . рации раз. После выполнени  каж дой итерации в соответствии с алго .ритмом ВПФтребуетс  выполнить переупор дочивание информации, кото рое осуществл етс  под действием тактовых импульсов ТИ 2, поступающих с второго выхода блока 8 отключени  на вторые входы всех вторых элементов И б. При этом последова тельный выход регистра 2 сдвига с номером i через соответствующие вто рые элементы И б и элементы ИЛИ 7 соединен с последовательным входом регистра 2 сдвига с номером j, двоичный код которого образуетс  путем циклического сдвига на один разр д влево двоичного кода ii Элементы ИЛ 7 выполн ют объединение выходов соответствующих первых и вторых элементов И 6 и тем самым обеспечивеиозг поступление данных на последователь ный вход регистра 2 сдвига в режиме сдвига инфо1 1ации вверх и в режиме переупр дочивани  информации. Отличительной особенностью азлич ныхЯчеек, состо щих из регистра 2сдвига , первого и второго элементов И 5 и 6 соответственно и элемента : ИЛИ 7,  вл етс  отсутствие в нулево N И  чейках первых элементов И N И в ( -1) и (Ы-1)-й  чейках эле2 , . . ментов ИЛИ 7, которое  вл етс  след ствием самого алгоритма БПФ. Rufi вы полнени-  перезаписи информации в. регистрах 2 сдвига с п разр дами требуетс  п тактовых импульсов/ поэтому тактовые импульсы как ТИ 1, так и ТИ 2 состо т из групп по п импульсов в каждой группе. Дл  вычислени  БПФ последовательно поступает сери  из групп тактовых импульсов ТИ 1, затем одна группа тактовых импульсов ТИ 2 и далее процесс повтор етс  m раз,где m(,N) ,число итераций. Результаты вычислени  БПФ содер-жатс  в регистрах 2 сдвига в двоичноинверсном пор дке. В процессе вычислени  БПФ после вычислени  предпоследней (т-1)-й итерации в верхней : половине (О-(-у -1))-х регистров 2 сдвига возникает результат, который соответствует вычислению БПФ от вы-iборок сигнала прореженных во времени , т.е. от четных выборок. Этот результат получаетс  за счет вычислени  БПФ с числом точек преобразовани  в два раза меньшим, .чем исходное число точек БПФ. Такой промежуточный результат вычислени  БПФ также представлен в двоично-инверсном пор дке, В нижней половине ( М-1))-х регистров 2 сдвига содер-житс  результат вычислени  БПФ от нечетных выборок сигнала тоже в  воично-гинверсном пор дке. Проредсивание выборок сигнала по времени Эквивалентно понижению частоты дискретизации аналогового сигнала, поэтсму дл  сигналов с переменной во времени частотой среза возможно и достаточно выполн ть вычисление БПФ до конца предпоследней (т-1)-й итерации при условии, если частота среза сигнала становитс  меньше половины исходной частоты среза. Така  ситуаци  возникает в случае, когда аналоговый сигнал дискретизирован из расчета на максимально возможную частоту среза сигнал.а. Тогда возможно при наличии сигнала половинной частоты среза после вычислени  предпоследней (га-1)-й ите- . рации БПФ получить спектр Фурьесигнала , полностью без какойлибо погрешности наложени  спектра представл ет этот сигнал в частотной области. Момент времени поступлени  .сигнала половинной частоты среза в устройстве дл  реализации БПФ сигналов с переменной частотой среза возможен в период времени вычислени  БПФ, но этот сигнал должен поступить к моменту времени окончани  вычислени  предпоследней (т-1)-й итераЦии Спектр Фурье-сигнала, полученный после вычислени  предпоследней (т-IJ-й итерации БПФ, полученной при поступлении сигнала половинной частоты среза, имеет такую же разреагиощую полосу частот, как и спектр, который получалс  бы после вычислени  и последней (т)-й итерации от всех четных и нечётных выборок сигнала. Поэтому с точки зрени равноценности получаемого спектра нет отличи  между Ъпектром Фурье, получаемым на предпоследней {т-1)-й итерации БПФ при утвердительном значении сигнала половинной частоты среза, и спектром Фурье, получаемом на последней (т) -и итерации БП4 при отрицательном значении сигнала половинной час тоты.среза. Отличие состоит в том, что спектр Фурье, вычисленный на предпоследней (гаг1)-й итерации, получаетс  раньше во времени по отношению к спектру Фурье, вычисленному на последней (т)-и итерации. В устройстве дл  реализации БПФ сигналов с переменной частотой среза дл  определени  предпоследней (т-1)-й итерации используетс  блок 9 вычислени  предпоследней (т-1)-й итерации, который осуществл ет под счет групп тактовых импульсов ТИ 2, т.е. подсчет числа итераций. При подсчете итераций в блоке 9 вычисли НИН предпоследней итерации, когда заканчиваетс  выполнение предпослед ней (т-1)-й итерации, на его выходе по вл етс  сигнал, которалй поступает на четвертый вход блока 8 отключени . В блоке 8 отключени  происходит отключение подачи тактовых импульсов ТИ 1 и ТИ 2, в том случае когда одновременно присутствует сигнал половинной частоты среза и сигнал на выходе блока 9 вычислени  предпоследней (т-1)-й итерации. В противном случае при отсутствии хот бы одного из этих сигналов тактовые импульсы проход т без изменени .с первого 10 и второго 11 тактовых входов блока 8 отключени  на его первый и второй выходы соответствен но. Конец вычислени  БПФ наступает после окончани  поступлени  тактовы импульсов ТИ 1 и ТИ 2 либо после вы числени  предпоследней (т-1)-и итерации в случае утвердительного зна чени  сигнала половинной частоты среза,, либо после вычислени  послед ней (т)-и итерации при отрицательно значении половинной частоты среза. Результаты спектра Фурье, вычисленные по алгоритму БПФ, в случае, когда j )процесс вычислени  заканчиваетс  на предаос едней (ш-1)-й итерации, рас полагаютс  в двоично-инверсном пор дке в верхней половине (0-()) регистров сдвига, когда же выполн етс  и последд(н   (т)-  итераци , то да результаты занимают полностью все регистры 2 сдвига и тоже располагаетс  в двоично-инверсном пор дке . .. В блоке 9 вычислени  предпоследней (т-1)-и итерации выполн етс  деление тактовой последовательности импульсов ТИ 2 на (D1), подсчет числа итераций, оставшихс  выполнить до концавычислени  НПФ , и выделение предпослё; ней итерации. Деление тактовой последовательности ТИ 2 на осуществл етс  счетчиком 16, в результате чего получаетс  последовательность им1 ульсов выполненных итераций БПФ, котора  подсчитываетс  реверсивным счетчиком 17, куда предварительно записано общее число всех итераций (т) БПФ. Вычитание числа поступающих импульсов выполненных итераций от их общего значени  (т), выполн емое в реверсивном счетчике 17, позвол ет получить значение оставшихс  выполнить итераций. Этот результат и отражаетс  на выходе реверсивного счетчика. Элементы 18-21 фиксируют на счетчике 17 оставшуюс  невыполненной последнюю (1п)-ю итерацию, что свидетельствует об окончании вычислени  предпоследней (гп-1)-й итерации, т.е. когда значение в счетчике 17 равно единице, на выходе элемента ИЛИ 21 и, следовательно, на выходе блока 9 вычислени  предпоследней (т-1)-и итерации по вл етс  сигнал логического нул , КОТО1Ж1Й соответствует окончанию вычис.пени  предпоследней (т-1)-й итерации. В блоке 8 отключени  с помощью элемента ИЛИ 13 выполн етс  объединение двух сигналов: с выхода блока 9 вычислени  предпоследней (т-1)-и итерации и с входа 12 задани  частоты среза. Выход элемента ИЛИ 13 далее управл ет отключением тактовых импульсов ТИ 1 и ТИ 2, подавае- мах соответственно на первый 10 и второй 11 входы устройства через элементы И 14 и 15. Технико-экономическа  эффективг ность предлагаемого устройства заключаетс  в повышении быстродействи  при вычислении БПФ дл  сигналов с переменной частотой среза за счет окончана  вычислени  ВПФ на предпоследней (т-1)-й итерации при поступлений сигнала половинной частоты среза. Дл  сигналов, например, имеющих во времени равномерную плотность распределени  частоты среза, имеем, что за промежуток времени t сигнал половину времени (0,5й) имеет частоту среза меньшую половины исходной частоты среза, поэтому вычисление БПФ в данные интерватш времени выполн етс  только до конца предпоследней (т-1)-и итерации, быстродействи  при вычислении БПФ только до конца предпосл ней (т-1)-и ите- . рации заключаетс  в невыполнении последней (т)-и итерации и равно г1 1 -± 1 1 Л -гп-- Повышение быстродействи  устройства дл  данного закона распределени  Частоты среза сигнала равн етс  ,51f j. m - Дл  примера восьмиточечного БПФ повышение быстродействи  равн етс  0,,6% ,5 0,,6%), дл  случ 1024 точек преобразовани  БПФ ,0 f Г ff tl 0.5 0,05 5%), 10 Оценива  дополнительные аппаратурные затраты, следует, что дл  блока 9 вычислени  предпоследней (т-1)-й итерации и дл  блока 8 отключени  требуютс  всего две микросхемы К155ИЕ7, одна микросхема К155ЛЛ1, один элемент НЕ из микросхемы К155ЛН1 и два элемента 2И из микросхемы К155ЛИ1. Дополнительные аппаратурные затраты по сравнению с общим объемом оборудовани , необходимым дл  вычислени  БПФ,  вл ютс  совершенно иезначительными , однако введение дополнительных узлов позвол ет увеличить быстродействие предлагаемого устройства на 5 - 15%.

Claims (1)

  1. УСТРОЙСТВО;ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ БЫСТРОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФУРЬЕ ПО авт.св.№ 615488, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия при обработке сигналов с переменной частотой среза, в него введены счетчик, реверсивный счетчик, элемент НЕ, четыре элемента ИЛИ и два элемента И, причем выход переноса счетчика соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, выход первого разряда которого подключен к входу элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен С первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми > входами первого и второго элементов И, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым тактовыми · входами устройства, выход второго разряда реверсивного счетчика подклю чен к второму входу первого элемента ИЛИ, выходы третьего и четвертого разрядов реверсивного счетчика соединены соответственно с первым и йторым входами четвертого элемента ИЛИ, <д выход которого подключен к второму входу второго элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И является так товым входом устройства, второй вход второго элемента И· объединен с тактовым входом счетчика и является вторым тактовым входом.устройства, а второй вход третьего элемента ИЛИ является ι входом задания частоты среза устройства.
SU823526613A 1982-12-23 1982-12-23 Устройство дл реализации быстрого преобразовани Фурье SU1083200A2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823526613A SU1083200A2 (ru) 1982-12-23 1982-12-23 Устройство дл реализации быстрого преобразовани Фурье

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823526613A SU1083200A2 (ru) 1982-12-23 1982-12-23 Устройство дл реализации быстрого преобразовани Фурье

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU615488 Addition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1083200A2 true SU1083200A2 (ru) 1984-03-30

Family

ID=21040736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823526613A SU1083200A2 (ru) 1982-12-23 1982-12-23 Устройство дл реализации быстрого преобразовани Фурье

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1083200A2 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. AatopcKoe свидетельство СССР 615488, кл. G 06 F 15/332, 1976 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3683162A (en) Digital filtering for detecting component frequencies from a set of predetermined frequencies
SU1083200A2 (ru) Устройство дл реализации быстрого преобразовани Фурье
US4956797A (en) Frequency multiplier
RU2015550C1 (ru) Арифметическое устройство для выполнения дискретного преобразования фурье
Zohar The counting recursive digital filter
SU1540026A1 (ru) Устройство дл моделировани дискретного канала св зи
SU758002A1 (ru) Многоканальное цифровое частотно&#39; избирательное устройство 1
SU1051550A1 (ru) Синтезатор передаточных характеристик N-каскадного четырехполюсника
SU739431A1 (ru) Стохастический анализатор спектра
SU1128264A1 (ru) Цифровой рекурсивный фильтр
SU734579A1 (ru) Цифровой анализатор спектра
SU1569823A1 (ru) Устройство дл умножени
SU1646070A1 (ru) Цифровой многоканальный приемник
SU817725A1 (ru) Врем -импульсный анализаторСигНАлА
SU1120348A1 (ru) Анализатор спектра
SU1037273A1 (ru) Устройство дл определени моментов
SU1735836A1 (ru) Способ определени результатов векторно-матричных преобразований в параллельных акустооптических процессорах
SU1033978A1 (ru) Анализатор спектра
SU851280A1 (ru) Анализатор спектра
SU1427574A1 (ru) Устройство дл подсчета числа единиц двоичного кода по модулю К
SU752309A1 (ru) Генератор случайных процессов
SU1262406A1 (ru) Анализатор спектра
SU1383393A1 (ru) Устройство дл преобразовани по функци м Уолша
US3415982A (en) Time-shared analog computer
SU879562A1 (ru) Устройство дл прогнозировани параметров энергосистем