SU595739A1 - Цифровой спектроанализатор - Google Patents

Description

iiK,iincjiijiioro процесса и устропспк- кршю ,Urr к су1цсчТ15ен;(ому сокращсмшю упиаратур 1ы затрат и обеспечивает обработку данных 8 реальном масштабе в)емени.

Ф гкцгог1а.ч1и1а  схема цифрового спектрош алнзатора :редставле 1а на чертеже.

Она содержит ападого-цифровые преобразовате .ти и 2, блоки вьлчис.чепм  еред 1е1о а|)г|фметп еского 3. 4, за.иомниа.юпип регистр 5, Ц||ф) 1-еиерато{) фхикщи «коррел цпоиИ01Ч ) (jKiia fi, цифровой генератор гармспически .х (} 11кц1 | 1 7, блок веро т.остиого округ.чепп  8, блок умножени  знаков Ч11се,т 9, блок матрипктго М11Ожеии  Ш, блок веро тностного округлени  11, блок дииамической пам ти 12, б:юк иеро тиост-ного округлени  13, запомипаюиитй регистр Ы, еу гматор иараллельиого тииа 15, блок оценки пор дка числа 16, блок иорма.пизацнн Ч1;ее,ч 17, блок дииамической пам ти 18, веитили 9 -44- и логические схемы ИЛИ 45 --50.

Последовательиоетв станов )аботы устройства еледу1ОИ1а :

I этап.

Вычпслеиие матожидапиГ /./.Y, /п,, и .момепт iioii фуикции Afv,/(T). Если обрабатч юаетс  Ю.тько одиа функци  -- х(1) (сигналы поступают па вход аиалого-цисррового преобразовател  1), то открыты вепт11лн 19 и 21. Тогда в блоках 3 п 4 вычис.т етс  одно и то же зпачеиие -- /Пд-. 1:сли на вход ует)01 кпч5а иоступагот две фуцкции x{t) и y(i), то в блоке 3 BBIчисл етс  //г.-о а в блоке 4 - ш. Аиалогичпо определ етс  содержание ирмемного регпетра 5. Одновременио каждое число, соответствующее зиачеиню функц1- п x(i), записываетс  в последиюю ч :словую  чейку блока диламичсской пам ти 12, после чего иачимастс  цикл умножени  Ч11ела, хран гцегос  в запоминающем регистре 5 поочередно иа нее числа, храHHuuiecH в 12. миожае.мые чнсл; предварительно окр гл ю1с  в блоках веро тностного округлени  8 и 13 каждое до / разр дов , а в блоке 10 комбинаци  входи1)1х чисел дешифрируете  в течеиие одиого такта.

Необходимость в веро тностном округленш обтз еи стс , во-иервых, тем, что только при относительио небо.тьшом количест1 е разр дов умножаемых чиеел (7 3---1) блок 10 остаетс  еще конструктивно проетым, во-)ггорых, .тем, что прп веро тностном округлении накопление ошибок окру1ленп  нракт 1чески исключаетс - результат умножени  с вход.а блока 10 через вентиль 29 иостуиает в ()/IOK 11, где снова округл етс  rs зависимости от длины 15хсдного р да до I, 2, 3. 2/ разр до -;. Так, наирнмер, если выбрано , / 3, то нрн длине входного р да (N), равпом 256, в блоке 11 чнсла не округл ютс  и nociyniaiOT к сумматор параллельного типа 15. Прн -V 512 в блоке 11

числа окру1;т ютс  до ) диых. при -- до четырехразр;;.тных н т. .т. Наконец , iijiH Л--:8192 I-; блоке 11 чнс.та округ.ч ютс  до одноразр дных. Нсред считыванием числг из б.тока 11 в б,ток 15 is и(;(медний запоснтс  нз -бло1 а 18 х|)аи1Н1Ц еес.  та.м число. Циркул ци  содержн ого б.тока 18 iio цени обратной св зи (через б.чок 15) оеуьцеетвл етс  сиихронно с цирк т цией чисел в блоке 12.

Таким образом, но мере постуи.тсии  потока чиеел, соот.ететв чо)днх з.чачени м входной (|)ч КЦ1п, н блоке 18 будут иака1гтиватье  зпаченн  на|1ных и юпзвс-депн, кот0)ые носле дсленн  и;) общее количество чие(т входфункции - Л/у.г(т) И.) M,V,,(T).

После I yiana устройство отключаетс  от входных цеие| до окоичании всех нос,тедую1П ,ИХ ВЫЧНС...

IIэтап.

Вьншслеиие нроизведсин  (m,f-m,j н.ти (m.v-Пд.). С цес;ью сохране1м:  за.. точности вычие; еинй ко.мнчество циклов множснн  выбираетс  таким, чтобы результат составл л /; разр дов (при указанных выше значени х н , количеств) циклов )ав11О 25G). )Тат мнoжeнн i в течение iseex циклов иаканлнвае1х-  в б.токс 15 и переииеываетс  затем i; б.ток 11.

IIIэтап.

Вьнпкмеиие корре,т н.нонпой (|)ч1кцн,ч.

Нз момептной функпии Лтл-/,(т), хран щегос  в блоке Д1н амичееко 1 на.г тт 18, вычитаете  значение m.,.//;,, (или пг). Нрн этом числа нз блока 18 поочередно иост нают в еуммато) параллельного Т1гиа. в котором и осуществл етс  оиераци  1зычитанн .

Результат в виде зиачеиий кор.)ел и.:1онной фуикции еиова заноо-тс  в блок 18.

этаи.

В блоке оиеикн нор дка числа IG аиалнз р етс  максима.тыюе зиаченне коррел цноп .зиачеи 1е фуикц1Г 1 , то в блоке 16 вырабатьи аетс  управл ющий сигнал л-.т  автоматического умножени  в блоке нормалцзации чиеел 17, нроход щнх через него чиеел на чнсла 1. 2, 4, 8, 16. 32, - - путем простого сдвнга ирохол 1цих чисел в сторону старших разр дов иа соответств к)шее число )ачр дов 0. 1, 2, 3, 4, 5. V этаи.

Умножение коррел циоииоГ фупкн.,П1 иа «коррел ционное окно. Из блока 18 1 ООЧередио считываютс  значени  коррел ционной функции , а нз блока 6 - - .значени  «коррел циоппого окпа. Нроцедура множенн  аналогична

выиоли емой на II этане. Отличие еоетонт лишь в том, что нз сумматора параллельного тггна 15, где накапливаетс  результат умножени , новые значени  коррел илоиной функции зап.исываютс  в блок 12 (3/ -етарших разр дон ).

VI этап.

()уикци1 ciieKipa.ibHoii плотноВычис .чеине

сти мощпости сигнала. Дл  вычислени  /-и составл 10ш.еГ| спектра (/ 0, 1, 2,) блоком 7 при заданно.м / вырабатываетс  m значеиий косинусоиды ( . 2,.., т). Причем i-e III

значение косинусоиды умножаетс  на /-е значение коррел щОиной функции, хран щейс  в 12. Все умножаемые нары суммируютс  в блоке 15, результат,  вл ющийс  /-м значением функции спектральной плотности, заноситс  в блок 18. В теченпе VI этапа вычисл ютс  все П1 зиаченнй спектра.

11 этап.

(чптываипс результатов. В зависимости от установлеипо10 режима полученные зиачени  Rxx(r) и S(o)) считываютс  в выходные цени иоочередно и однократио либо многократно. В первом елучае сразу же носле считывани  открываютс  входные цепи, и устройство начпнает новый цикл вычислений.

Полный етатнстичеекпй анализ (с учетом вычислени  сиектра) может вестись с максимальной скоростью до 20 раз в секунду. В режиме цифровой фильтрации устройство работает следующим образом. В блоке 12 записываютс  нервые т значений исходиой функп .ип x(i). После этого каждое из значений хран щихс  в блоке 12, умножаетс  на значеии  сглаживающего  дра, снимаемые из блока 6. Резул1 тат умножени  накапливаетс  в блоке 15. После этого содержимое блока 15 делитс  на ш (нутем сдвига результата на К разр дов, ) и из пего вычитаетс  число, хран щеес  в блоке 5, разность подаетс  на выход. В разностном сигнале x(t) будет (отфильтрована нижнечастотна  составл юща . Затем содержимое блока 12 сдвигаетс  на разр д, ири этом тер етс  самое первое записанное в пего число, и в устройство постх пает новое число исходного р да X ((). Далее процедура вычислений повтор етс  аналогично описанному.

Ф о р м у л а изобретени 

Пифровой снектроанализатор, содерлсащий аналого-цифровые нреобразователн, блоки вычислени  среднего арифметического, запоминающие регистры, цифровые геиераторы гармоинческих функций, блок вычислепн  функции «коррел ционного окна, блокн веро тностного округлени , блок умножени  зиаков, блок матрично1-о умножени , блоки динамической пам ти, блоки оценки пор дка и нормалнзации чисел, отличающийс  тем, что, с целью уирощеин  аппаратурных затрат, в него введен блок суммироваии  параллельного тнпа, причем выход первого аналого-цифрового преобразовател  подключен через вентиль ко входам первого блока динамической пам ти и первого блока вычислени  среднего арифметического и через второй вентиль - ко входу второго блока вычислени  среднего арифметического , выход второго аналого-цифрового преобразовател  подключен через вентилг ко входам второго блока вычислени  среднего арифметического н первого запоминающего регистра, вход первого блока веро тностного округлени  подключеп через элемент ИЛП к выходам блока пормализацин чисел, первого блока вычислени  среднего арифметического и нервого выхода первого блока динамнческо пам тн, первый выход первого блока веро тпостпого округлени  подключен к первому входу блока умпожепп  знаков, а второй выход первого б.тока веро тпостного округлени  - к иервому входу блока матричного умноженн , второй вход которого подключен к первому выходу второго блока веро тностного округлени , второй выход которого иодключен ко второму входу блока умножени  знаков, а вход второго блока веро тностного округлени  через элемеит ИЛП подключеп к выходам второго блока вычислени  среднего арифметического , приемного заноминающего регистра, цифрового генератора гармоннческих функцнй и блока вычислени  фупкцпп «коррел ционного окна, нервый вход блока суммировани  параллельпого типа подключеп к выходу блока умпоженн  знака, второй вход через элемеит ПЛП н вентили -- к выходам первого и второго запоминающих регистров и третьего блока веро тностного округлени , вход которого через вентиль иодключен к выходу блока матричного умноженн , третий вход блока суммировани  параллельного типа через вснтнль подключен к выходу второго блока динамическо пам ти, а выход блока суммировани  иараллельиого тина через соответствующие вентили-ко входам первого и второго блоков дпнамическоГ пам ти, второго заиоминаюп1его регистра и к первому выходу устройства , второй выход первого блока динамнческой пам тн подключен через вентн.ть и элемент ИЛП к своему второму входу и ко второму выходу устройства, выход второго блока динамической пам ти подключен через Beirriiли к своему входу, ко входам блока нормализации чнсел и блока оценки пор дка и к третьему выходу устройства, выход блока оценки пор дка иодключен ко входу нормалнзацип чнсел и к четвертому выходу ттройства.

IIcT04n;iKH информации, нргпттые во вииманне нри эксиертизе

1.Л-вторское свидетельство СССР №-102873, кл. G OGF 15/36. 27.07.71.

2.Авторское свидетельство СССР ЛЬ 3937-М, кл. G 06F 15/36, 13.07.71.

3.Автооское свидетельство СССР Л р-152000, кл. G 06F15/36. 07.12.72.

Nrfii

Lj -g

;з0рс