Аналізатор спектра фур’є та хартлі

Аналізатор спектра Фур'є та Хартлі, що містить аналого-цифровий перетворювач, три блоки пам'яті, блок формування синусних та косинусних вагових коефіцієнтів, два помножувачі, чотири суматори, вхід аналого-цифрового перетворювача є входом пристрою, а вихід з'єднаний з першим входом першого суматора та входом першого блока пам'яті, вихід якого з'єднаний з другим входом першого суматора, перший та другий виходи блока формування синусних та косинусних вагових Корисна модель належить до галузі цифрової обчислювальної техніки і може бути застосована у пристроях динамічного спектрального аналізу в реальному масштабі часу Відомий аналізатор спектра Фур'є для динамічного спектрального аналізу, що реалізує рекурентний метод обчислення перетворення Фур'є на ковзних інтервалах [Ас СССР, №1013970, кл G06F15/332, 1983], котрий містить аналогоцифровий перетворювач, три блоки пам'яті, блок постійної пам'яті та три суматори, а функції помножувачів виконує блок сумування та комутатор Недоліком даного пристрою є залежність структури блоку сумування та комутатора від розміру обчислюваного перетворення та обмеження функціональних можливостей визначенням лише спектра Фур'є Найбільш близьким за технічною сутністю до запропонованого є аналізатор спектра Фур'є для динамічного спектрального аналізу, що реалізує рекурентний метод обчислення перетворення Фур'є на ковзних інтервалах [Ас СССР, №560232, кл G06F15/34, 1977], який містить аналогоцифровий перетворювач, з першого по третій блоки пам'яті, блок формування синусних та косинусних вагових коефіцієнтів, з першого по другий помножувачі, з першого по четвертий суматори, вхід коефіцієнтів з'єднані з першими входами ВІДПОВІДНО першого та другого помножувачів, виходи яких з'єднані з першими входами ВІДПОВІДНО другого та третього суматорів, виходи яких з'єднані з входами другого та третього блоків пам'яті та є першим та другим виходами пристрою ВІДПОВІДНО, ЯКИЙ відрізняється тим, що в нього введений пятий суматор, вихід першого суматора з'єднаний з другими входами першого та другого помножувачів, виходи другого та третього блоків пам'яті з'єднані з другими входами ВІДПОВІДНО другого та третього суматорів, виходи яких з'єднані ВІДПОВІДНО З першими та другими входами четвертого та п'ятого суматорів, виходи яких є третім та четвертим виходами пристрою ВІДПОВІДНО аналого-цифрового перетворювача є входом пристрою, а вихід з'єднаний з першим входом першого суматора та входом першого блока пам'яті, вихід якого з'єднаний з другим входом першого суматора, перший та другий виходи блока формування синусних та косинусних вагових коефіцієнтів з'єднані з першими входами ВІДПОВІДНО першого та другого помножувачів, виходи яких з'єднані з першими входами ВІДПОВІДНО другого та третього суматорів, виходи яких з'єднані з входами другого та третього блоків пам'яті та є першим та другим виходами пристрою ВІДПОВІДНО Недоліком даного пристрою є великі апаратурні затрати за КІЛЬКІСТЮ помножувачів та обмеження функціональних можливостей визначенням лише спектра Фур'є В основу корисної моделі поставлено задачу створення аналізатора спектра Фур є та Хартлі, що реалізує обчислення перетворення Хартлі на основі обчисленого за рекурентним методом на ковзних інтервалах перетворення Фур'є, в якому за рахунок введення нового блоку та звязків зменшуються апаратурні затрати за КІЛЬКІСТЮ помножувачів та досягається одночасне визначення динамічних спектрів Фур'є та Хартлі, внаслідок чого спрощується структура та розширюються функціональні можливості аналізатора ю CD S о> 6165 Поставлена задача досягається за рахунок того, що в аналізатор спектра Фур'є та Хартлі, що містить аналого-цифровий перетворювач, три блоки пам'яті, блок формування синусних та косинусних вагових коефіцієнтів, два помножувачі, чотири суматори, вхід аналого-цифрового перетворювача є входом пристрою, а вихід з'єднаний з першим входом першого суматора та входом першого блока пам'яті, вихід якого з'єднаний з другим входом першого суматора, перший та другий виходи блока формування синусних та косинусних вагових коефіцієнтів з'єднані з першими входами ВІДПОВІДНО першого та другого помножувачів, виходи яких з'єднані з першими входами ВІДПОВІДНО другого та третього суматорів, виходи яких з'єднані з входами другого та третього блоків пам'яті та є першим та другим виходами пристрою ВІДПОВІДНО, введений п'ятий суматор, вихід першого суматора з'єднаний з другими входами першого та другого помножувачів, виходи другого та третього блоків пам'яті з'єднані з другими входами ВІДПОВІДНО другого та третього суматорів, виходи яких з'єднані ВІДПОВІДНО з першими та другими входами четвертого та п'ятого суматорів, виходи яких є третім та четвертим виходами пристрою ВІДПОВІДНО Введення в аналізатор п'ятого суматора разом з новими зв'язками дозволило реалізувати обчислення перетворення Хартлі на основі обчисленого за рекурентним методом на ковзних інтервалах перетворення Фур'є, внаслідок чого зменшились апаратурні затрати за КІЛЬКІСТЮ помножувачів та стало можливим одночасне визначення динамічних спектрів Фур'є та Хартлі, що спростило структуру та розширило функціональні можливості аналізатора На кресленні представлена блок-схема пристрою аналізатора спектра Фур'є та Хартлі Пристрій містить вхід 1, аналого-цифровий перетворювач 2, блоки 3-5 пам'яті, блок 6 формування синусних та косинусних вагових коефіцієнтів, помножувачі 7-8, суматори 9-13, виходи 14-17 Вхід аналого-цифрового перетворювача 2 є входом 1 пристрою, а вихід з'єднаний з першим входом першого суматора 9 та входом першого блока 3 пам'яті, вихід якого з'єднаний з другим входом першого суматора 9 Синусний та косинусний виходи блока 6 формування синусних та косинусних вагових коефіцієнтів з'єднані з першими входами ВІДПОВІДНО першого 7 та другого 8 помножувачів, другі входи яких з'єднані з виходом першого суматора 9 Виходи першого 7 та другого 8 помножувачів з'єднані з першими входами ВІДПОВІДНО другого 10 та третього 11 суматорів, другі входи яких з'єднані з виходами другого 4 та третього 5 блоків пам'яті ВІДПОВІДНО, а виходи є першим 14 та другим 15 виходами пристрою ВІДПОВІДНО І з'єднані ВІДПОВІДНО з входами другого 4 та третього 5 блоків пам'яті, першими та другими входами четвертого 12 та п'ятого 13 суматорів, виходи яких є третім 16 та четвертим 17 виходами пристрою ВІДПОВІДНО Пристрій працює наступним чином Рекурентний метод обчислення перетворення Фур'є дійсних послідовностей на ковзних інтервалах, коли значення перетворення оновлюються з надходженням кожного нового значення відліку вхідної ПОСЛІДОВНОСТІ, базується на основі математичного виразу j27tki N ( 1 ) Fj +1 (k) = Fi(k) + [x(N + i)-x(i)]e , де F,+i(k), F,(k) - комплексні дискретні значення перетворення Фур'є вхідної ПОСЛІДОВНОСТІ розміром N на (і+1) -му та і -му інтервалах ВІДПОВІДНО (k = 0,N/2-1 - номер значення перетворення, і=0,1,2, ), x(N+i) та х(і) - значення ВІДЛІКІВ ВХІДНОЇ ПОСЛІДОВНОСТІ Обчислення виразу (1) в пристрої виконується шляхом обчислення виразів ReF l+1 (k) = ReF, (k) + [x(N + i) (2) ^ (3) де Re та Im - ДІЙСНІ та уявні частини значень перетворення Фур'є Перетворення Хартлі визначається на основі обчисленого перетворення Фур'є за допомогою виразів H l+ i(k)=ReF l+ i(k)-lmF l+ i(k), (4) Hl+1(N-k)=ReFl+i(k)+lmFl+1(k), (5) де H :+ i(k), H,+i(N-k) - ДІЙСНІ дискретні значення перетворення Хартлі вхідної ПОСЛІДОВНОСТІ розміром N на (і+1) -му інтервалі Пристрій працює циклічно Початок кожного циклу визначається надходженням на вхід блока З пам'яті нового дискретного значення ПОСЛІДОВНОСТІ ВІДЛІКІВ, котра формується за допомогою аналогоцифрового перетворювача 2, на вхід якого з входу 1 пристрою подається досліджуваний аналоговий сигнал На початку кожного циклу в блоці 3 пам'яті зберігаються N значень ВІДЛІКІВ І-ГО інтервалу вхідної ПОСЛІДОВНОСТІ, а в блоках 4-5 пам яті - ВІДПОВІД НО ДІЙСНІ та уявні частини комплексних значень F,(k) перетворення Фур'є на і-му інтервалі В початковому стані (і=0) комірки всіх блоків 3-5 пам'яті обнулені На початку циклу значення нового відліку вхідної ПОСЛІДОВНОСТІ зберігається в блоці 3 пам'яті та надходить на перший вхід суматора 9, на другий вхід якого з блоку 3 пам'яті надходить значення відліку вхідної ПОСЛІДОВНОСТІ, що передувало новому відліку на N ВІДЛІКІВ, в результаті чого на виході суматора 9 формується значення [X(N+I)-X(I)], котре міститься на ньому на протязі визначення значень перетворення Фур'є та Хартлі на (і+1)-му інтервалі Кожен цикл складається з N/2 підциклів визначення значень перетворення Фур'є та Хартлі (k = 0,N/2-1) На початку кожного підциклу на виходах блоків 4-5 пам'яті з'являються значення дійсної та уявної частини комплексного значення Fi(k) перетворення Фур'є ВІДПОВІДНО, а на виходах блока 6 формування синусних та косинусних ваго, 2лкі 2тгкі вих коефіцієнтів - значення sin N та cos N N ВІДПОВІДНО На виходах помножувачів 8 та 7 формуються значення добутків виразів (2) та (3) ВІДПОВІДНО Кінцеві значення виразів (2) та (3) формуються 5 6165 ВІДПОВІДНО на виходах суматорів 10 та 11, зберігаються в блоках 4 та 5 пам'яті й поступають на виходи 14 та 15 пристрою ВІДПОВІДНО На виходах 2 6 суматорів 12 та 13 формуються значення виразів (4) та (5), котрі поступають на виходи 16 та 17 пристрою ВІДПОВІДНО 3 Уr 9 і 1 cos 6 r sin 12 1 8 10 7 15. 11 13 Комп ютерна верстка Л Литвиненко Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Глазунова, 1, м К и ї в - 4 2 , 01601