Анализатор спектра в базисе уолша — SU 720369 (original) (raw)
(22) Заявлено 17.08,78 (21) 2517942/18-21с присоединением заявки РЙ(54) АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА В БАЗИСЕ УОЛША Изобретение относится к техническойкибернетике и в частности к средствамспектрального анализа случайных процессов для которых характерны сравнительноширокополосные спектры (турбулентностьатмосферы и океана, пульсации гидрологических и метереорологических параметров и т п,) .Известны устройства для анализаспектров, содержащие аналого-цифровойпреобразователь, цифровой накопитель,арифметический блок и блок управления 111Однако оно представляет собой сложное цифровое устройство,Известны также анализаторы, содержащие преобразователь аналог-циФра, фильтры частостей, блоки суммирования, ингрирования и генерирования функции Уолша 2) , Недостаток устройства - сложность выполнения, требующая наличия специальных блоков умножения и блоков генерации базисных функций. Цель изобретения - упрощение анал- затора,Цель достигается да счет того, что ванализаторе спектра в базисе Уолша, содержащем последовательно соединенныеблок подготовки данных, блок фильтрациинижних частостей и аналого-цифровой преобразователь, формирователь частоты дискретизации, выходы которого подключены ко вторым входам блока Фильтрации 10нижних частостей и аналого-цифровогопреобразователя, блок управления, 5 блоков поддиапазонного сложения, состоящих из го входных сумматоров, одни входы которых подключены к первому входу 15олока поддиапазонного сложения, а другие - ко второму, квадраторов и выходных сумматоров, прн этом выход каждого блока поддиапазонпого сложения под Оключен через усреднитель ко входам регистратора, а выходы блока управленияподключены соответственно ко входу формирователя частоты дискретизации, квторым входам блоков поддиапазонного720369 цые входными сум 1 атОчаьц отсчетов 54-1 и 4-0 по определешому алгоритму2С.1:хо 2 щ о12.0+.где 6,; О . - текущи оценки;0,1х, - текущие отсчеты;,) - текущий номер поддиапазона. сложения и к вторым входам усреднителей, блоки поддиапазоцного сложоццявключены последовательно, при этом выход аналого-цифрового преобразователяподключен к первому входу первого блока поддиапазонного сложения, а первывходы других блоков подключены ко вт Орому выходу предыдущего блока поддиапазонного сложения, у которых этот выход соединен с обьединенными выходмидвух первых входнь 1 х сумматоров, а выходы других сумматоров блоков поддиапазонного сложения подключены черезквадраторы ко входам выходных сумматоров, выходы которых тоже обьединены 5и соединены с первым выходом блоковподдиапазонного сложения.На чертеже представлена структурнаясхема анализатора,Анализатор состоит из блока 1 подготовки данных, блока 2 фильтрации нижнхчцстостей, аналого-цифрового преобразователя 3, блоков 4 поддиапазонного сложения, состояцих из входных сумматоров4-1 - 4 - се, квадраторов 5 и выходных сумматоров 6, усреднптелей 7, блока8 ретистрации, блока 9 управления и формирователя 3.0 частоты дискретизации..Анализатор работает следующим Образом. 30Исходная информация о случайцых процессах после блока 1 подготовки даппыхпоступает в блок 3 преобразования инфор: -мации в дискретную форму (отсчеты) через фильтр 2 последовательностей нижних 35частостей, определяю 1 пий частотный диапазон анализа. После блока 3 отсчеты используются в блоках 4 в комбинацикс,программного графа с проведением квадрцрования и сложения составляОщих спектра по октавам и по командам блока О уп-.равления. Результаты осредцяются пс бае анализа в блоках 7 и регистрируОтся вблоке 8, Блок 9 управляет также масшта-,бами осреднения и положением частотного -5диапазона за счет изменения в блоке ХОчастоты дискретизации, что определяет ичастоту среза фильтра блока 3,Число блоков поддиапазонного сложеВ ТО В 1 ОХи КЯК ЦИ ВХОЛ ПОСОДУО.ОГОподдцац 1 зоццо о блок с ход про,с 1,ду 1 цегО пода 10 тс л 1 01 ОИе Оцсцкц, 1И 1 цсло цТакая процедура использования информации дает возможность цсключить из блох-схемы устройства (-1) фильтров последовательностей для ( 5 -1) поддиапазоцных блоков, а с,едовТец.1 о и необходимость перестройки частоты дискретизации для каждого поддиапазоппого блока, В блок-схеме также отсутствуют традиционные блоки генерирования базисных функций и умножения.Таким образом устройство функционирует по схеме, отражающей возможные упрощения и преобр азова цця матриц Уоша сокраценной размерюостц (д 11 пазоц охватывается сов 01 ОиОстьО матриц) с устранением взаимообратцых операций. За счет цскспочсция операций умОжени: и избыточности удается достичь высокой степени экономичности схемцо-техцологических решений,Предлагаемое устройство приводит кэкономии оборудозация и улучшени О ка:ества спсктральцого анализа, Зкономияв расходе машинных мощпостей состав;яет по сравнению с быстрым преобразовь 1 цием Фурье 1,5 - 2 порядка до 100 разц с преобразован.ем мс 1 тршы Уолша полной размерности 1 порядка до 10 раз.На реализацию рассмотреццого примератребуется всего . 700 арифметическихопераций сложения,Формула добре то ццяния определяется какиДЕ -ДОГт 4п - число анализируемых по графуоктав в рабочей матрице;1 Ч - число отсчетов а базе аналцза, Вход первого поддиапазонцого блока4 связан непосредственно с выходом ЛИП,50цалцзатор спектра в базисе Уолша,содержаний последоватсч цо соедицепцье блок подготовки данных, блок фильтрацц ерсгих частостей и апало 1 ои 1 ровой преобразователь, формирователь частоты 55дискретизации, выходы которого подклочецы ко вторым входам 6 цгиа фильтрации нижних чястостей и аца;101 о - ш 1 фровэгэ преобразователя, блок управения, 5 сссо5 7203 ков поддиапазонного сложения, состожцих из входных сумматоров, одни входы которых подключены к первому входу блока поддиапазонного сложения, а другие - ко Второму, КВадраторОВ и Выходных сумма торов, при этом выход каждого блока поддиапазонного сложения подключен через усреднитель ко входам регистратора, а выходы блока управления подключены соответственно ко входу формирователя 1 О частоты дискретизации, к вторым входам блоков поддиапазонного сложения и к вторым входам усреднителей, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью упрощения анализатора, блоки поддиапазонного сложения включены последовательно, при этом выход аналого-цифрового преобразователя подключен к первому входу первого блока поддиапазонного сложения, а 69 6первые входы других блоков подключены ко второму выходу предыдушего блока поддиапазонного сложения, у которых этот. выход соединен с объединенными выходами двух первых входных сумматоров, а выходы других сумматоров блоков поддиапазонного сложения подключены через квадраторы ко входам выходных сумматоров, выходы которых тоже обыединены и соединены с первым выходом блоков поддиапазонного сложения,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе3., Хармут Х. ф. Передача информацииортогональными функциями. М. "Связь",1975, с. 87-88,2, НагтоО н. 1 еоройс%всЬаФео, Э.Вой 0 е 1 еп 5 еч, 59,26,21,0 есетЬе, 1968.