Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ - Патент РФ 2051414
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Цель изобретения - повышение точности формирования выходных сигналов. Способ основан на восстановлении аналогового сигнала по его дискретным отсчетам путем аппроксимации его локальной сплайн-функцией степени n. В указанном способе M соседних значений исходных отсчетов, соответствующих мгновенным значениям формируемого сигнала, умножают на соответствующие постоянные коэффициенты, суммируют и результат суммирования преобразуют в аналоговую форму при помощи цифроаналогового преобразователя (ЦАП). Полученный на выходе ЦАП ступенчатый аналоговый сигнал последовательно и непрерывно интегрируют n раз. Число M и значения постоянных коэффициентов определяются известным образом в соответствии с конкретным методом аппроксимации. Приведен вариант реализации указанного способа с использованием локального сплайна второй степени. Для этого варианта приведены значения постоянных коэффициентов и число m. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2051414
Класс(ы) патента: G06G7/30
Номер заявки: 4925779/24
Дата подачи заявки: 09.04.1991
Дата публикации: 27.12.1995
Заявитель(и): Заворин Алексей Веденеевич; Засенко Владимир Ефремович; Медведев Андрей Всеволодович; Орлов Андрей Игоревич; Орлов Игорь Ильич; Шпынев Борис Геннадьевич
Автор(ы): Заворин Алексей Веденеевич; Засенко Владимир Ефремович; Медведев Андрей Всеволодович; Орлов Андрей Игоревич; Орлов Игорь Ильич; Шпынев Борис Геннадьевич
Патентообладатель(и): Заворин Алексей Веденеевич; Засенко Владимир Ефремович; Медведев Андрей Всеволодович; Орлов Андрей Игоревич; Орлов Игорь Ильич; Шпынев Борис Геннадьевич
Описание изобретения: Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для формирования сигналов в радиолокационных и связных системах, в приборостроении, акустике, измерительной и звуковоспроизводящей технике.
Известен способ формирования сигнала, заключающийся в непосредственном преобразовании цифрового кода, соответствующего мгновенному значению сигнала, в выходной аналоговый сигнал при помощи цифроаналогового преобразователя [1]
В этом случае формируемый сигнал аппроксимируется прямоугольной ступенчатой функцией, а снижение уровня нежелательных высокочастотных составляющих в спектре выходного сигнала достигается увеличением числа отсчетов на период формируемого сигнала.
Недостатком данного способа является его относительно низкое быстродействие, а также то, что в спектр выходного сигнала из-за неравномерности частотной характеристики цифроаналогового преобразователя, связанной с конечной длительностью формируемых из прямоугольных импульсов, вносятся существенные искажения.
Наиболее близким к предлагаемому является способ формирования сигнала произвольной формы, основанный на методе интерполяции выходного сигнала ступенчатыми функциями по линейному или полиноминальному закону [2] Восстановление сигнала осуществляется на основе формирования суммы произведений значений текущих цифровых отсчетов на соответствующие весовые коэффициенты с последующим преобразованием их в аналоговую форму цифроаналоговым преобразователем. При этом осуществляется ступенчатая интерполяция восстанавливаемого сигнала по линейному или полиноминальному закону.
Недостатком данного способа является отсутствие гладкости в восстанавливаемой функции и, следовательно, невысокое качество восстанавливаемого сигнала.
Целью изобретения является повышение точности формирования выходных сигналов за счет повышения их гладкости.
Цель достигается тем, что восстанавливаемый сигнал аппроксимируется локальной сплайн-функцией степени n. Для чего после суммирования М значений исходных отсчетов, умноженных на соответствующие постоянные коэффициенты, и преобразования их в аналоговую форму выходной сигнал последовательно и непрерывно на всем интервале формирования интегрируют n раз. При этом число М и значения постоянных коэффициентов определяют в соответствии с конкретным методом аппроксимации формируемого сигнала сплайн-функцией степени n.
Предлагаемый способ формирования аналогового сигнала произвольной формы по его дискретным цифровым отсчетам основан на математическом аппарате локальных сплайн-функций. Предлагается алгоритм формирования сигнала с помощью, так называемых, локальных В-сплайнов произвольной степени n.
Способ реализуется следующим образом.
Пусть имеется заданная своими цифровыми отсчетами на интервале k[- ∞,∞ функция f. Тогда выходную аппроксимирующую функцию f(х) можно представить в виде
f(x) Bn(x-k)hk(f), где Bn(X-k) сплайн-степени n;
hk коэффициенты при сплайне, которые определяются известным образом, указанным в работах [3] и [4] в соответствии с конкретным методом аппроксимации, например, из условия точности восстановления аппроксимирующей функцией многочлена степени не менее n. И в этом случае hk вычисляются по 2[n/2]+1 ближайшим отсчетами fk, где [n/2] целое число от (n/2).
В частном случае при n=2 форма В-сплайна определяется выражением
B2(X) 1/2[(X+3/2)+2 3(X+1/2)+2 + 3 (X-1/2)+2 (X-3/2)+2]
а при n=3 соответственно
B3(X) 1/6[(X+2)+3 4(X+1)+3 + 6X+3 4(X-1)+3 + (X-2)+3] где индекс "+" означает взятие усеченной степени
xn+ x>0x≅0
При этом свойства сплайна Bn таковы, что его n-я производная Bn(n)представляет собой линейную комбинацию прямоугольных импульсов П(х), где П(х) 1 при х, принадлежащем интервалу [0,1] и П(х) 0 вне этого интервала. Импульсы П(х) являются как раз теми объектами, которые формируются стандартными цифроаналоговыми преобразователями. В указанных частных случаях производные сплайна могут быть выражены соответственно
B2(2)(X) П(x+3/2) 2П(x+1/2) + П(x-1/2)
и
B9(3)(x) П(x+2) 3П(x+1)+3П(x) П(х-1)
Таким образом n-я производная формируемой функции определяется выражениями
f(n)(x)hk(f)[П(x+3/2)-2П(x+1/2)+П(x-1/2)]
или для кубического сплайна
f(n)(x)hk(f)[П(x+2)-3П(x+1)+3П(x)-П(x-1)]
а сама функция, при замене переменных, строится в соответствии с выражениями:
для n=2
f(x)(x+3/2-k)2+H(2)(k)(f)
и для n=3
f(X) 1/2(x+2-k)3+H(3)(k)(f), что фактически означает вычисление по отсчетам fk M текущих значений H(k)(n)(f), поступающих на вход цифроаналогового преобразователя, и n-кратное интегрирование сформированной последовательности аналоговых ступенек.
На фиг.1 представлен процесс формирования выходного сигнала предлагаемым способом; на фиг.2 вариант устройства, реализующего предлагаемый способ на примере локального сплайна второй степени В2.
В качестве примера сплайном второй степени восстанавливается функция вида sin(x)/x (фиг.1. Формируемая функция представлена своими исходными дискретными отсчетами fk, которые преобразуются в текущие значения H(k)(2)(f), ниже изображены сигналы U0, U1 и U2 на выходах соответственно цифроаналогового преобразователя, первого и второго интегратора.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит запоминающее устройство 1, четыре устройства 2.1-2.4 задержки, сумматор 3, цифроаналоговый преобразователь 4 и два интегратора 5.1 и 5.2.
В качестве примера приведен формирователь сигналов, использующий локальный сплайн второй степени (см. фиг.2). В данном случае hkнаходятся из условия точности восстановления аппроксимирующей функцией многочлена степени не менее 2 и определяются соотношением, данным в работе [4]
hk -1/16fk-1 + 10/16 fk 1/16 fk+1, а текущие значения на входе цифроаналогового преобразователя вычисляются по пяти исходным отсчетам.
H(k)(2)(f) (-fk-2 + 12fk-1 22fk +
+ 12fk+1 fk+2)/16.
Амплитудно-частотная характеристика устройства имеет трехкратные нули на частотах, кратных частоте дискретизации, что обеспечивает высокую степень подавления шума дискретизации. При этом искажения в полосе формируемого сигнала незначительны.
Формула изобретения: СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ, при котором M соседних значений исходных дискретных отсчетов, соответствующих мгновенным значениям формируемого сигнала, умножают на соответствующие постоянные коэффициенты, суммируют и результат суммирования преобразуют в аналоговую форму с помощью цифроаналогового преобразователя, отличающийся тем, что после цифроаналогового преобразования сигнал последовательно интегрируют n раз, где n показатель степени аппроксимирующей сплайн-функции, а число M и значения постоянных коэффициентов определяют в соответствии с конкретным методом аппроксимации формируемого сигнала сплайн-функцией степени n.