Способ и устройство преобразования сигналов произвольной формы с использованием пилообразных ступенчатых вейвлетов - RU2017124946A

1. Способ вейвлет-преобразования сигналов произвольной формы с использованием пилообразных ступенчатых вейвлетов, содержащий, при прямом преобразовании, параллельное формирование пилообразных напряжений, умножение этих напряжений на напряжение сигнала, интегрирование напряжений от произведения вейвлетов в виде напряжений на напряжение сигнала, отсчитывание, запоминание и вычисление коэффициентов преобразования по пилообразным вейвлетам напряжений, при обратном преобразовании - умножение коэффициентов преобразования в виде напряжений на пилообразные вейвлеты напряжения и суммирование полученных напряжений, восстанавливающее сигнал, отличающийся тем, что с помощью генератора двуполярных импульсов опорной частоты, синхронных счетчиков, инвертирующих логических схем и дешифраторов параллельно формируют пять групп однополярных прямоугольных импульсов управления ключами делителей напряжений, составленных из одинаковых по величине резисторов, выходы которых коммутируют с помощью электронных ключей, в результате этого на выходах электронных ключей параллельно формируют пилообразные ступенчатые функции в виде изменяющихся во времени коэффициентов деления делителей напряжений с числами секвент 1, 2, 4, 8 и 16; функции с числом секвент 1 и 2 сохраняют без изменений и принимают в качестве материнских ступенчатых вейвлетов; функции с числами секвент 4, 8 и 16 умножают на группы однополярных импульсов формирования вейвлетов пилообразно изменяющихся коэффициентов деления делителей напряжений во времени, формируют базис пилообразных ступенчатых вейвлетов, изменяющихся в соответствии со следующими равенствами:

где: t - время;

- длина периода Gar₁(t);

[…] - выделение целой части;

при прямом преобразовании базисные вейвлеты (9) одновременно умножают на сигнал F(t), получают 17 произведений в виде напряжений от γ₀=F(t)Gar₀(t) до γ₁₆=F(t)Gar_l6(t), которые интегрируют; далее, используя значения интегралов, вычисляют значения коэффициентов из равенств (10):

где n = 0, 1, 2, …;

при обратном преобразовании значения коэффициентов а₀ - а₁₆ в виде напряжений параллельно умножают на соответствующие базисные вейвлеты (9), полученные результаты параллельно суммируют и тем самым восстанавливают сигнал

2. Устройство, реализующее способ преобразования сигнала произвольной формы с использованием пилообразных ступенчатых вейвлетов, содержащее источник сигнала произвольной формы,

0-й, 1-й, 2-й, …, 16-й блоки интегрирования,

0-й, 1-й, 2-й, …, 16-й блоки отсчитывающих и запоминающих элементов,

0-й, 1-й, 2-й, …, 16-й блоки вычисления коэффициентов;

0-й, 1-й, 2-й, …, 16-й резисторы суммирования, резистор обратной связи и операционный усилитель, подключенные по схеме сумматора; выход источника сигнала произвольной формы через 0-й блок интегрирования, 0-й отсчитывающий элемент подключен к 0-му входу сумматора на операционном усилителе, выход 1-го блока интегрирования через 1-й блок отсчитывающего и запоминающего элемента подключен в входу 1-го блока вычисления первого коэффициента преобразования, выход 2-го блока интегрирования через 2-й блок отсчитывающего и запоминающего элемента подключен к входу 2-го блока вычисления второго коэффициента преобразования, …, выход 16-го интегратора через 16-й блок отсчитывания и запоминания подключен к входу 16-го блока вычисления шестнадцатого коэффициента преобразования, выход 0-го блока отсчитывания и запоминания подключен к 0-му резистору сумматора, выход 1-го блока отсчитывания и запоминания подключен к входу 1-го резистора сумматора, …, выход 16-го блока отсчитывания и запоминания подключен к 16-му входу резистора сумматора,

отличающееся тем, что в него введены:

- генератор однополярных прямоугольных импульсов и модуль инвертирования этих импульсов, с помощью которых формируют пять групп однополярных импульсов управления ключами от 0 до 15 делителей напряжений и три группы импульсов формирования пилообразных ступенчато изменяющихся базисных функций с первой по шестнадцатую;

- модули формирования и умножения ступенчатых вейвлетов в виде изменяющихся во времени коэффициентов деления делителей напряжения с 0-го по 15-й, составленных из одинаковых резисторов, совмещающих операцию формирования базисных вейвлет-функций и операцию умножения на сигнал произвольной формы;

выходы генератора однополярных прямоугольных импульсов и модуля инвертирования каждой из пяти групп 1.0-1.15; 2.0-2.15; 3.0-3.15; 4.0-4.15 и 5.0-5.15 подключены к одноименным входам модулей формирования и умножения сигнала с 1-го по 16-й первого и второго блоков формирования и умножения сигнала на ступенчатые вейвлеты;

входы 16 модулей формирования и умножения сигнала первого блока формирования ступенчатых вейвлетов и умножения на сигнал соединены параллельно и подключены к выходу источника сигнала;

выходы первого блока формирования и умножения сигнала на ступенчатые вейвлеты с 1-го по 16-й подключены соответственно к входам интеграторов с первого по шестнадцатый; выходы с 1-го и 16-й интеграторов первого блока умножения сигнала на ступенчатые вейвлеты подключены соответственно к выходам блоков отсчитывания и запоминания с 1-го по 16-й; выходы блоков отсчитывания и запоминания с 1-го по 16-й соединены с входами 1, 2, 3, …, 16 блоков вычисления коэффициентов преобразования;

выходы блоков вычисления коэффициентов преобразования с 1-го по 16-й подключены к входам 1-16 модулей формирования и умножения сигнала второго блока формирования ступенчатых вейвлетов и умножения сигнала на ступенчатые вейвлеты с 1-го по 16-й;

выход 0-го блока вычисления коэффициентов преобразования подключен к входу нулевого резистора сумматора на операционном усилителе;

выход второго блока умножения сигнала на ступенчатые вейвлеты начиная с выхода 1-го модуля формирования умножения на сигнал подключен к входу 1-го резистора сумматора, выход 2-го модуля формирования и умножения на сигнал подключен к входу 2-го резистора сумматора, выход 3-го формирователя умножителя на сигнал подключен к входу 3-го резистора сумматора, …, выход 16-го модуля формирования умножения на сигнал подключен к входу 16-го резистора сумматора, на выходе сумматора на операционном усилителе получают восстановленный сигнал.