Устройство для измерения корреляционных связей сигналов

 

Свез Советских

Социалистических

Республик (щ 3 003104 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 16. 04. 81 (21) 3275643у18-24

{si) м ип 3 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

6 06 С 7/19

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

{И) УД 681 333 (088. 8) Опубликовано 0703,83. Бюллетень №9

Дата опубликования описания 070383

М .Д. Генкин, В.С. Голубев,, 0,.5. -Скьорцов и В.И. Шагури, Институт машиноведения аН СССР им. акад, A.а: Ийагонравова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ КОРРЕЛЯЦИОННЬИ

СВЯЗЕИ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к устройствам анализа взаимно-корреляционных характеристик сигналов и может быть использовано для формирования оценок нормированного значения коэффициента взаимной корреляции двух узкополосных случайных процессов при высоком уровне аддитивных помех и шумов.

Известно устройство для измерения корреляционных связей сигналов, содержащее умножитель, входы которого соединены с выходами входных усилителей, а выход умножителя соединен с входом интегратора, выход которого является выходом устройства 1.1 .

Недостатком этого устройства для измерения корреляционных связей сигналов является низкая точность оценки при наличии аддитивных шумов и изменении уровней сигналов.

Известно также устройство для измерения корреляционных связей сигналов, содержащее первый и второй входные усилители, входы которых .являются входами устройства, а также первый и второй корреляторы и элемент задержки, выход первого входного усилителя соединен с первыми входами первого и второго корреляторов, выход второго входного усилителя соединен со вторым входом первого коррелятора и входом элемента задержки, выход которого соединен со вторым входом второго коррелятора P2)

Недостатком этого устройства для измерения корреляционных связей

10 сигналов также является низкая точность оценки при наличии аддитивных помех.. г Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения корреляционных связей сигналов, годержащее входные усилители, входы которых являются входами устройства, 2р выход первого входного усилителя соединен с первыми входами первого и .второго корреляторов, выход второго входного усилителя непосредствен» но подключен ко второму входу первого коррелятора и через элемент задержки ко второму входу второго коррелятора, дополнительно введены блок формирования нормирующей функции и делитель, выход которого является выходом устройства, а первый вход делиТеля соединен с первым вхо1003104 дом блока формирования нормирующей функции и подключен к выходу первого. коррелятора, выход второго коррелятора соединен со вторым входом блока формирввания нормирующей функции,. выход которого подключен ко второму 5 входу делителя.

Кроме того, блок формирования нормирующей функции содержит первый и второй квадраторы, сумматор и элемент извлечения корня квадратного, выход 10 которого является выходом блока, входами которого являются соответственно входы первого и второго квадраторов, выходы которых соединены со входами сумматора, выход которого подключен ко входу элемента извлечения корня.

При этом блок формирования нормирующей функции содержит первый и второй выпрямители и сумматор, выход которого является выходом блока, входами которого являются соответственно входы первого и второго выпрямителей, выходы которых подключены ко входам сумматора.

На фиг. 1 приведена схема устройства для измерения корреляционных связей сигналов, на фиг. 2 - одна из схем формирования нормирующей функции.

Устройство для измерения корреля-. 30 ционных связей сигналов содержит первый 1 и второй 2 входные усилители, входы которых являются входами 3 и 4 устройства, первый 5 и второй б корреляторы, элемент 7 задержки, блок

8 формирования нормирующей .функции и делитель 9. Выход первого входного усилителя " соединен с первыми входами первого 5 и второго б корреляторов, выход второго усилителя

2 соединен с вторым входом первого коррелятора 5 и входом элемента 7 задержки, выход которого соединен со вторым входом второго коррелятора 6.

Выход первого коррелятора 5 соединен с первым входом блока 8 формирования нормирующей функции и первым входом делителя 9, выход которого является выходом 10 устройства, а второй вход делителя 9 соединен с выходом блока 8 формирования нормирующей функции, второй вход которой соединен с выходом второго корелятора 6.

Блок 8 формирования нормирующей функции (фиг. 1) содержит первый 11 и второй 12 квадраторы, сумматор 13 и элемент 14 извлечения корня квадратного, выход которого является выходом блока формирования нормирующей функции, а вход элемента 14 извлечения корня квадратного соединен с выходом сумматора 13, входы которого соединены с выходами первого 11 и втовторого 12 квадраторов, входы которых являются соответственно первым Я и вторым входами блока 8 формирования нормирующей функции.

В другом варианте (фиг. 2) блок

8 формирования нормирующей функции содержит первый 15 и второй 16 выпрямители и сумматор 17, выход которого является выходом блока 8 формирования нормирующей функции..Выход сумматора 17 соединен с выходами первого 15 и 16 выпрямителей, входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока 8 формирования нормирующей функции.

Устройство для измерения корреляционных связей сигналов работает следующим образом.

Входные сигналы Х(Ц и 9(+) но,даются на входы 3 и 4 соответственно, откуда передаются через усилители 1 и 2, которые обеспечивают согласование по уровням сигнала, на первый коррелятор 5. Коррелятор

5 обеспечивает формирование оценки коэффициента корреляции Я >. Сигнал с выхода второго входного усилителя 2 проходит через элемент задержки, который обеспечивает его задержку на четверть периода, соответствующего центральной частоте уэкополосно" го случайного сигнала. Второй коррелятор 6 обеспечивает формирование оценки коэффициента корреляции сигнала, поступивщего на вход 3 и задержанного сигнала 7+ (+) с выхода элемента задержки ° Сигналы xapazтеризующие коэффициенты корреляции

КХ и g >> с выходов корреляторов 5

% и б поступают на входы блока 8 формирования нормирующей функции, который обеспечивает на своем выходе формирование сигнала, зависящего от коэффици ента в з аимной корреляции Ц Х и К „, и поступающего на делитель

9, на выходе которого формируется нормированная оценка коэффициента взаимной корреляции Х у ХЗ иармируюиии сигнал 1аа гала» формируется на выходе элемента 14 извлечения корня квадратного, на вход которого поступает на сумматора 13 сигнал, пропорциональный сумме квадратов коэффициентов корреляции 9 Х и Рхч

Б случае формирования оценки кор реляционных связей сигналов в виде знакового коэффициента корреляции. блок 8 формирования нормирующей функ ции выполняется по схеме (фиг. 2), а входные усилители 1 и 2 работают в режиме ограничения. Благодаря этому, на выходах входных усилителей 1 и 2 формируются сигналы, представляющие собой знаковые функции входных сигналов, и корреляторы 5 и б формируют

1003104 оценки знакового коэффициейта êýðреляции 6Хусигналов X(t) и УИ), и знакового коэффициента корреляции Gy@W сигнала Х(+) и сигнала, соответствующего сигналу 3(+), с задержкой на четверть периода. B этом случае блок 5 формирования нормирующей функции обеспечивает формирование нормирующего сигнала, равного сумме абсолютных значений сигналов, поданных на

его входы. Выходной сигнал блока 8 10 формирования нормирующей функции поступает на делитель и нормирует коэффициент корреляции бщ . На выходе 10. формируется оценка нормированного коэффициента знаковой корреляции.

Нормирующий сигнал формируется 20 на выходе сумматора 17., на входы которого подаются сигналы, соответствующие абсолютным значениям сигналов, поданных на входы выпрямителей 15 и

16. 25

Поскольку нормирующий сигнал формируется как функция коэффициентов взаимной корреляции, которые не зависят от наличия некоррелированных аццитивных помех в сигналах, 0 получаемая нормированная оценка коэффициентов корреляции не зависит от уровня аддитивных помех и некоррелированных составляющих исследуемых сигналов, что позволяет значительно повысить точность анализа сигналов.

Формула и з обретения

1.устройство для измерения корреля- 4О ционных связей сигналов содержащее входные усилители, входы которых являются входами устройства, выход первого входного усилителя соединен с первыми входами первого и второго 45

;корреляторов, выход второго входного усилителя непосредственно подключен к второму входу первого коррелятора и через элемент задержки — к второму входу второго коррелятора, о т л ич а ю щ е-е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены блок формирования нормирующей функции и делитель, выход которого является выходом устройства, первый вход делителя соединен с первым входом блока формирования нормирующей функции и подключен к выходу первого коррелятора, выход второго коррелятора соединен с вторым входом блока формирования нормирующей функции, вход которого подключен к второму входу делителя.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования нормирующей функции содержит первый и второй квадраторы, сумматор и элемент. извлечения корня квадратного, выход которого является выходом блока, входами которого являются соответственно входы первого и второго квадраторов, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого подключен к входу элемента извлечения корня.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования нормирующей функции содержит первый и второй выпрямители и сумматор., выход которого является выходом блока, входами которого являются соответственно входы первого и второго выпрямителей, выходы которых подключены к входам сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Горбачевич Е.Д. Корреляторй с аппроксимацией, М., "Энергия", 1971 рис. 1-2, с. 6 °

2. Мирский Г.Я. Апнаратурное определение характеристик случайных процессов, М., "Энергия", 1972, с. 117 (прототип ) .

1003104

Составитель И. Загорбинина

Редактор Т. Пушненкова Техред A. Бабинец Корректор В. Бутяга

Заказ 1568/33 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.у д. 4/5

Филиал ППЛ "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4