Коррелятор

 

„„SU„„1024933

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

aao.G 06 F 15/336

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАЕМ И306РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3335018/18-24 (22) 03.09.81 (46) 23.06,ь 3. Бюл. М 23 (53) 681 ° 3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР 366477, кл.@06 G 7/19, 1971.

2. Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. И,-Л., ".Энергия",. 1967, с.310, рис. 4.32 (прототип).

3. Алексеенко А. Г. и др. Применение прецизионных аналоговых ИС. И., "Советское радио", 1980. (54)(57}1. ЗНАКОВ011 КОРРЕЛЯТОР, содержащий первый и второй усилителиограничители, входы которых соответственно являются первым и вторым входами коррелятора, переключатель,. генератор тактовых импульсов, блок задержки, делитель частоты и реверсивный счетчик, входы суммирования и вычитания которого соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности определения оценок коэффициента .знаковой корреляции, в него введены блок управления, блок измерения оценок коэффициентов корреляции, формирователь пилот-сигнала, формирователь импульсов, элемент задержки и регистратор, причем выходы разрядов реверсивного счетчика соединены с управляющими входами делителя частоты, информационный вход которого объединен с первым входом блока измерения оценок коэффициентов корреляции и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход делителя частоты соединен с первым входом блока управ- . ния, второй и третий входы которого соответственно объединены с первым и вторым входами переключателя и подключены соответственно к выходам первого и второго усилителей-ограничителей, выход второго усилителя-ограничителя соединен с входом блока задержки, выход которого соединен с четвертым входом блока управления, пятый выход которого объединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторым входом блока измерения оценок коэффициентов корреляции, входом элемента задержки и подключен к выходу формирователя импульсов, первый и второй выходы блока управления соответ" ственно соединены с вторыми входами первого и второго элементов И, а Е третий и четвертый выходы блока управления соответственно. соединены с третьим и четвертым входами блока из- С мерения оценок коэффициентов корреля ции, выход которого соединен с информационным входом регистратора, фью. управляющий вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход формирователя импульсов соединен с выходом переключателя, третий вход которого соединен с выходом формиро- © аателя пилот-сигнала, вход которого является третьим входом коррелято\

P8 °

2. Коррелятор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что блок измерения оценок коэффициентов корреляции содержит первый, второй и тре- фрь тий счетчики,:: дешифратор, преобразователь кодов, первый и второй регистры, элемент памяти, первый и второй элементы И, первый и второй элементы И-ИЛИ-НЕ, триггер и элемент ИЛИ, . причем вход начальной установки пер1024 аого счетчика является первым входом блока, выходы разрядов первого счетчика соединены с соответствующими входами дешифратора, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, второй вход первого эле- . мента И объединен с . первым входом первого элемента И-ИЛИ-НЕ и является вторым входом блока, второй вход первого элемента И-ИЛИ-НЕ является третьим входом блока, третий вход первого элемента И-ИЛИ-НЕ объединен с первым входом второго элемента

И-ИЛИ-НЕ и подключен к нулевому входу триггера, единичный выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, четвертым входом первого элемента И-ИЛИ-НЕ и вторым входом ато; рого элемента И-ИЛИ-НЕ, третий вход которого является четвертым входом блока, четвертый вход второго элемента И-ИЛИ»НЕ соединен с выходом старшего разряда второго счетчика,, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И-ИЛИ-НЕ, выходы разрядов второго счетчика соединены с соответствующими входами первой группы входов преобразователя кодов, входы второй группы входов которого соединены с соответствующими выходами разрядоа третьего счетчика, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И-ИЛИ-НЕ, выходы преобразователя кодов соединены с соответствующими информационными вхо,-, дами первого регистра и адресными входами элемента памяти, вход записи-считывания которого соединен с выходом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к второму выходу .дешифратора, информационные входы элемента памяти соединены с соответствующими выходами разрядов.второго регистра, выходы элемента памяти

/ соединены с соответствующими входами первой.. группы входов сумматора, входы второй группы входов которого, кроме первого входа, объединены и соединены с шиной нулевого логического сигнала, а перый вход второй группы вхрдов сумматора соединен с шиной единичного логического сигнала, информационные выходы сумматора соединены с соответствующими информационными входами второго регистра, вход тактовых импульсов которого объединен с первым входом второго эле933 мента И и подключен к третьему вы ходу дешифратора, четвертый выход которого соединен с входами начальной установки второго и третьего счетчиков, вход начальной установки второго регистра соединен с единичным выходом триггера, нулевой вход которого соединен с выходом старшего

Г разряда третьего счетчика, единичный вход триггера объединен с входом так-. товых импульсов первого регистра и подключен. к выходу второго элемента

И, второй вход которого подключен к выходу rlepeHoca сумматора, выходы первого регистра являются соответствующими выходами блока.

3. Коррелятор по и, 1, о т л и ч а ю шийся тем, что блок управления содержит первый и второй счетчики, первый и второй сумматоры, первый, второй и третий инаерторы, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, элемент

И-НЕ, элемент.ИЛИ, первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а также первую и вторую группы элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого элементов И объединены и подключены к первому входу блока, первый вход первого элемента

ИСКЯОЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединены с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ и является вторым входом блока, вторые входы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются соответственно третьим и четвертым ,входами блока, выходы первого и второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соеди- нены соответственно с информационными входами первого и четвертого элементов И и входами первого. и второго инверторов соответственно, выходы которых соединены соответственно с информационными входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены соответственно с входами сумI мирования l18pQol" и второго счетчи1 . ков, входы начальнои установки котоМ рых объединены и являются пятым входом блока,. выходы разрядов первого. и второго счетчиков, кроме старшего разряда, соединены соответственно с со ответствующими. первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой и второй групп, вторые входы элементов ИСКЛЮЧА6ЩЕЕ ИЛИ первом и второй групп объединены в каждой из групп, а также объединены соответственно с входами пере

1024933 носа первого и второго сумматоров и входами элемента И-НЕ, выход которого подключены соответственно к выходам соединен с информационным входом пястаршего разряда первого и второго .. того элемента И, управляющий вход счетчиков, входы первой и второй rpynn которого соединен с выходом третьего информационных входов первого сумматора инвертора, вход которого объединен с подключены соответственно к соответ- выходом, элемента ИЛИ и является первым ствующим.. выходам элементов И6КЛЮ- выходом блока, первый и второй входы

ЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой и второй rpynn, ин- элемента ИЛИ соединены соответственно формационные выходы первого сумматора с выходами переноса первого и второго соединены с соответствующими информа- . сумматоров, выход пятого. элемента И ционными входами первой группы является вторым выходом блока, вывходов второго сумматора, информацион- ходы первого и четвертого элементов ные входы второй группы входов которо- И объединены соответст.венно с вхого соединены с шиной управляющего ко- дами вычитанияпервого ивторого счетда, информационные выходы второго сум-. чиков иявляются соответственнотретьматора соединены с соответствующими . им ичетвертым выходамиблока управления.

1 2

Изобретение предназначено ля фодл Ф-Р- Недостатком известного коррелятора мирования оценок положения мо ы ф нкя функ является относительно низкая точность

Ции РаспРеДелениЯ плотности веРоЯтно- измерения. Д измерения. Действительно, при измере- . сти обобщенного коэффициента взаимной нии коэффициентов знаковой корреляции знаковой корреляции и может использо- случайных сигналов.со значительной ваться в системах измерения и конт оР тро" аддитивной шумовой составляющей ля, а также в составе спвциалиэи оЧ и ир коррелятор формирует оценки этих коэффициентов со значительной мето ванных вычислительных систем для обра- коэ-ф ботки сигналов в реальном масштабе

Реаль ом масштабе дической погрешностью В . времени. 1р 4ель изобретения - повышение точИзвестен знаковый кор елято

И .. " Ррелятор, со-, ности определения оценок коэффициендержащий входной блок, выход которого тов зна тов знаковои корреляции. через формйрователь соединен с вхо ад ен с входа- Поставленная цель достигается тем, ми блока задержки и инвертора выхор р, в о- что в знаковый коррелятор, содержащий ды которого соединены с входами эле- первый и второй усилители-огранимента совпадения, выход которого сое- чители вхо ы чители, входы которых соответст- динен через блок усреднения с вхо- венно являются первым и вторым входами коррелятора, переключатель, генврадом индикатора Г11, Недостатками такого знакового тор тактовых импульсов, блок задержкоррелятора являются низкая точность о ки, делитель частоты и реверсивный и ограниченные функциональные возмож- счетчик, входы суммирования и вычитаности. ния которого соединены соответстВенно

Известен также коррелятор, содер- с выходами первого и второго элеменжащий генератор тактовых импульсов,,тов И, введены блок управления, блок формирователь импульсов, блок форми 5 измерения оценок коэффициентов коррерования -задержанного .сигнала, пер- ляции, формирователь пилот-сигнала, вый и второй усилители-ограничители, формирователь импульсов, элемент аа. переключатель, делитель частоты и ре.- держки и регистратор, причем. выходы версивный счетчик, входы суммирова- разрядов реверсивного счетчика соединия и вычитания которого соединены с иены с управляющими входами делитевыхо ами д соответственно первого и вто ля частоты, информационный вход.

30 рого элементов совпадения, а входы. которого объединен с первым входом первого и второго усилителей-огра - блока измерения оценок коэффициен ничителей соединены соответственно .с,тов корреляции и подключен к выходу первым и вторым входами коррелятора(21, 35 генератора тактовых импульсов вы1

33 4, ра, единичный выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, четвертым входом первого элемента

И-ИЛИ-НЕ и вторым входом второго элемента И-ИЛИ-НЕ, третий вход которого является четвертым входом блока, четвертый выход второго элемента И-ИЛИ-НЕ соединен с выходом старшего разряда второго счетчика, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И-ИЛИ-НЕ; выходы разрядов второго счетчика соединены с соответствующими входами ! первой группы входов преобразователя.кодов, входы второй группы входов которого соединены с соответствующими выхоДами разрядов третьего счет-. чика, счетный вход которого соединен с выходом второго элемента И-ИЛИ-НЕ, выходы преобразователя кодов соединены с соответствующими информационными входами первого регистра и адресными входами элемента памяти, вход записи-считывания которого соединен с выходом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к второму выходу дешифратора,. информационные входы элемента памяти соединены с соответствующими выходами разрядов второго регистра, выходы элемента памяти соединены с соответствующими входами первой группы входов сумматора, входы второй группы входов которого, кроме первого входа, объединены и соединены с шиной нулевого логического сигнала, а первый вход второй группы входов..сумматора соединен с шиной единичного логического сигнала, информационные выходы сумматора соединены с соответствующими информационными входами второго регистра, вход тактовых импульсов которого объединен с первым входом второго элемента

И и подключен к третьему выходу дешифратора, четвертый выход которого соединен с входами начальной установки второго и третьего счетчиков, вход начальной установки второго регистра соединен с единичным -выходом триггера, нулевой вход которого соединен с выходом старшего разряда третьего счетчика, единичный вход триггера объединен с входом тактовых импульсов первого регистра и подключен к выходу второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу переноса сумматора, выходы первого регистра являются соответствующими выходами блока, 3 10249 ход делителя частоты соединен с первым входом блока управления, второй и третий входы которого объединены соответственно с первым и вторым входами переключателя и подключены соответственно к выходам первого и второго усилителей-ограничителей, выход второго усилителя-ограничителя соединен с входом блока задержки, выход которого соединен с четвер- © тым входом блока управления, пятый вход которого объединен с первыми входами первого и второго элементов

И, вторым входом блока измерения оце. нок коэффициентов корреляции, входом элемента задержки и подключен к выходу формирователя импульсов, первый и второй выходы блока управления соответственно соединены с вторыми входами первого и второго элементов

И, а третий и четвертый выходы блока управления соответственно соединены с третьим и четвертым входами блока измерения оценок коэффициентов корреляции, выходная шина которого соединена с информационным входом регистратора, управляющий вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход формирователя импульсов соединен с выходом переключателя, третий вход которого соединен с выходом формирователя пилот-сигнала, вход которого является третьим входом коррелятора;

Кроме того, блок измерения оценок коэффициейтов корреляции содержит первый, второй и третий счетчики, дешифратор, преобразователь.кодов, первый и второй регистры, элемент памяти, первый и второй элементы И, первый и второй элементы

И-ИЛИ-НЕ, триггер и элемент ИЛИ, причем вход начальной установки первого счетчика является первым входом блока, выходы разрядов первого . счетчика соединены с соответствующими входами дешифратора, первый выход которого соединен с первым входом пер,. вого элемента И,выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, второй выход первого элемента И объединен с первым входом первого элемента И-ИЛИ-НЕ и является вторым входом блока, второй первого элемента И-.ИЛИ-НЕ является третьим входом блока, третий вход первого элемента И-ИЛИ-НЕ объединен с первым входом второго элемента И-ИЛИ-HE u подключен к нулевому выходу тригге3 4 выход которого соединен с информационным входом пятого элемента И, управляющий вход которого соединен с выходом . третьего инвертора, exing которого объединен с выходом элемента ИЛИ и является первым выходом блока, первый и второй входы элемента, ИЛИ соединены соответственФ но с выходами переноса первого и второго сумматоров, выход пятого элемента И является вторым выходом блока, выходы первого и четвертого элементов И объединены соответственно с входами вычитания первого и второго сумматоров и является соответственно третьим и четвертым выходами блока управления.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого коррелятора; на фиг. 2 - структурная схема блока измерения; на фиг. 3 - струк-. турная схема блока управления,» на .фиг. 4 - структурная схема формирователя пилот - сигнала; на фиг. 5структурная схема блока задержки.

Коррелятор содержит (фиг. 1 ) генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 импульсов, блок-3 задержки, первый 4 и второй 5 усилители-ограничители, переключатель 6, делитель частоты и реверсивный счетчик 8. входы суммирования и вычитания которого соединены с выходами соответственно первого 9 и второго 10 элементов И, а входы первого 4 и второго 5 усилителей-ограничителей соответственно с первым 11 и вторым 12 входами коррелятора. Коррелятор также содержит блок-13 управления, блок

l4 измерения оценок коэффициентов корреляции, формирователь 15 пилотсигнала и элемент 16 задержки, выход и вход которого соединены соответственно с управляющим входом регистратора 17 и выходом формирователя 2 импульсов, который соединен с первым входом 18 блока- 14 измерения, выходная шина 19 которого соединена с информационным входом регистратора 17.

Второй вход 20 блока 14 измерения оценок коэффициентов корреляции соединен с выходом генератора 1 тактовых импульсов и входом делителя 7 частоты, выход которого соединен с первым входом 21 блока 13 управления,-второй

22, третий 23 и четвертый 24 входы которого соединены с выходами соответственно первого 4 и второго 5 усилителей-ограничителей и блока 3 за-.

5 1 02493

tips этом блок управления содержит первый и второй счетчики, первый и второй сумматоры, первый, второй и третий инверторы, первый, второй, третий, четвертый и пятый we-.. мейты И, элемент И-НЕ, элемент ИЛИ, . первый и второй элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а также первую и вторую группы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, причем управляющие входы первого, второго, третьего и четвертого элементов И объединены. и подключены к первому .:. входу блока, первый вход первого .эле-, мента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ объединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и является вторым входом блока, вторые входы первого и второ,го элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ являются соответственно третьим и четвертым входами блока, выходы первого и второго элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соедине. ны соответственно с. информационными входами первого и четвертого элементов И и входами первого и второго. инверторов соответственно, выходы которых соединены соответственно с информационными входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены соответственно с входами суммирования первого и вто30 рого счетчиков, входы начальной установки которых объединены и являются пятым входом блока, выходы разря-, дов первого и второго счетчиков, кроме старшего разряда, соединены соответственно. с соответствующими пер-i выми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ первый и второй групп, вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первый и второй групп объединены в каждой из групп, а также объединены соответственно с входами переноса .пераого и второго сумматоров и подключены соответственно к выходам старшего разряда первого и второго счетчиков, входы первой и второй групп информационных входов первого сумматора подключены соответственно к соответствующим выходам элементов ИСКЛ"1ЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой и втдрой групп, информационные выходы первого сумматора соединены с соответствующими информационными входами первой группы входов второго сумматора, информационные входы второй группы входов которого соединены с шиной управляю/ 55 щего кода, информационные выходы . второго сумматора соединены с cooòветствующими входами элемента И-НЕ, 4933 8 матора 40 соединены с информационными входами первого регистра 38, а выход переноса сумматора 40 соединен с вторым входом второго элемента 43, выход которого соединен с единичным входом триггера 45 и входом тактовых импульсов второго регистра 39, выходы которого соединены с соответству, ющими выходами выходной шины 19 бло10 ка 14 измерения, второй вход 20 которого соединен с вторым входом первого элемента И-ИЛИ-НЕ 46, а также соединен с первым входом первого элемента И 42, второй выход дешифратора

15 36 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 44, выход которого соединен с входом управления записью-считыванием элемента 41 памяти, адресные входы которого соединены с информаци20 онными входами второго регистра 39 и выходами преобразователя 37 кодов, выход первой и второй группы входов которого соединены с соответствующими выходами второго 34 и третье25 го 35 счетчиков, Выход старшего разряда второго счетчика 34 соединен с вторым входом второго элемента

И-ИЛИ-НЕ 47, выход которого соединен с счетным входом третьего счетчика 35. зо Нулевой выход триггеера 45 соединен с третьими входами первого 46 и второго 47 элементов И-ИЛИ-НЕ, четвертые входы которых соединены соответственно с третьим 31 и четвертым 32 входами блока, выход первого элемен35 та И-ИЛИ-НЕ 46 соединен со счетным входом второго счетчика 34, вход начальной установки которого соединен с входом начальной установки третьего счетчика 36 и третьим выходом дешифратора 36, четвертый выход которого соединен с вторым входом первого элемента И 42, Блок 13 управления.(фиг. 3 ) содержит первый 50 и второй 51 счет45 чики, первый 52 и второй 53 сумматоры, первый 54, второй 55 и третий

56 инверторы, первый 57, второй 58, третий 59 . четвертый 60 и пятый 61 элементы И, элемент И-НЕ 62, элемент

" ИЛИ 63, первый 64 и второй 65 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ,а также первую

66 и вторую 67 группы элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Первый вход 21 блока соединен с первыми входами пер55 вого 57, второго 58, третьего 59 и

7 102 держки, вход которого соединен с выходом второго усилителя-ограничителя 5 и первым неподвижным контактом;переключателя 6, второй и третий неподвижные контакты которого соединены с выходами соответственно первого усилителя-ограничителя 4 и формирователя 15 пилот-сигнала, вход которого соединен с третьим, входом 25 коррелятора, Подвижный контакт переключателя 6 соединен с входом формирователя 2 импульсов, выход которого соединен с пятым входом 26 блока

13 управления, первый 27 и второй 28 выходы которого соединены с первыми. входами соответственно первого 9 и второго 10 элементов И, вторые входы которых соединены с выходом формирователя 2 импульсов, выходы реверсивного счетчика 8 соединены с управляющими входами делителя 7 частоты, а третий 29 и четвертйй 30 выходы блока 13 управления соединены соответственно с третьим 31 и четвертым 32 входами блока 14 измерения оценок коэффициентов корреляции.

Блок 14 измерения оценок коэффици}ентов корреляции (фиг. 2 ) содержит первый 33, второй 34 и третий 35 счетчики, дешифратор 36, преобразователь 37 кодов, первый 38 и второй

39 регистры, сумматор 40, элемент

41 памяти, первый 42 и второй 43 элементы И, элемент ИЛИ 44 и триггер

45, единичный выход которого соединен с входом начальной установки первого регистра 38, первым входом элемента ИЛИ 44, а также первыми входами первого 46 и второго 47 элементов

И-ИЛИ-НЕ. Первый вход 18 блока соединен с входом начальной установки первого счетчика 33, счетный вход и выходы которого соединены соответственно с выходом первого элемента И 42 и входами дешифраторами 36, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента И 43 и входом тактовых импульсов первого регистра

38, выходы которого соединены с информационными входами элемента 41 памяти, выход которого соединены с соответствуюау4ми входами первой группы входов сумматора 40, вход первого разряда второй группы которого соединен с шиной 48 единичного ло-. гического сигнала, а все остальные входы второй группы входов сумматора 40 соединены с шиной 49 нулевого логического сигнала. Выходы сумчетвертого 60 элементов И. Второй вход 22 блока 13 соединен с первыми входами первого 64 и второго 65 эле9 1024933

Н9НТо9 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые вхо- та И 61, выход и второй вход которо,. ды которых соединены соответственно го соединены соответственно с вторым с третьим 23 и четвертым 24 входами выходом 28 блока и выходом элемента блока. Выход первого элемента ИСК- И-НЕ 62, входы которого соединень с

ЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 64 соединен с входом информационными входами второго

5 первого инвертора 54 и вторым входом сумматора 53, а третий 29 и четверпервого элемента И. 57, выход которо- тый 30 выходы блока соединены с выго соединен с входом вычитания перво- ходами соответственно первого 57 и го счетчика 50, выход суммирования ко- четвертого 60 элементов И, торого соединен с выходом второго 10 Формирователь пилот-сигнала работаэлемента И 58, второй вход которого ет следующим образом.3 ,соединен с выходом nepeoro инвертора Блок 3 задержки (фиг. 5) содер54. Выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮ- жит инвертор 69, компаратор 70, перЩЕБ ИЛИ 65 соединен с вторым входом вый 71 и второй 72 резисторы и пер-, четвертого элемента И 60 и входом вто- 15 вый 73 и второй 74 конденсаторы. Вырого инвертора 55, выход которого ход блока соединен с выходом компарасоединен с вторым входом третьего тора 70, инверсный и прямой входы элемента И 59, выход которого соеди- которого соединены через соответственнен с входом суммирования второго но первый 73 и второй 74 конденсаторы счетчика 51 вход вычитания которого 20 с общей шиной, а через первый 71 и соединен с выходом четвертого элемен- второй 72 резисторы - c выходом и. та И 60, выходы всех разрядов, кроме входом инвертора 69, вход которого старшего, первого счетчика 50 соедине- соединен с выходом блока. ны с первыми входами соответствующих Недостатксм известных измеритеэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой 5 лей коэффициента знаковой корреляции группы 66, вторые входы которых сое- является относительно низкая точдинены с выходом старшего разряда пер- ность получаемой информации об исвого счетчика 50 . Выходы всех разря- следуемых сигналах. Действительно, дов, кроме старшего, второго счет- для получения однозначной оценки вречика 51 соединены с первыми входами менного положения одного сигнала по

30 соответствующих элементов ИСКЛЮЧАЮ- отношению к другому недостаточно

ЩЕЕ ИЛИ второй группы 67, вторые вхо- вычислить коэффициент знаковой корды которых соединены с выходом старше- реляции между сигналами. Необходимо

ro разряда второго счетчика 51, знать обобщенный коэффициент знако-! который соединен с входом переноса вой корреляции, так как простой коэф первого сумматора 52, входы первой З5 1фициент знаковой корреляции имеет группы информационных входов которо» одинаковую величину как в случае го соединены с выходами соответству- опережения, так и в случае отстава.ющих элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ первой ния одного сигнала по отношению к . группы 66. Выходы элементов ИСКЛЮ- . другому. Таким образом обобщенный

Ф ф

ЧАЮЦЕЕ ИЛИ второи группы 67 соеди- коэффициент корреляции может рассматнены с соответствующими входами вто- риваться как комплексная величина, дейрой группы информационных входов ствительная часть которой представляпервого сумматора 52, информационные ет собой обычный коэффициент знаковыходы которого соединены с соответ- вой взаимной корреляции, а знак

45 ствующими входами первои группы ин- мнимой части характеризует отставаформационных входов второго суммато- ние или опережение одного сигнала ра 53, вход переноса которого соеди- по.отношению к другому. Оценка мнимой нен с выходом старшего разряда вто- части может быть получена путем изрого счетчика 51, а входы второй груп мерения коэффициента знаковой взаимпы информационных входов второго 50 ной корреляции между первым из ис1сумматора 53 соединены с шиной 68 следуемых сигналов и вспомогательуправляющего кода, выходы переноса ным сигналом, сформированным с помопервого 52 и второго 53 сумматоров щью преобразования Гильберта из второсоединены с входами элемента ИЛИ 63,. го исследуемого сигнала. На практивыход которого соединен с первым 55 ке в связи co сложностью аппаратурвыходом 27 блока и входом третьего .. ной реализации преобразования Гильинвертора 56, выход которого соеди- берта используют формирование сигнанен с первым выходом пятого злемен- ла, задержанного на четверть перио11 l0 да, что может служить аппроксимацией преобразования Гильберта (с точ ностью до знака ), Однако при измерении сигналов с высоким содержанием аддитивного щума палучаемые оценки знакового коэффициента корреля- ции дказываются заниженными, так как. в качестве нормы при этом либо используется оценка среднеквадратичных значений сигналов (а она сильно зависит от шума ), либо нормирование вообще не производится. Анализ соотношений между коэффициентами знаковой взаимной корреляции показывает, что результат оценки знаковых коэффициентов взаимной корреляции не зависит от уровня шума, если получаемые оценки нормируют по сумме модулей действительной и мнимой частей обобщенного коэффициента знаковой взаимной корреляции.. Другой: особенностью измерения обобщенных коэффициентов корреляции двух узкополосных случайных процессов является наличие сравнительно большой дисперсии оце -.: нок, что вызывает необходимость формирования некоторой ..статистической рценки функции распределения плотности вероятности мгновенных значений обобщенного коэффициента корреляции.

Обычно для этой цели используется формирование средних значений. Однако, в связи с тем, что по существу получаемые оценки распределяются к распределению Мизеса, оценка по среднему возможна только при условии формирования тригонометрических функций от мгновенных значений оце-. нок с последующим усреднением и обратным переходом через обратные тригонометрические функции, что весьма затрудняет аппаратурную реализацию и снижает быстродействие;

Наиболее эффективным в данном случае оказывается оценка в виде моды функции распределения плотности вероятности мгновенных оценок, так как в этом случае исключаются возможные значительные методические оценки, присущие оценкам по среднему, медиане и центру размаха. Таким образом, для получения адекватной оценки знакового коэффициента корреляции, характеризующего исследуемые процессы, необходимо провести нормирование по сумме модулей и поиск моды функции распределения, что и обеспечивается е предлагаемом устройстве, 24933 12

Коррелятор работает. следующим образом. входные исследуемые сигнала X(t ) и Y(t ) подаются на входы 11 и !2 устройства, откуда они поступают на усилители-ограничители 4 и 5, которые обеспечивают выделение знаковой функции входных сигналов, причем положительному значению входного сигнала

1ð на выходе соответствуоцего усилителяограничителя соответствует единичный логический сигнал, а отрицательному или нулевому значению входного сигнала соответствует нулевой логичес кий сигнал на выходе соответствую щего усилителя-ограничителя. Таким образом, выходные сигналы усилителей.ограничителей 4 и 5 могут быть представлены как Х = sign X(t ) и У =:

20 81.9п "(t ).

Сформированный сигнал У подается на вход блока 3 задержки, который на своем выходе обеспечивает формирование сигнала, сдвинутого по фазе о . на 90, т.е. по существу сопряженно, го логического сигнала. Сопряженный логический сигнал У, так же как и сигналы У и Х подается на входы

Р блока 13 управления. Кроме этого, на первый вход блока 13 управления подается тактовый сигнал, а на пятый вход этого блок постуйает сигнал готовности, который обеспечивает начало нового цикла работы, Этот сигнал готовности формируется в виде импу 5 льса относительно малой длительности формирователем 2 импульсов, на вход которого подается либо специальный пилот-сигнал, поступающий с входа 25

40 через формирователь 15 пилот-сигнала

У либо один из аанализируемых сигналов

Х или У, причем выбор требуемого сиг нала может быть обеспечен с помощью переключателя 6. При выборе сигнала следует руководствоваться сообра4 жениями наименьшей "зашумленности" сигнала, используемого для формирования импульса готовности, Если например, один из исследуемых сигналов представляет собой чистый гармо50 нический сигнал, а второй - аддитивную смесь узкополосного случайного сигнала и случайного шума, в качестве сигнала, используемого для формирования импульса готовности, может

И быть использован первый из укаэанных исследуемых сигналов. Если оба входных сигнала X(t) и V(t) являются уз-. кополосными случайными сигналами с

933 14 вых импульвов. Например, если сумма модулей действительного и мнимого знаковых коэффициентов корреляции должна быть равна 100, а фак5 тически она меньше, на выходе 28 в момент появления импульса готовности присутствует. единичный логический сигнал, открывающий второй элемент

И 1О, в результате чего импульс готов10 ности проходит через этот элемент

И на вход вычитания счетчика 8. Код, зафиксированный счетчиком 8, при этом уменьшается, что вызывает соответствующее увеличение частоты на выходе

15 делителя 7 частоты, так как подобное изменение кода вызывает уменьшение коэффициента деления. Увеличение частоты тактовых импульсов приводит к тому, что за время между двумя им 0 пульсами готовности поступает боль-. шее число тактовых импульсов, что вызывает увеличение формируемых коэффициентов знаковой корреляции; Если требования выполнения условий нор5 мирования не удовлетворены, процесс коррекции тактовой частоты повторяется, При превышении суммой модулей коэффициентов знаковой корреляции усло- вия нормирования аналогичным образом происходит уменьшение тактовой частоты импульсов.

Блок 13 управления, кроме формирования управляющих сигналов на выходах 27 и 28, обеспечивает одновременно и формирование на выходах 29

5 и 30 нормированных оценок действительного и мнимого коэффициентов знаковой корреляции в виде число-импульсных кодов, которые поступают на

О входы 31 и 32 блока 14 измерения корреляции оценок коэффициентов. Исходными данными при этом для блока

13 управления служат сигналы Х,У и У.

13 1024 значительной примесью аддитивного случайного широкополосного шума, в качестве такого опорного сигнала может использоваться специальный пилот-сигнал, подаваемый на вход 2 .

При этом, так как этот сигнал используется для формирования информации о среднем периоде исследуемого сигнала, пилот-сигнал в общей случае может быть не коррелирован с исследуемыми сигналами, а его период может быть кратен целому числу среднего значения полупериодов сравниваемых сигналов. Формирователь 19 пилот-сигнала при этом может выполнять функции как собственно формирователя импульсов, так при необходимости и фильтра или буферного усилителя. Один из вариантов структурной схемы такого фор мирователя (фиг. 4 ) обеспечивает, например, выделение импульсного пилот-сигнала из смеси сигнал-шум при уровне шумов, достигающем 70 от уровня полезного сигнала.

Импульс готовности при поступлении на все узлы обеспечивает начало нового цикла работы.

Импульсы от,генератора 1 тактовых импульсов проходят на делитель 7 частоты, на выходе которого формируются импульсы тактовой частоты, частота которых зависит как от периода исследуемых сигналов (периода пилот-сигнала), так и соотношения сигнал/шум исследуемых сигналов. Частота этих импульсбв определяется кодом, поступающим на управляющие входы делителя 7 частоты с выходов реверсивного счетчика 8, работа которого определяется импульсами поступаюУ

4 щими от элементов И 9 и 10. Причем код, содержащийся в реверсивном счетчике 8, может измениться при поступлении импульса готовности с выхода формирователя 2 импульсов, если на одном из выходов 27 или 28 блока 13 уп45 равления в данный момент присутствует

1единичный логический сигнал. Таким об разом, блок 13 управления обеспечивает формирование управляющих сигналов на выходах 27 и 28 таким образом, что если формируемые коэффициенты корреляции не удовлетворяют заданной норме, в качестве которой используется сумма модулей знаковых коэффициентов корреляции, на соответствующем выходе появляется единичный логический сигнал, вызывающий соответствующее изменение частоты тактоБлок 14 измерения оценок коэффициентов корреляции обеспечивает формирование по оценкам мгновенных значений действительного и мнимого коэффициентов знаковой корреляции и формирование оценки положения цент1ра функции распределения плотности вероятности обобщенного коэффициента корреляции. Получаемая оценка с выхода 19 блока 14 поступает на регистратор 17, обеспечивающий индикацию или регистрацию получаемой оценки в требуемой форме по задержанному импульсу готовности, формируемому элементом 16 задержки.

15 1024933 16

Блок : измерения оценок коэффи- этих счетчиков последовательно изциентов корреляции работает следую- меняются, что вызывает перебор щим образом. всех адресов на выходе преобразомгновенные оценки действительной вателя 37 кодов адресном входе элеи мнимой частей обобщенного коэффи5 мента 41 памяти, а так как оно нациента знаковой корреляции в виде чис- ходится в режиме записи и на его ло-импульсных кодов поступают на информационные входы с выхода ревходы 31 и 32 соответственно и про- гистра 38 поступает нулевой код, ходят на счетные входы второго 34 происходит очистка элемента 41 пан третьего 35 счетчиков. Таким обра- 10 мЯти. Однако еще до начала очистзом, на выходах этих счетчиков форми- ки импульсом, устанавливающим тригруются коды, представляющие оцен- гер 45 в единичное состояние, обески соответствующих частей обобщен- печена запись в регистр 39 адреса, ного коэффициента знаковой корреля по которому достигнуто максимальции .,Эти коды проходят через пре- 15 ное значение, т.е. оценка центра образователь 37 кодов и формируют распределения Функции Распределеадрес элемента 41 памяти, по которо- ниЯ плотности веРоЯтности. После му в данном случае должна быть при-; очистки элемента 41 памЯти импУль1 бавлена .единица, т,е. адрес определя- сом с выхода пеРеноса счетчика 34 ет номер канала, соответствующий триггер 45 УстанавливаетсЯ снова одной из абсцисс гистограммы, в нулевое состояние. Если в данном формируемой в элементе 41 памяти и цикле получение оценки максимума представляющей оценку Функции распре- Функции распределения плотности деления плотности вероятности ббоб- вероятности не зафик"ировано, т.е. щенного коэффициента корреляции. При 25 триггер 45 не перешел в единичэтом код, хранящийся в данном ное состояние, в регистре 39 проадресе элемента 41 памяти поступа- должает хранитьсЯ пРедыдУщаЯ еТ на сумматор 40 rye к нему при- оценка положения максимума fìîäû) бавляется единица, после чего он Функции Распределения, а импульпоступает на входы регистра 38 ку1 30 сом с второго выхода дешифратода и записывается. по импульсу с пер- ра 36 обеспечивается запись новового выхода дешифратора 36, Дешиф- го значения суммы в соответствуратор 36 служит для формирования ющий канал элемента 41 памяти, последовательности импульсов. Неча- . Третий импульс с третьего выхода де- ло его "àáîòû связано с поступ-, . шифратора обеспечивает сброс счетлением импульса на вход 18, пос- 5 чиков 34 и 35 в нулевое состоя35 ле чего счетчик 33 начинает считать ние, а сигналом с четвертого импульсы высокой тактовой частоты, выхода дешифратора 36 запирается элепоступающие с входа 20 через мент И 42, чем блокируется дальнейэлемент И 42, Первым импульсом с шее изменение кода на выходе счетпервого выхода дешифратора 36 обес- чика 33 до поступления следующего.

40 печивается запись нового кода суммы импульса на вход 18, в регистр 38, а также опрос триг- Блок 13 управления работает гера 45 через элемент И 45. Если следующим образом. по данному каналу сумма накоплен- Сигналы Х, У и У поступают на

4. ных отсчетов достигла граничного

45 входы 22 -24, соответственно, а на

II значения, что проявляется в нали.- вход 21 поступает тактовый;сиг" чии сигнала переноса на выходе сум- н ал . Н а выходе первого элемент а мотора 40, импульс проходит на вход ИСКЛЮЧд Я11ЕЕ ИЛИ 64 фоРмируется установки триггера 45 и устанавли- фУнкциЯ несовпадениЯ знаков сигвает его в единичное состояние„

50 налов Х и У, а на выходе второго

При этом переключатся элементы элемента ИСКЛВЧА101ЦЕЕ ИЛИ 65 форИ-ИЛИ-НЕ 46 и 47 и очищается ре- мируется Функция несовпадения знагиатр 38, а элемент 41 памяти ков сигналов Х и У+. Cоответствупереходит в режим записи. Им- ющие им инверсные Функции формирупульсы высокой тактовой частоты с 55 ются на выходах инверторов 54 и 55„ входа 20 поступают на вход счет- Если в данный момент времени сиг " чика 34, а с его выхода - на налы X(t) и YCt ) имеют одинаковые вход счетчика 35, Коды Иа выходах знаки,- на выходе элемента ИСКЛВЦАИ1

17 i0243

ЩЕЕ ИЛИ 64 будет нулевой логический сигнал,. а на выходе инвертора 54единичный логический сигнал. Благодаря этому тактовый импульс проходит с входа 21 через элемент И 58 на вход s суммирования .счетчика 50. 8 случае несовпадения знаков сигналов X(t ) и

V(t) тактовый импульс поступает на вход вычитания счетчика 50. Таким образом, в этом счетчике формируется 1В оценка действительной части обобщенного коэффициента корреляции в виде дополнительного двоичного кода. Анало-. гичным образом в счетчике 51 формируется оценка мнимой части обобщенного коэффициента знаковой корреляции. Группы 66 .и 67 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ обеспечивают формирование по дополнительным .двоичным кодам оценок модулей соответствующих час 20 тей обобщенного коэффициента корреляции, которые поступают .на сумматор 52, который обеспечивает формирование из суммы. Сумматор 53 служит для сравнения оценки суммы модулей с задан- 25 ной нормой, которая в виде дополнительного кода подается на входы этого сумматора по шине 68..Если сумма модулей при этом превышает заданное значение, на выходе элемента ИЛИ 63 Зо

33 18 формируется единичный управляющий сигнал, требующий снижения тактовой частоты, Если сумма модулей ниже нормы, единичный логический сигнал формируется на выходе элемента И 61.

Блок 3 задержки работает следующим образом.

На вход этого блока подается знаковая функция сигнала У(с ), которая в случае, если входной сигнал имеет характер узкополосного случайного сигнала, представляет собой сумму составляющих .с кратными частотами.

Ори этом выходной сигнал компаратора 70, обеспечивающий формирование логического сигнала, характеризующего знаковую функцию разности выходных сигналов интегрирующих цепочек на резисторах 71 и 72 и конденсаторах 73 и 74,.на входы которых поданы сигналы У и У, представляет собой функцию сигнала сопряженного сигнала У (t).

Предлагаемое устройство позволяет принципиально исключить ошибки, связанные с наличием аддитивного шума в исследуемых сигналах, и исключить методические ошибки, связанные с периодичностью исследуемых сигналов и дисперсией мгновенных оценок, f024933 сг49ЗЗ

1024933

1К4933

- - 79

Заказ 4397/46 Тираж 706

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул ° Проектная, 4

Составитель А. Иванова

Редактор Г. Безвераенко Техред С.Мигунова Корректор А.Азятко