Устройство для определения корреляционных функций

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ФУНКЦИЙ, содержащее блок задержки, первый и второй смесители , измеритель частоты, измеритель фазы, измеритель амплитуды, первый гетеродин, сумматор, фильтр нижних частот, блок усреднения, амплитудный детектор, блок вычитания, первый вход первого смесителя подключен к выходу блока задержки, вход которого соединен с первым входом второго смесителя и является информационным входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй гетеродин, первый и второй коммутаторы, квадратичный детектор и генератор гармонических сигналов, первый выход которого подключен к входам первого и второго гетеродинов , первые выходы которых подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого коммутатора, информационный выход которого подключен к второму входу первого смесителя, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к входу фильтра нижних частот, выход которого подключен к входу квадратичного детектора, выход которого подключен к входу блока усреднения, выход которого подключен к входу амплитудного детектора, выход.которого подключен к первому входу блока вычитания , выход которого подключен к управляющим входам первого и второго гетеродинов, вторые выходы которых подключены соответственно к первому и второму информационным входам второго коммутатора, информационный выход которого подключен к информационному входу измерителя частоты и второму входу второго смесителя, выход которого подключен к второму входу сумматора, выход блока усреднения подключен к информационному входу измерителя амплитуды и первому информационному входу измерителя фазы, второй информационный вход котоС 4: тэого подключен к первому выходу генератора гармонических сигналов, вто рой выход которого подключен к управляющим входам первого и второго коммутаторов , измерителя частоты, измерителя фазы и измерителя амплитуды.

09) (11)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК з1я1) С 06 С 7/19

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3571986/18-24 (22) 04.04.83 (46) 07.07.84. Бюл. Р 25 (72) Б.В.Дроздов и В.П.Коваленко (53) 681.32(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 206190, кл. G 06 С 7/19, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 550649, кл. G 06 G 7/19, 197S (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ФУНКЦИЙ, содержащее блок задержки, первый и второй смесители, измеритель частоты, измеритель фазы, измеритель амплитуды, первый гетеродин, сумматор, фильтр нижних частот, блок усреднения, амплитудный детектор, блок вычитания, первый вход первого смесителя подключен к выходу блока задержки, вход которого соединен с первым входом второго смесителя и является информационным входом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены второй гетеродин, первый и второй коммутаторы, квадратичный детектор и генератор гармонических сигналов, первый выход которого подключен к входам первого и второго гетеродинов, первые выходы которых подключены соответственно к первому и второму информационным входам первого коммутатора, информационный выход которого подключен к второму входу первого смесителя, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к входу фильтра нижних частот, выход которого подключен к входу квадратичного детектора, выход которого подключен к входу блока усреднения, выход которого подключен к входу амплитудного детектора, выход которого подключен к первому входу блока вычитания, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго гетеродинов, вторые выходы которых подключены соответственно к первому и второму информационным входам второго коммутатора, информационный выход которого подключен к информационному входу измерителя частоты и второму входу второго смесителя, выход которого подключен к второму входу сумматора, выход блока усред— нения подключен к информационному входу измерителя амплитуды и первому информационному входу измерителя фазы, второй информационный вход котооого подключен к первому выходу генератора гармонических сигналов, второй выход которого подключен к управЛяющим входам первого и второго коммутаторов, измерителя частоты, измерителя фазы и измерителя амплитуды.

1101847

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для определения автокорреляционных функций высокочастотных узкополосных случайных, а

5 также, детерминированных процессов.

Известен коррелятор, содержащий линию задержки, блоки умножения и блоки усреднения(1 .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения корреляционных функций, содержащее управляемую линию задержки, вход которой является входом устройства, управляемый гетеродин, два смесителя, два блока умножения, два блока усреднения, два амплитудных детектора, блок вычитания, сумматор, блок регистрации, два фильтра нижних частот и два фильтра верхних частот, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам первого блока умножения, выходы фильтров нижних частот подключены соответственно к первому и второму входам второго блока умножения, первые входы первого и второго смесителей подключены соответственно к выходу управляемой леиии и задержки и к входу устройства, вторые входы смесителей подключены соответствен30 но к первому и второму выходам гетеродина, выходы первого и второго смесителей подключены соответственно к входам первых и вторых фильтров нижних и верхних частот, выходы блоков умножения через блоки усреднения подключены соответственно к первому и второму входам сумматора и к входам амплитудных детекторов, выходы . амплитудных детекторов подключены со-"О ответственно к первому и второму входам блока вычитания выход которого подключен к входу управляемого гетеро-. .цияа, третий и четвертый выходы гетеродина подключены соответственно 4> к первому и второму входам блока ре— гистрации, третий вход которого подключен к выходу сумматора(23.

Однако использование в известном устройстве двух типов фильтров (фильтры нижних и верхних частот) и двух каналов корреляционной обработки (два перемножителя с блоками усреднения) снижает точность измерений à счет 5. . иеидентичности и нестабильности амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик данных элементов.

Цель изобретения — новы;, ние точ-. ..ости измерений корреляционных функций.

Иоставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок .задержки,. первый и второй смесители, измеритель частоты, измеритель фазы, измеритель амплитуды, первый гетеродин, сумматор„ фильтр нижних частот, блок усреднения, амплитудный детектор, блок вычитания, первый вход первого смесителя подключен к выходу блока задержки, вход которого соединен с первым входом второго смесителя и является информационным входом устройства, введены второй гетеродин, первый и второй коммутаторы, квадратичный детектор ". «нератор гармонических сигналов, -ервый выход которого тодклю— чен к входам первого и вто- рога гетеродинов, первые выходы которых подключены соответственно к первому и ьторому информационным входам первого коммутатора, информационный выход которого подключен к второму вхоцу первого смесителя, выход которого подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к входу фильтра нижних частот, выход которого подключен к входу квадратичного детектора, выход которого подключен к входу блока усреднения, выход которого подключен к входу амплитудного д=тектoра выход которого подключен к первому входу блока вычитания, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго— гетеродинов, вторые выходы которых подключены соответственно к первому и второму информационным входам второго коммутатора, информационный выход которого подключен к информационному входу измерителя частоты и второму входу второго смесителя, выход которого подключен к второму входу сумматора, выход блока усреднения подключен к информационному входу измерителя амплитуды и первому информационному входу измерителя фазы, второй информационный вход которого подключен к первому выходу генератора гармонических сигналов, второй выход которого подкпючен к управляющим входам первого и второго коммут;. торов, измерителя частоты, измерителя фазы и измерителя ампли уды °

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Э 1101

Устройство содержит (управляемый) блок 1 задержки, смесители 2 и 3, коммутаторы 4 и 5, (управляемые) гетеродины 6 и 7, сумматор 8, фильтр 9 нижних частот, квадратичный детектор

10, блок 11 усреднения, амплитудный, детектор 12, блок 13 вычитания, генератор 14 гармонических сигналов и блок регистрации, состоящий из измерителя 15 частоты иэмер теля 16 фа-!О зы и измерителя 17 амплитуды.

Устройство работает следующим образом.

На входы смесителей 2 и 3 поступают случайные процессы, отличаю15 щиеся временной задержкой за счет блока 1 задержки. На другие входы смесителей 2 и 3 через коммутаторы 4 и 5 подаются гетеродинные напряжения частоты которых отличаютУ

20 ся на заданную величину F . Значение частоты F задается генератором

14, который также задает частоту переключения коммутаторов 4 и 5.

Частоты гетеродинов 6 и 7 выбраны таким образом, чтобы частота пер- . вого гетеродина 6 была ниже частоты исследуемого процесса, а частота второго гетеродина 7 — выше этой частоты, т.е. Е,. = Š— 1, и г1= с

Ег2 = Х, + 1, где 1, — частота исследуемого процесса; Š— промежуточная частота после преобразования, равная частоте среза фильтра нижних частот. На выходах смесителей имеем преобразованные по частоте 35 случайные процессы, спектры которых смещены относительно друг друга на частоту F . Помимо этого,в режиме коммутации 1 спектр процесса на выходе смесителя после преобразования 40 первым гетеродином 6 соответствует спектру входного процесса, а в режиме коммутации 2 после преобразования вторым гетеродином 7 он перевернут по частоте по отношению к спектру входного процесса.

После преобразования случайные процессы суммируются в сумматоре 8 и через фильтр 9 нижних частот поступают на квадратичный детектор 10

При этом в режиме коммутации 1 фильтр нижних частот пропускает на вход квадратичного детектора 10 низкочас.тотную часть спектра входных процес-... сов, а в режиме коммутации 2 — высо- 55 кочастотную часть спектра.

После перемножения в квадратичном детекторе 10 и усреднения в блоке 11

847 4 полученный сигнал поступает в блок регистрации. Выражение для сигнала на выходе блока 11 усреднения можно записать в режиме коммутации 1 ra+ p

0 (Ц=К G(f)coo(2Tift-2н ХТ) сИ; о

I в режиме коммутации 2

G ф ) cos (2 lt f k -2Я „-) (f

1„-, где k — коэффициент пропорциональности". !

G(f) — спектр исследуемого процесса.

Корреляционная функция случайного

1 процесса выражается как

R(7)= K 6(1) СОЯ(23/ + -2 (,„}df о

После несложного преобразования получаем

p () = A cos (2T(j t - Ч) =А „co s (27) g f — 9 )

+icos(2>7f< - ), где А — амплитуда сигнала, пропорциональная огибающей корреляционной функции; — фаза сигнала, соответствующая фазе высокочастотного заполнения корреляционной функции, А„У и4, f — амплитуда и фаза сигнала

2 2 на выходе блока усреднения в режиме коммутации

1 и 2 соответственно.

При правильной работе системы автоматической подстройки частоты гетеродинов, состоящей из амплитудного детектора 12 и блока 13 вычитания, т.е. при равенстве амплитуд сигналов на выходе блока усреднения в режимах коммутации 1 и 2

А = A2, фаза заполнения корреляционной функции равна + Е +f

V 1 2 -2Ti Г4 Г2 7

Сигнал автоматической подстройки частоты поступает на управляемые гетеродины б и 7 с выхода блока 13 вычитания, Таким образом, измеряя амплитуды и фазы сигналов на выходе блока 11

1101а47 т („,е„,) Составитель A.Áàðàíîâ

Техред С. Мигунова;

Корректор О.Билак

Редактор Л.Гратилло

Заказ 4770/34

Тираж 699

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 усреднения и измерителями 17 и 16

s каждом режиме коммутации, определяют ординату корреляционной функции исследуемого процесса -ч

Я=2Л cog =28 cos

1 2 2

Л измеряя частоты управляемых гетеродинов в каждом из режимов коммутации с помощью измерителя 15, опреде а ляют аргумент корреляционной функции

Предлагаемое устройство ..:пределяет корреляционные функции случайных процессов на основании амплитудных, фазовых и частотных измерений и обладает более высокой точностью за счет того, что имеет один общий канал обработки и один частотно-формирующий блок-фильтр нижних частот. При определении аргумента корреляционной функции не требуется значения частоты среза этого фильтра, а следовательно, нестабильность его характеристик не снижает общей точности устройства.