Корреляционное устройство для определения периода гармонического сигнала

 

КОРРЕЛЯЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ-ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДА ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГНАЛА, содержащее коррелятор, вход которого является входом устройства , и блок регистращи, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены блок умножения, накапливающий сумматор , блок сравнения, счетчик имнульсов , генератор тактовых импульсов и аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого подключен к выходу коррелятора, а тактовый вход объединен с входом счётчика И1.гпульсов и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого объед11нен с входом блока регистрации и подключен к выходу счётчика импульсов, выход блока умножения через накапливающий СЛ сумматор подключен к первому входу блока сравнения, второй вход котороС го подключен к шине нулевого потенциала , выход блока сравнения с)единен с входом генератора тактовых иьгпульсов .

СОЮЗ СОВЕТСНИ)(СОЩ)АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

23 А (19) (11) (51) 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / „ц

H ABTOPCHOMY CBMQETEllbCTBY

В (54)(57) КОРРЕЛЯЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ,ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЕРИОДА ГАРМОНИЧЕСКОГО СИГНАЛА, содержащее коррелятор, вход которого является входом устройства, и блок регистрации, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью (21) 3709498/24-24 (22) 06.03.84 (46) 07,09.85. В|оп. 1(33 (72) А.К.Микелсон. и JI.Ï.Ïåòåðñîíå (71) Институт электроники и вычислительной техники АН Латвийской ССР (53) 621. 3 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 696614, кл, Н 04 В 1/10, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 523419, кл. G 06 G 7/19, 1976, Радиоизмерительные приборы. Каталог-проспект. М.: Центральный отраслевой орган научно-технической информации, 1982, с. 116. повышения точности, в него введены блок умножения, накапливающий сумматор, блок сравнения, счетчик импульсов, гейератор тактовых импульсов и аналого-цифровой преобразователь, информационный вход которого подключен к выходу коррелятора, а тактовый вход объединен с входом счетчика иипульсов и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого объединен с входом блока регистрации и подключен к выходу счетчика импульсов, выход блока умножения через накапливающий сумматор подключен к первому входу блока сравнения, второй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, выход блока сравнения соединен с входом генератора тактовых импульсов, 1 11 /78

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам для анализа сложных сигналов, и может быть использовано в различных облас-.ях науки и техники для вы- 5 деления периода 1армонического сигнала на фоне помех.

При анализе сложных сигналов возникает задача выделения из снеси сигнал-помеха гармонического сигнала, несущего требуемую информацию.

При известном его периоде выделение сигнала осуществляется применением прямого и обратного преобразования фурье. Если период гармонического . 15 ъ сигнала неизвестен, то основной задачей является определение его периода.

Целью изобретения .является повышение точности определения периода 2н гармонического сигнала в смеси сигнал-шум.

I1a чертеже изображена функциональная схема предлагаемого корреляционного устройства для определения 25 периода гармонического сигнала.

21

Пусть на входе обнаружителя имеется сигнал y(t)=x(t) + s(t), где x(t) периодический сигнал з (й) — шум, В точках t = п д (п = 1,2,...), где Д t — выбранный интервал времени, определяется оценка автокорреляЦионной функЦии ky /и Ь t) сигнала у(1) и вычисляется функция целочисленного аргумента щ.

ntI л . S(m) = п ky (пд ),,n=o

Если

x(t)= с sin (2 11 ft +У ), то оценка автокорреляционной функции исследуемого сигнала имеет вид с

kz (пдву.) = — — cos 2.Й f n Ь t

2 с (trt+ < ) от+1 ь„(т (= Q n n„(na(l -, t(n Т— п=о, 4Мо — (по

n7О

2/ rn-t 1 г. 1- соз2% — )

mo з,„г

Корреляц(гонное устройство для определения периода гармонического сигнала содержит коррелятор 1, вход ко- З торого является входои устройства> а выход подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя 2, Тактовый вход последнего и вход счетчика 3 импульсов соединены с. выходом генератора 4 тактовых

35 импульсов, выход аналого-цифрового преобразователя 2 соединен с первым входом блока 5 умножения, второй вход которого объединен с входои блока б

40 регистрации и поцключен к выходу счетчика 3 импульсов. Выход блока 5 умножения соединен с входом накапливающего сумматора 7, выход которого соединен с первым входом блока 8 сравнеЯ5 ния, второй вход которого подключен к шине нулевого поте|щиала, а выход — к входу генератора 4 тактовых импульсов.

В качестве коррелятора может быть 5О использован прибор Х4-6 для измерения корреляционных характеристик, Прдлагаеиое корреляционноеустройство для определения периода гармони-55 ческого сигнала определяет период входного периодического сигнала следующии образом, где ш, = Т/ ht; Т=1/f, Как следует из С2),функция sz(m) имеет возрастающую огибающую, но со1: храняет регулярность перехода через нулевой уровень с изменением знака

ll It 11 tt с — на +, что происходит в точках m=rmo, r=l,2,..., т.е, ровно через интервал, равный периоду присутствующей гармонической составляющей.

Рассмотрим функцию

5 (rn) = и)сз (nest)

n=0 где 1 (п д t) — автокорреляционная функция шума s(t) ° Как следует из (.3), корреляционная функция Е (n pt) является затухающей, основная . мощность которой сконцентрирована в интервале малых значений времени t, но именно эти значения берутся с меньшим весом. Следовательно, применение возрастающей весовой функции H(n at)=n позволяет увеличить отношение сигналшум,,сохраняя при этом регулярность перехода функций s(m) через нулевой уровень. Это позволяет увеличить точность определения гармонического сигнала в его смеси с шумом.

17782 1

Счетчик 3 импульсов считает тактовые импульсы. Выходной код счетчика 3 импульсов, который соответствует 1g значению весовой функции H(n g t) =и, поступает в блок 5 умножения, где перемножается с кодом автокорреляционной функции. От блока 5 умножения

Составитель А.Иванова

Техред. А.Бабинец,Корректор О.Луговая

Редактор Л.Гратилло

Заказ 5555/49 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Описанный алгоритм реализуется в корреляционном .определителе периода гармонического сигнала следующим образом. Исследуемый сигнал y(t) по ступает в коррелятор 1, где определяется автокорреляционная функция

k (t) сигнала y(t). Далее в аналогоУ цифровом преобразователе 2 эта функция квантуется в моменты времени

n k t, которые определяются генера-. тором 4 ..тактовых импульсов.

4 произведение H(n 4 t) ° Кy(n h t) по-. ступает на вход накапливающего сумматора 7, где накапливается сумма

s(m), которая далее передается на вход блока 8 сравнения, где сравнивается с пороговым уровнем, т,е. фиксируется переход через нулевой уровень. При переходе с "-" на "+" через нулевой уровень блок 8 сравне10 ния выдает сигнал, который останавливает работу генератора 4 тактовых импульсов. В счетчике 3 импульсов устанавливается код, который соответствует последнему значению весовой функции H(n t), этот код поступает на блок 6 регистрации. Таким образом, по окончании работы устройства в блоке 6 регистрации находится оценка периода сигнала.