Устройство для оценки амплитуды узкополосного случайного процесса

 

Устройство обеспечивает повышение точности оценки амплитуды при высоком уровне шумов и малом интервале корреляции для быстроменяющихся сигналов. Для исследуемого процесса компаратором формируется оценка знаковой функции, которая задерживается регистром сдвига, и задержанное значение используется для формирования оценки знаковой корреляционной функции и управления реверсивными счетчиками, на входы которых поданы число - импульсные коды абсолютного значения входного сигнала, формируемые преобразователем. Полученные коды оценки используются для управления коэффициентами деления делителей частоты импульсов, которые обеспечивают деление числа импульсов, соответствующих квадрату значения оценки коэффициента полузнаковой корреляции для задержки на половину периода, на оценки этой функции для задержки знаковой функции на период и на значение модуля синуса оценки знаковой корреляционной функции, формируемой с помощью элемента постоянной памяти. Устройство содержит компаратор 1, шину 2 нулевого потенциала, информационный вход 3 устройства, инвертор 4, коммутатор 5, первый и второй элементы И 6, И 7, аналого-цифровой преобразователь 8, триггер 9, накапливающий сумматор 10, счетчик 11, регистр 12, дополнительный регистр 13, регистр 14 сдвига, элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ 15, элемент 2И-ИЛИ 16, блоки 17 и 18 постоянной памяти, блоки 19 и 20 деления, третий элемент И 21, умножитель 22 частоты, делитель 23 частоты, дополнительный сумматор 24, вход 25 пуска тактовой частоты, формирователь 26 импульсов. 1 ил.

СООЗ СОВЕТСКИ)(С И

РЕО(1У ЛИН (191 (Н) (д» 4 G 06 F 15/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

А0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2i) 4184765/24-24 (22) 21 01. 87 (46) 07а08.89. Бюл. 9 29 (72) OiBi Скворцов и H.Ï. Чистяков (53} 681.3(088.8) (56). Авторское свидетельство СССР

М 1249538, кл. G 06 Р 15/36, 1983..

Авторское свидетельство СССР

У 1117650, кл. G 06 F 15/Збу 1983.

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ М1ПЛИТУДЫ

УЗКОПОЛОСНОГО СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА (57) Устройство обеспечивает повышение точности оценки амплитуды при высоком уровне шумов и малом интерва ле корреляции для быстроменяющихся сигналов. Для исследуемого процесса компаратором формируется оценка знаковой функции, которая задерживается

149937 регистром сдвига, и задержанное значение используется для формирования оценки знаковое корреляционной функции и управления реверсивными счетчи5 ками, на входы которых поданы. числоимпульсные коды абсолютного значения входного сигнала, формируемые преобразователем. Полученные коды оценки используются для управления коэффициентами деления делителей частоты импульсов, которые обеспечивают деление числа импульсов, соответствующих квадрату значения оценки коэффициента полузнаковой корреляции дЛя задерж-15 ки на половину периода, на оценки этой функции для задержки знаковой функции на период и на значение модуля синуса оценки знаковой корреляционной функции, формируемой с помощью элемента постоянной памяти.

Устройство содержит компаратор i, шину 2 нулевого потенциала, информационный вход 3 устройства, инвертор 4, коммутатор 5, первый и второй элементы И 6, И 7, аналого-цифровой преобразователь 8, триггер 9, накапливающий сумматор 10, счетчик 11, регистр

12, дополнительный регистр 13, регистр 14 сдвига, элемент РАЗНОЗНАЧ-.

НОСТЬ 15, элемент 2И-ИЛИ 16, блоки 17 и 18 постоянной памяти, блоки 19 и 20 деления, третий элемент И 21, умножитель 22 частоты, делитель 23 частоты, дополнительный сумматор 24, вход 25 пуска тактовой частоты, формирователь 26 импульсов. 1 ил, Изобретение относится к устройствам оценки характеристик узкополосных случайных процессов при наличии 25 помех и шуяов и может быть использовано в системах вычислительной техники и устройствах контроля, Целью изобретения является повышение точности устройства для оценки амплитуды узкополосного случайного процесса.

На чертеже показана структурная схема устройства для оценки амплитуды узкополосного случайного процесса. 35

Устройство для оценки амплитуды узкополосного случайного процесса содержит компаратор 1, ширину 2 ну.левого потенциала и информационный вход 3 устройства, который соединен непосредственно и через инвертор 4 с информационными входами коммутатора 5, первый 6 и второй 7 элементы

И, аналого-цифровой преобразователь 8,45 триггер 9, накапливающий сумматор 10, счетчик 11 и регистр 12, информационные входы которого соединены с выхо дами счетчика 11, счетный вход которого соединен с выходом первого элемента И 6, первый вход второго элемента И 7 соединен с прямым выходом триггера .9, дополнительньй регистр 13, регистр 14 сдвига, элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ 15 элемент 2 -KIN 16 первый блок 17 постоянной памяти, в котором записана функция модуля синуса, второй блок 18 постоянной памяти, в которой записана функция возведения в квадрат, первый блок 19 и второй блок 20 деления, третий элемент И 21, умножитель 22 частоты и делитель 23 частоты, дополнительный накапливающий сумматор 24, выходы которого соединены с входами первого блока

17 постоянной памяти, выходы которого соединены с входами делителя первого блока 19 деления, входы делимого которого соединены с выходами второго блока 18 постоянной памяти, входы которого соединены с выходами накапливающего сумматора 10, информационные входы которого соединены с выходами аналого-цифрового преобразо" вателя 8, которые соединены с информационными входами дополнительного накапливающего сумматора 24.

Выходы сумматора 24 соединены с входами делимого второго блока 20 деления, выходы и входы делителя которого соединены соответственно с.: входами дополнительного регистра 13 и выходами блока 19. Вход 25 тактовой частоты соединен с входом умножителя 22 частоты, выход которого соединен с тактовым входом аналогоцифрового преобразователя 8, счетным входом триггера 9, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И 6, тактовыми входами регистра 14 сдвига и делителя

23 частоты, а также первым входом первой группы входов по И элемента

2И-ИЛИ 16 и первым инверсным входом второй группы входов по И элемента

2И-ИЛИ 16, выход которого соединен

5 1499375 6 с входом управления аналогового комму- преобразователя 8, выход уиножнтеля

Татора 5. Вторые входы первой и вто- 22 частоты соединен с вторым входом рой групп входов по И элемента 2И- . второго элемента И 7 .и первым входом

ИПИ 16 соединены соответственно с пер- >, третьего элемента И 21, второй вход выч пряиыч и вторым инверсным выхо- которого соединен с инверсньв(выходом дами регистра 14 сдвига, информацион- триггера 9, выходы второго 7 и третьный вход которого соединен с выходом его 21 элементов И соеднщвны с тактокомпаратора 1 и первым входом элемен- ными входами соответственно накопита РАВНОЗНАЧНОСТЬ 15, выход и второй 1О тельного сумматора 10 и дополнительвход которого соединены соответствен- ного накопительного сумматора 24. но с вторыи входом первого элемента Устройство содержит также формиронаИ 6 и вторым инверсным ныходом ре- тель 26 импульсов.. гистра 14 сдвига.

Выход аналогового коммутатора 5 15 В общем случае оценку амплитуды соединен с входом аналого-цифрового можно получить используя соотношение

Y l

QU(t;) Sgn(U(tq — — )J}

2 )) я иs Я

u„(si» —,",, +(sun u(s,) иип и(е, -т)))(у u(s;) sign u(e,- т) т 1 i as где U(t; ) входоный сигнал в момент времени Т;; период, соответствующий центральной час-. тоте узкополосного случайного процесса; нормирующий коэффициент, который зависит от выбранной размерности и числа выборок за период. 35

Т - 1/r(1 (Т 1 соответственно, Оценка Кр поступает на блок 18, который формирует код, квадрата этой величины. Блоки 19 и .

20 деления обеспечивают формирование нормированной оценки н соответствии

Устройство работает следующим обраэои.

Сигнал, характеризующий исследуемый процесс, подается на вход 3 уст- 40 ройства. Коипаратор 1 формирует логический сигнал, характеризующий знаковую функцию входного сигнала. На вход 25 устройства подан тактовый сигнал, который обеспечивает запуск умножителя 22 частоты, который на своем выходе формирует сигнал с частотой f<, и N раз превосходящей центральную частоту исследуемого узкополосного случайного процесса.

Указанный сигнал с частотой f„" посту. пает на счетный триггер 9, на выходе которого частота импульсов равна .й т/2. Эти импульсы обеспечивают сдвиг значений знаковой функции в регистре

14 сдвига так, что на инверсном ви-, 55 ходе этого регистра сдвига формируется значение знаковой функции с sa-. держкой на величину периода. Благодаря инверсии по выходу элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ 15 обеспечивает формирование функции совпадения знаковых функций, которая в моменты поступления тактовых импульсов на входе элеиента

И 6 управляет счетом счетчика 11, в котором формируется оценка знаковой автокорреляционной функции G (T), которая после окончания формирования переписывается в регистр 12.

С выходов регистра 12 код оценки

С,((Т) поступает на блок 17 постоянной памяти, который обеспечинает формирование кода, пропорционального (sin G„(T) . Исследуемый сигнал поступает также на коммутатор 5, на выходе которого формируются произведения исследуемого сигнала на значения тактовых функций с задержками на половину периода Т и период Т, которые последовательно преобразуют ( ся анаЛого-цифроным.преобразонателеи

8 и накапливаются соответственно в сумматоре 10 и сумматоре 24, где формируются оценки лолузнаковой автоТ корреляционной функции R — и R(V)

Е 2ф.) 20 сумматора, дополнительного накаплива-. ющего сумматора, н регистра, выход которого соединен с адресным входом первого блока постоянной памяти, вы-т; ход которого соединен с входом делителя первого блока деления, вход делимого которого соединен с выходом второго блока постоянной памяти, ад-. ресный вход которого подключен к вы» ходу накапливающего сумматора, информационный вход которого объединен с информационным входом дополнитель ного накапливающего сумматора и соединен с выходом аналого«цифрового преобразователя, выход дополнительного накапливающего сумматора подключен к входу делимого второго блока деления, выход и вход делителя кото- рого соединены соответственно с входом дополнительного регистра и с выходом первого блока деления, выход умножителя частоты подключен к тактовому входу аналого-цифрового преобразователя, к сче. гному .входу триггера, прямой выход которого со,единен с тактовыми входами регистра сдвига и делителя частоты, с первыми прямья и инверсным входами элемента 2И-ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, вторые входы элемента 2И-ИЛИ соединены соответственно с инверсным и прямым выходами регистра сдвига, информационный вход которого объединен с первым входом элемента РАВНОЗНАЧ-

НОСТЬ и соединен с выходом компара35

55 с указанным соотношениеи, причем выходной код, пропорциональный амплитуде узкрполосной случайной составляющей, переписывается в выходной ре« гистр 13 по импульсу с выхода формирователя 26 импульсов, который запускается импульсами с выхода делителя

23 частоты, которые соответствуют окончаниям формирования соответству- 1 0 ющих оценок, обеспечивая запись в регистр 12 и сброс счетчика 11 и сум- . маторов 10 и 24, Поскольку оценка формируется с нормированием по R(T), обеспечивает- 15 ся исключение влияния спада во времени автокорреляционной функции (предполагается спад по экспоненциальному закону) 25

Поскольку оценка формируется для сдвинутого во времени значения фунации и знаковой функции, влияние аддитивных шумов снижено, в нормирование. по Isin G(T)J обеспечивает исключение влияния шума на результаты HsHepe m, на оценку амплитуды, поскольку обеспечивается нормирование в соответствии :ф: и с учетом (1) и r - = 0 !

Таким образом, исключается смеще- 45 ние оценки амплитуды,. связанное с влиянием случайного шума, что обеспечивает повышение точности и номехоустойчивости.

Формула изобретения

Устройство для оценки амплитуды узкополосного случайного процесса, содержащее триггер, .прямой выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого подключен к информацнонному входу регистра, прямой выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, формирователь импульсов, выход которого подключен к тактовому входу дополнительного регистра, компаратор, вход которого соединен непосредственно и через инвертор с информационными входами коммутатора и является информационным входом устройства, аналого-цифровой преобразователь, накапливающий сумматор, о т л и ч а ерее с я тем, что, с целью повышения точности, устройство содержит регистр сдвига, элемент РАВНОЗНАЧНОСТЬ, элемент

2И-ИЛИ, два блока постоянной памяти, два блока деления, третий элемент И, дополнительный накапливающий сумматор, умножитель и делитель частоты, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, с входом установки в "О" счетчика, накапливающего

Составитель Л. Григорьян-Чтенц

Техред Л.Сердюкова

Корректор С, йекмар

Редактор В. Петраа

Заказ 4696/49 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москна, Ж-35, Раушская наб., д. 4/Ь

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.ужгород, ул. Гагарина, 101 тора, ныход и второй вход элемента

PABll03HARH0CTb подключены соответственно к нторым входам первого элемента И и к инверсному выходу регистра сдвига, выход коммутатора соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя, инверсный выход триггера подключен к первому входу третьего элемента И, второй вход кс торого объединен с вторым входом нторого элемента И и подключен к выходу умножителя частоты, Bblxopbl второго и третьего элементов И соединены соответственно с тактовыми входами накапливающего и дополнительного накапливающего сумматоров, вход умножителя частоты является входом тактовой частоты устройства.