Корреляторв пт бфшд mm?

 

!!!! 424I55

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства №306479 (22) Заявлено 02.06.72 (21) 1790981(18-24 (51) М. Кл. G 061 I5/34 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15.04.74. Бюллетень ¹е 14

Дата опубликования описания 20.09.74

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изооретений н открытий (53) УДК 681.3:519.2 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Кнорринг, Л. Н. Кнорринг и М. Г. Марамзина

Ленинградский ордена Ленина политехнический институт имени М. И. Калинина (71) Заявитель

{54) КОРРЕЛЯТОР

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для определения релейных взаимно- и автокорреляционпых функций случайных процессов, представленных частотно-модулированными сигналами.

Известен коррелятор для определения релейных корреляционных функций случайных процессов, представленных частотно-модулирова!шыми сигналами, содержащий счетчик малой емкости, генератор импульсов, сдвиговый регистр и реверсивные счетчики. Это устройство успешно применяется для анализа процессов, характеризуемых быстро затухающей корреляционной функцией, т. е. имеющих широкий равномерный частотный спектр процесса. В случае анализа процессов, имеющих спектр с ярко выраженными низкочастотными составляющими, корреляционная функция затухает медленно, причем высокочастотные составляющие накладываются на низкочастот Ile, что приводит, во-первых, к трудностям, связанным с оценкой корреляции, во-вторых, для построения медленно затухающей корреляционной функции требуется большое количество точек, поэтому при параллельном анализе велико количество интегрирующих элементов, при последовательном или последовательно параллельном анализе велико время анализа. В случае неравномерного спектра процесса техническая реализация приводит с одной стороны к большим ошибкам в определении интервала корреляции, с другой стороны — к дорогому и ненадежному устройству.

5 Целью изобретения является повышение точности коррелятора в работе. Предлагаемый коррелятор отличается наличием связей, осуществляющих автоматическое изменение шага задержки. При этом частотный спектр

10 т!сследх ск!ОГО !!роцесса как бы разбивается на некоторое число поддиапазонов, определяющее число различных шагов задержки, величина задержки в каждом поддиапазоне определяется высшей составляющей спектра под1s диапазона. Число точек на корреляционной функции и выбранная величина шага задержки обеспечиваю! в каждом поддиапазоне заданную погрешность аппроксимации.

На черте ке !!pl.ведена функциональная

20 схема предлагаемого коррелятора и приняты следующие обозначения: 1 — блок интегрирующих счетчиков (реверсивные счетчики);

2 — счетчик м Iëoé емкости; 3 — сдвиговый регистр (ячейки 3! — 3>-, где: 1, ... N — разря25 ды регистра); 4 -- блок управления (например, кольцевой счетчик); 5 — блок тактовых импульсов, состояппш из генератора тактовых импульсов ГИ, соединенного с делителем частоты ДЧ; 6 — блок задания времени измере30 ния (опорный счетчик) .

424155

Предлагаемый коррелятор работает по принципу. последовательно - параллельного анализа, При включении коррелятора блок управления 4 устанавливается в положение, ооеспечивающее минимальную величину шага задержки, при которой частота блока тактовых импульсов 5 наибольшая. Определение значений точек корреляционной функции в предлагаемом корреляторе осуществляется чак же, как и в известных. На вход коррелятора поступают частотно-модулированные сигналы. Счетчик 2 определяет знак*измеряемой величины, и информация о знаке продвигается тактовыми импульсами по сдвиговому регистру 3. Каждая ячейка, регистра управляет направлением счета соответствующего реверсивного счетчика 1, в котором накапливается значение точки корреляционной функции. По окончании цикла измерения в корреляторе опорный счетчик б, задающий время измерения, устанавливается в начальное состояние. В предлагаемом корреляторе в момент окончания цикла измерения от опорного счетчика б подается сигнал на блок управления 4, увеличивающий по этому сигналу величину шага задержки путем, например, подключения к выходу генератора тактовых импульсов декады делителя частоты. При этом емкость счетчика 2 также соответственно увеличивается. Цикл измерения значений точек корреляционной функции при новой величине шага задержки повторяется. Каждый раз по окончании цикла измерения при данной величине шага задержки по сигналу от опорного счетчика б блок управления 4 изменяет величину, шага задержки и, таким образом, исследуется случайный процесс во всем спектре частот. Число точек на корреляционной функции равно произведению числа точек и в одном цикле измерения иа число т циклов.

При исследовании случайного процесса, имеющего узкий частотный спектр, связь опорного счетчика б с блоком управления 4 разрывается, а величина шага задержки устанавливается путем записи определенного кода в блоке управления 4, выполненном, например, в виде кольцевого счетчика.

Для корреляторов, работающих с частотными сигналами, характерно наличие усреднения частотно-модулированного сигнала за время шага задержки Лт в счетчике малой емкости 2. В известных корреляторах шаг задержки Лт выбирается намного меньше периода верхней составляющей спектра j„исследуемых процессов, поэтому эффект усреднения для исследуемого процесса пренебрежимо мал, однако при этом усредняются высокочастотные помехи, имеющиеся в любом сигнале.

Введение автоматического увеличения шага задержки в предлагаемом корреляторе дает возможность отфильтровать высокочастотные составляющие самого спектра исследуемых процессов, т. е. с большей точностью прописать в корреляционной функции низкочастотные составляющие, которые определяют ха4 рактер корреляции. Результатом анализа является набор корреляционных функций, определенных с разным шагом задержки. Свойство фильтрации является основным преимуществом данного коррелятора, которое дает возможность с большей точиостшо определить корреляционную функцию.

Увеличение шага задержки в предлагаемом корреляторе связано с увеличением емкости счетчика 2, что уменьшает зону неопределенности при определении знака исследуемого процесса и поэтому дополнителbíо увеличивает точность коррелятора.

Ниже приведено сравнение предлагаемого

15 коррелятора с автоматическим изменением шага задержки с корреляторами последовательно-параллельного типа и с корреляторами параллельного типа без изменения шага задержки с целью доказательства преимуществ предлагаемого изобретения по количеству интегрирующих элементов или по продолжительности времени анализа.

При этом предполагается, что частотный спектр исследуемого процссса ограничен верхней частотой f, и нижней частотой f а погрешность аппроксимации корреляционной функции ов определяется верхней частотой спектра j, и не должна превосходить заданной, т. е. бв(б, . Пусть данный корреля30 тор имеет количество интегрирующих элементов, равным n,„, спектр исследуемого процесfâ са имеет диапазон — =К, которыи как бы

Л разбивается на т поддиапазоиов с шириной каждого К„, при этом К=К,," . Общее время анализа определяется как сумма времен анализа на всех поддиапазонах To;,—, «» Т, 40

i=1 где T; — время анализа íà i поддиапазоне.

Так как Tl — — Т2=...=Т,=...=Т„, и считая

1 т

Т„,— : 10. —, то T„- =," T;=mT„,, Количе45 ство интегрирующих элементов n,„определяется заданной погрешностью аппроксимации верхней частоты и шириной поддиапазона n„= и, .К„, где n — количество счетчи50 в s ков, необходимых для определения верхней составляющей в корреляционной функции.

Для корреляторов параллельного типа общее время анализа

Тдбв| 10 — Тв

fbi

Количество интегрирующих элементов Ъ

m — 1 — псч Ки

Сравнивания характеристики предлагаемо65 го изобретения и корреляторов параллельного

424155

Предмет изобретения

Составитель Э. Сечина

Текред T. Курилко

Редактор Л. Тюрина

Корректор Л. Орлова

Заказ 2385/4 Изд. ¹ !472 Тираж 624 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2 типа можно видеть, что у предлагаемого время анализа в т раз больше, а количество интегрирующих элементов в К, раз ме11ьше.

Если считать затраты времени и затраты оборудования равноценными, то общий выигрыш затрат равен m — 1

А= пЕ

К л — 1 и поскольку m=lg(K — Кд), то А=

1о(К вЂ” К ) Так как К)Кд всегда, то А ) 1 и при больших значениях К может быть велико.

У корреляторов последовательно-napaëлельного типа количество интегрирующих элементов невелико, а анализ производится многократно. Если количество интегрирующих элементов при этом n„„,, то количссгво циклов анализа d будет равно общ сч у т — 1

П д иит акант

Ф m 1

ЕСЛИ ВЗЯТЬ Липт =n cq, ТО б =Кд, а Общее время анализа Toot@ = и Т,= d T„, =

gm m— 1 у

Сравнивания параметры предлагаемого изобретения и корреляторов последовательпопараллельного типа, видно, что выигрыш во времени анализа у предлагаемого коррелятоКч — 1 ра в раз.

Таким образом, предлагаемый коррелятор обладает рядом достоинств, которых известные корреляторы не имеют. Так, по сравнению с корреляторами без изменения шага задержки предлагаемый определяет корреля10 ционную функ1цпо с большей точностью; по сравнению с корреляторами параллельного типа наличие автоматического изменения шага задержки в предлагаемом позволяет сократить интегрирующие элементы в большее

15 число раз, чем увеличить при этом время измерения; по сравнсчппо с корреляторами последовательно-параллельного типа наличие регулируемой задержки позволяет намного сократить общее время анализа.

20 коррелятор по авт. св. ¹ 30б479, отлич а ю щ я и с я тем, что, с целью повышения

25 очности работы коррелятора, он содержит блок управления и блок задания времени измерения, вход которого подключен к выходу блока тактовых импульсов, а выход соединен со входом блока управления, выход которого

30 подкгпочеп ко входам блока тактовых им"у II>cGB и счетчика малой емкости.