Устройство для определения шага измерения корреляционной функции
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИСАНИЕ
ИЗО6РЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (и) 602960 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено1 3.05.76 (21) 2361167/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано15.04.78.Бюллетень № 14 (45) Дата опубликования описания16.03,73.
2 (51) М. Кл.
G 06 Ci 7/19
Государственный комитет
Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.333 (088.8) (72) Авторы изобретения
Н. В. Попенко и В. А. Прянишников (71) Заят3итель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШАГА ИЗМЕРЕНИЯ
КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ
Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и предназначено для определения величины шага измерения функции корреляции случайных сигналов.
При разработке коррелометров желательно одновременно разрабатывать узлы адаптации по параметрам исследуемых сигналов, в том числе адаптации по аргументу корреляционной функции. Узлы адаптации по аргументу в принципе доля ны состоять пз измерителей шага измерения корреляционной функции, и из измерителей максимального интервала корреляции а„,. Для обработки . некоторых типов случайных процессов достаточно знания только о или г„„поскольку они связаны между собой. Поэтому в качестве аналогов предлагае- 1б мого устройства можно рассматривать как устройства для определения r0, так и устройства для определения с„,.
Известны устройства определяющие шаг измерения корреляционной функции. Так, прямопоказывающее устройство для определения шагю га измерения корреляционной функции (1) определяет шаг квантования корреляционной функции через среднее число нулей в единицу времени для стационарных дифференцпруемых случайных процессов с нормальным законом
2 распределения плотности расп аления вероятностей. Устройство подсчитывает число пересечений в одном направлении нулевого уровня случайным процессом за определенное время и состоит из компаратора и счетчика.
Недостатком такого устройства является ".àвисимость погрешности определения шага измерения корреляционной функции от вида плотности распределения вероятностей, поскольку шаг измерений при данной приведенной погрс шности аппроксимации корреляционной функции обратно пропорционален среднему числу нулей только для гауссовских процессов.
Исследование сигнала с произвольной плотностью распределения вероятностей приводит к дополнительной погрешности, изменяющейся в зависимости от плотности распределения вероятностей.
В предлагаемом изобретении используется спектральная характеристика, что делает независимой погрешность определения шага измерения корреляционной функции от вида плотности распределения вероятностей.
Наиболее близким к данному изобретению является прямопоказывающее устройство для определения шага измерения корреляционной функции случайных сигналов (2), имеющсс погрешность определения шага измерения коррс-.
>f!!» лчни<>иной функции, ис з(>кис>f.;.,Cf<}. <>г ь)>;.
H< c.nc:(ус>(>.>х сН! f!3лов»ри >;.:"::. к.p3л f»l!oH ха pf>Kте1>и(. . Нки B обдаст! I вы< (>(<> . г<>т.
Указанное устройств<> годер)>((Г! Иер! >:. и и н то р 0 ! (л Рд я! ц и (. ф и > ь т р ь!» Г> ход ы к(» г О р ь х я Bлнк)гся входами усТро»<ТВ нер;<»» >; )ГГO>p!!i
K 0 M II 3 P 3T0Pf>I, B f>! XOj! !>! fiOT0P f>IX Ио !K !» » C! i!d .: p входам элс>»(сита И, соедин()f!Hof o !cpcз > С Д(»ЛИТ<"Л» М Наи ПЯЖЕНИ Я, P f>fX 0>l, К()T!! !:!) ГО И Б . ляе»тся )<ь)хо <(ом устройстяа Рн» 1) 3)op f>!» > О образного наиря)кения, выход KBTO!)О> О (ое !:,нен с управляющими Bxодами след)((Г(их фи .Итров и другим входом ключа, 11едостатк ом этого устройства я вл ИР BCPXifЮfO ГРЗНИЧНУК) <)3C . <>T мается частота, ири когорой ве><::)чи;::; с:;. лов на выходах обоих фильтр()! ранна значениям эффективного напр>->кения щу;.:.а фильтров. <..>Чевидно, ч! О чем ."»(Рным f<:1;c>ã срабатывания компараторов, тем 5><аль()>>е:.. елнчиной определяется 1<> для одно(о и ..-ОГ:.::;:;. процесса (ирине(! рассма! рива ог<;! >р<>ц(ось! с неограниченным спектром:;ощ;! )c! и) . (; )ределение таким образом 1; приг>о(>):-:. . ;.;Ому, -:)о шаг измерс}гия кор1эеляционной функ>(ии Ои!)зделяется с большой избыточно TBB, тому,::;е порог срабатывания компараторов ф((к<.. и рован и никак не связан со спектральными::BpBK;ристикамн сигнала. Поэтому величина избыто)ности будет зависить от класса исследуе)! >!х сигналов. Все это сOKp3UL3 т область ><с)}0,(ьзования такого устройства, «бо для >г>()рокс. 0 класса сигналов необходимо учитына) ь : .тбчнОсть Определения }нага из,lcр ния ((сp(f}е ляционной функции, )ща (е эта избьг> .-Ги, --: прнведет к увеличени)о времени ана ):;3 . посл(»донате <) ьно><< ме! Ог»»»!".,>Р>) - (>" Г >><) > ционной функции илн к введению ание, :ат.„>!ной избыточности при па(зал <е>;.:И<) м :с > О„: . Целью изобретения является по-::. «Рл ..-. i<,о— НО < Т И 0 П P СД(Л C f! И и Ш ": Г а H 3." »: » ">) Е Н > Я <>) " ". «орре>}яц}!)!) для сигналов, f)лав; о >зз;.",Р<,я 0 щейся спектряльиоЙ плотнос) ью " <)ол>аст« соких частот. Это достигается тем, что в устройс>во дены четыре квадратора, четыре усредьч)тел; — ;: и два усилителя с переменныг! коэффиц, cëòо<л УСИЛЕНИЯ, ВЫХОДЫ KOTOPB Õ > На чертеже показана блок-схема устройстBB Устройство содерж}(т два следяц<)л(фильтра 1„2, генератор пилообразного напря)(<е:- »и ., два компаратора 4, 5, квадраторы 6--"., >C:,>B.-(ннтели 10 — 13, и усилители 14, !5 с и:,» .i!c;!Hf>lM коэч>фициентом уcHJIBния, элемент ((> 6, ; . f 7 и лели!(ль f!3нряжеиия 18. Вх<>ды :, !cäí «(и х фи.:!!>T>>Of< 1, 2 o()диненй C входами :f:,3,<(!)(>торов 6 и
"> .<Ь> р0!3 1, 2 < ое. >ниел(ь! с Выходом Генерд f().,:;3 f!!Ji009()33 H(>! ) >! 3 f) >pß)Kcè H ß 3. ВыхОды слРд-!i!fHх (1. Нл(тров 1, 2 с(>единены со входами .," Лратор }в 7 и 8. Выход кнадратора 6 соедиI? входом усрсднителя 1О, выход квадра, -,р . — co входом усреднителя 11, выход :;; .рягора 8 -- со входом усреднителя 12, ., Од ква)p3Top3 9 — cn входом усредните-!.!. Выход усреднителя 11 соединен со вхо...)),,:.илитсля 14, 3 выход усредиителя 12 —— . - ..!vof». Силителя 15. Выход усреднителя 10 :, и (еи с одним входом компаратора 4, со ° О:ь!.;! входом которого соединен выход уси. " . Гя 14. Выход усреднителя 13 соединен с входом компаратора 5, со вторым вход:;.: >(<>торог<з соединен вых<эд усилителя 5. ко.;>f>3paTopoB 4, 5 соединены со входа ;ле»ента И 16. Выход элемента И 16 сое...,;:,. с одним входох! ключа 17, второй вхбд -..:-,.:,!»Г>!
Устройство работает следующим образом. .".:, cледуемые сигналы поступают на входы ол:дяп(и; фильтров (ш>ироконолосных) 1, 2 и двух квадраторов 6, 9. Следящими фильтрами ! ., !3:!!HBH с верхних частот, просматривается частстн)-(й диапазон исследуемых сигналов, дл: —. чс:-о управляющее напряжение генератор ) . ::-..=:меняется пилообразно от минимального О,. :кс>(мального и последовательно изменяе-с-; !3cтота пропускания фильтров 1, 2, что ::,: ;:;слягT просмотреть все точки частотного : .=;.> а. ()13пряжеиие правлгно(цего генерато! .. "> Соот>ветствующее моменту появления ння <-;3 выходах обоих компараторов 4,,.О><енту, когда частота следBIll,их фильт.;. -.Нна ве1)хней граничной частоте наиболее ::."..-:;.очастотного процесса, пропорционально ,. Ьг,. измерения корреляционной функции с за<3: >)о>! погрешностью аппроксимации. ! рабатыв3íèå компараторов 4, 5 происхо, гг ири рагснстве мощности исследуемых проев и усиленной в К раз мощности части „.: .:>)cктров, поступающей с выхода следящих ,".-,òðîâ 1,. 2. Йзмеренне полной мощности :)спсрсни) исследуемых сигналов осуществля:,="3äp3òîðàMH 6, 9 и усреднителями 10, 11)мерe((г(е мощности части снектров, попад i>:.;щей в полосу пропускания следящих фильтров> осуществляется квадраторами 7, 8 и усред(>и > елями !. 12. Сигнал, пропорциональный мо I) ности части спектра„с выхода усреднителей 1> 12 по"т-упает в усилители 14, 15, имею-. щие перемещ;ый коэффициент усиления К. Ha- Ifp !) .ения с выходов усилителей 14, 15 сравни-! )ы:тся .. И,анряжениями с выхода усреднителе...:. 10, 13 компараторами 4, 5. Изменение коэффициента усиления К усилителей 14, 15 г>озволяет регулировать устройство при настройке, поскольку значение К определяет отсчет верхней граничной частоты, и изменение велииньг К позволяет менять порог срабатывания комиараторов 4, 5, причем величина этого порога связана со спектральными характерисб!!2(.Н>(1 Ф()г),н((л() и:>(>(>!»ч c > Составитель В. Жовинский Техред О. Луговаи Корректор П.Макаревич Тираж 826 Подписное Редактор М. Трофимова . Заказ 1855/46! 1!!(!!!!!И Государственного комитета Совета Министров (.(:(.!> ио делам изобретений и открытий! !3035, Москва, Ж-35, Раун>скан наб. д. 4;. ((>илиад ill ill «Патент», г. Ужгород. ул. Г1р>н ктиаи, 4 т и к 3 м и >(с(>I (д у ем hl х с и г н 3л (> в,, I (. Й(T B и T(л I) II (), (:р«>батывани к) KOM I(3 ðàòî1)ов 4, 5 Il 1)!)II;I(>II;\(T тогда, когда мощность высокочастотной части спектров, проходя(цей через следящие фильтры, будет равна 1/К от полной мощности исследуемых сигналов, Срабатывание компараторов 4, 5 приведет к срабатыванию элемен;.3 И 16, на выходе к(>торого появляется сигнал, открывающий ключ 17 . При этом напряжение с выхода генератора 3 поступает через ключ 17 на делитель напряжения 18, на выходе которого образуется напряжение, пропорциональное шагу измерения корреляционной функции. Зависимость порога срабатывания компараторов 4, 5 от вида спектральной плотности мощности и следуемых сигналов приводит к независимости от спектров сигналов определения устройством верхней граничнок частоты наиболее низкочастотного процесса, делая устройс; во ипвaрнантным к виду спектральных характеристик сигналов. Поэтому устраняется избь(точность в определении шага измерения корреляционной функции при наличии в спектре исследуемых сигналов существенных по весу высокочастотных составляющих, что повышает точность определения шага измерения функции корреляции подоб.,ых сл (айных сигналов и значительно расширяет область применения )>стройств опре "аления шага измепепия функции корреляции. Поскольку реальные процессы не имеют четко выраженнок частоты среза по высокой частоте, а отсутствие предварительных измерений корреляционных функций с целью определения (нага измерения корреляционных функций сокращает время процессов в 2 — -3 раза, то использование такого устройства обеспечивает получение эконом>и !ескогo эффекта. УстРойство длЯ t>IIÐBI((.I(í>I>I IIIIIT;I намt Р ния корреляционной фуllK>l>IH, со:(t..ð>KBIII(е первый и второй следя(цне фильтры, вх(>ды ко. 5 торых являются входами устройства, нс;>BI III и второй компараторы, выходы Kol(>p, (н>дключены ко входам элемента И, соединенно> о через ключ с делителем напряжения, выхо;(которого является выходом устройства, геll(ратор пилообразного напряжения, выход кот!1)(>lo соединен с управляющими входами следящих фильтров и другим входом ключа, отл((чающееся тем, что, с цельк) повышения точности определения шага измерения для сигнал(>н с плавно изменяющейся спектральной плотностью в области высоких частот, в устройство введены четыре квадратора, четыре усредннтеля и два усилителя с переменным коэффициентом усиления, выходы которых подклк)чены соответственно к первым входам компараторов, 20 а входы — к выходам соответственно первого и второго усреднителей, выходы третьего и четвертого усреднителей соединены со вторыми входами первого и второго компараторов соответственно, входы первого и второго квадраторов подключены к выходам соответствующих 5 следящих фильтров, а входы третьего и! четвертого квадраторов соединены с первым и вторым входами устройства соответственно, выходы квадраторов подключены ко входам соответствующих усреднителей. Источники информации, принятые во внимаЗ@ ние при экспертизе: 1. Мирский Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов, «Энергия», М., 1972, с. 209. 2. Авторское свидетельство СССР № 497598, 5 кл. G 06 (з 7/19, 1975.
