Многоканальный релейный корреля-top частотно-модулированных импульс-ных сигналов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСИУ

Сююз Советскик

Социалистических т еспублим

< ii832 562 (61) Дополнительное к авт. сеид-еу (22) Заявлено 240779 (21) 2801470/18-24 51)М. gn.З

G 06 F 15/336 с присоединением заявки ЙФ— (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР но дедам изобретений и открытий

Олубликоеаио 2305,81. бюллетень Н9 19

Дата опубликования описания 250581 (53) УДК 681.323 (088.8) (72) Автор изобретения

Н . М. Громогласов

В

I

f с

Рижский Краснознаменный институт " инжейеров,- храждансхой авиации им. Ленинского еомрл а -- : " (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНЫИ РЕЛЕИНЫЙ КОРРЕЛЯТОР ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ

ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для определения релейных взаимно- и автокорреляционных функций случайных процес5 сов, представленных частотно-модулированными сигналами.

Известно устройство для вычисления релейных корреляционных функций случайных процессов, представленных частотно-модулированными сигналаьм, содержащее счетчик малой емкости, генератор импульсов, сдвиговый регистр, реверсивные счетчики (1). Это устройство не позволяет получить пер- 1> вую точку корреляционной функции, так как информация о знаке и величине частотного сигнала поступает на вход первого реверсивного счетчика со сдвигом на шаг задержки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является коррелятор, имеющий счетчики с входными логическими элементами И, генера.тор импульсов, регистр сдвига, интегрирующие счетчики (2).

B этом корреляторе оценка релейной корреляционной функции вычисляется по числу импульсов частотно-моду- ЗО лированного сигнала, на временном . интервале величина которого равна интервалу дискретности аргумента функции корреляции, по знаку числа импульсов на равновеликом с первым вре". менным интервалом.Эта оценка оказывается смещенной. Смещение можно пред. ставить как сумму двух составляющих.

Первая определяется эффектом фильтрации и зависит от соотношения величин интервалов счета и интервала корреляции случайного процесса. Вторая составляющая определяется эффектом квантования при счете импульсов и зависит от соотношения величин интервалов счета и минимального периода частотно-модулированного сигнала.

При фиксированных параметрах частотного модулятора .и случайного процесса íà его входе,,уменьшение величины интервалов счета приводит к уменьшению первой составляющей смещения и к увеличению второй. Это обстоятельство ограничивает быстродействие коррелятора, поскольку повышения его быстродействия можно достичь уменьшением величины интервалов счета, поэтому препятствует росту второй составляющей смещения. Кроме того, известные релейные корреляторы приспособлены к

832562 обработке лишь однополярных частотномодулированных сигналов.

Цель изобретения — повышение быстродействия релейного коррелятора, вычисляющего релейные корреляционные функции случайных процессов по двухполярным частотно-модулированньм сигналам.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный релейный коррелятор частотно-модулированных импульсных сигналов, содержащий два блока задержки, первый и второй элементы

И, первые входы которых являются перным входом коррелятора, а выходы соединены соответственно с первым и вторым входами реверсивного счетчика, выход которого соединен со входом триггера, выход которого подключен ко входу регистра сдвига, выходы каждой ячейки которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго, третьего и четвертого ключей каждого канала, выходы первого и третьего ключей в каждом канале соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом накапливающего реверсивного счетчика своего канала, второй вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходами второго и четвертого ключей своего канала, вторые входы первого и четвертого ключей каждого канала соединены с выходом первого блока задержки, выход второго блока задержки подключен ко вторым входам второго и тре тьего ключей всех каналов, входы первого и второго блоков задержки соединены соответственно с первым и вторым выходами переключателя, первый и нторои входы которого являются вторым входом коррелятора, третий и четвертый входы переключателя объединены с первыми входами первого и второго элементов И соответственно и являются первым входом коррелятора, установочные входы реверсивного счетчика, триггера и управляющие входы регистра сдвига соединены с выходом генератора импульсов, введен ждущий мультивибратор, вход которого подключен ° к выходу генератора импульсов, а выход соединен со вторыми входами первого и второго элементов И.

Ф

Повышение быстродействия в устройстве достигнуто благодаря использованию неодинаковых интервалов счета импульсов для определения знака и для получения второго сомножителя, а также благодаря использованию двухполярных частотно-модулированных сиг. налов.

На фиг. 1 изображена блок-схема релейного коррелятора; на фиг. 2 оценка зкспоненциальной функции ан15

65 токорреляции, вычисленная при одинаковых интервалах счета и результаты моделирования; .на фиг. 3 — то же, при неодинаковых интервалах счета и результаты моделирования.

Релейный коррелятор содержит реверсивный счетчик 1 с триггером 2 знака и входными логическими элементами

И 3, ячейки 4 регистра сдвига, логические элементы И 5, логические элементы И б, интегрирующие ренерсивные счетчики 7, днухлинейные блоки 8 <

Р задержки, генератор 9 импульсов, ждущий мультинибратор 10, переключатель 11.

На входы реверсивного счетчика 1 через логические элементы И 3 подает ся двухполярный частотно-модулированный сигнал. Реверсивный счетчик 1. производит счет импульсов на интервале, величина которого определяется длительностью импульса ждущего мультивибратора 10, а в триггере знака регистрируется знак полученного числа. Этот знак записывается в первую ячейку регистра 4 сдвига импульсом генератора 9, после чего этим же им пульсом осуществляется сброс реверсивного счетчика 1 и триггера 2 знака. При вычислении антокорреляционной функции переключатель 11 устанавливается в верхнее положение и на вход блока 8 задержки, обе линии которого имеют одинаковое время задержки, подается этот же днухполярный час+ тотно-модулированный сигнал. При вычислении нзаимнокорреляционной функции переключатель 11 устанавливается в нижнее положение и на вход блока 8 задержки подается второй двухполярный частотно-модулированный сигнал. Блок

8 задержки позволяет получить первую точку корреляционной функции, так как информация о знаке и величине частотного сигнала поступает на вход первого реверсивного счетчика 7 беэ сдвига. С помощью логических элементов

И 5 и ИЛИ б осуществляется перемножение знака числа импульсов, накопленных реверсинным счетчиком 1, на число импульсов в.течение интервала за- держки равного периоду последовательности импульсов с выхода генератора

9. При этом вычисление произведения снодится к подключению выхода блока

8 задержки к шине сложения или вычитания реверсивных счетчиков 7 с помощью логических элементов И 5 и

ИЛИ б н зависимости от знака, записанного в соответствующей ячейке 4 сднигоного регистра, на время, равное периоду импульсной последовательности генератора 9. Импульсы, соответствующие положительному произведению, подаются на шину сложения интегрирующих ренерсинных счетчиков 7, а отрицательному произведению — на шину вычитания.

832562

Величина смещения оценки корреляционной функции, возникающая вследст-. вие квантования, зависит от соотношения величин интервалов счета. Следует отметить, что характер зависимости смещения от интервала, задержки сохраняется и для процессов, имеющих отличное от нуля математическое ожидание, а также для процессов, имекщих закон распределения, отличный от нормальноzo. Для уменьшения величины смещения знак определяется по числу импульсов на меньшем интервале, использование неодинаковых интервалов счета позволяет получить почти несмещенные вследствие эффекта квантования значения первой ординаты функции корреляции даже при очень глубоком квантовании.

Первая причина повышения быстродействия — уменьшение величины одного из интервалов счета даже при сохранении величины второго интервала такой же, 20 . как и в случае одинаковых интервалов счета приводит к повышению быстродействия; вторая. — .применение неодинако- . вых интервалов счета позволяет уменьшить длину наибольшего из них по срав-д5 нению со случаем одинаковых интервалов счета.

Применение ждущего мультивибратора, включенного между выходом генератора импульсов и вторыми входами логических элементов И реверсивного счетчика, стало возможным благодаря выявленной зависимости величины смещения вследствие эффекта квантования при счете импульсов от соотношения между величинами интервалов счета.

Использование двухполярных частот. но-модулированных сигналов позволяет достичь большего быстродействия по сравнению со случаем использования однополярных частотно-модулирован- 40 ных сигналов. Это объясняется тем, что при одинаковых минимальных периодах указанных частотно-модулированных сигналов для получения одинакового смещения вследствие квантова- 45 ния для однополярных сигналов требуется выбирать более длинные интервалы счета, что приводит к увеличению смещения вследствие эффекта фильтрации.

На фиг. 2 и фиг. 3 сплошной лини- щ ей 6 представлены расчетные значения оценки экспоненциальной функции автокорреляции (кривые б ) при единичной дисперсии. При этом минимальный период частотно-модулированного сигнала, соответствующего трехсигнальному значению входного сигнала, равен

Аргументом является показатель экспоненты. Фиг. 2 соответствует случаю вычисления оценки при одинаковых интервалах счета и отражает свойства ф) известного коррелятора. Фиг. 3 соответствует случаю вычисления оценки при неодинаковых интервалах счета: 1 ton 1 fr„ t 2 3 оп

Знак определяется по числу импульсов на. интервале t11 ., Указанные интервалы счета позволяют получить для обоих случаев примерно одинаковые смещения оценок вследствие эффекта фильтрации. Как видно. из графиков, смещение оценки первой точки функции корреляции вследствие эффекта квантования при счете импульсов для случая неодинаковых интервалов счета значительно .меньше, чем для случая одинаковых интервалов счета. Для получения равновеликого сме".

/ щения оценки во втором. случае необходимо в несколько раэ. увеличить интервалы счета, что приведет к снижению быстродействия по сравнению со случаем неодинаковых интервалов счета, поскольку при увеличении интервалов счета смещение вследствие эффекта фильтрации возрастет в несколько раз.

Точки на графиках представляют собой результаты моделирования указанных алгоритмов на ЦВМ. Оценки вычислялись по 2000 реализаций °

Из графиков на фиг. 2 и фиг. 3 (кривые d ) можно видеть, что оценка расположена ниже истинного значения функции корреляции, Степень отклонения учитывается коэффициентом пропорциональности, который зависит от закона распределения исследуемого сигнала и величины. относительного шага квантования при счете импульсов для определения знака. При значительном числе уровней квантования влиянием эффекта квантования на этот коэффициент можно пренебречь, а при глубоком квантовании его можно. рассчитать.

Пунктиром на фиг. 2 и фиг. 3 o6a-. значена оценка, экспоненциальной функции автокорреляции без учета смещения вследствие квантования по уровню.

Применение разработанного описанного коррелятора в аппаратуре для статистических исследований при летних испытаниях, а также в информационноизмерительных системах с частотноимпульсным представлением информации позволит расширить частотный диапазон исследуеьых сигналов и повысить точность измерений.

Формула изобретения

Многоканальный релейный коррелятор частотно-модулированных импульсных сигналов, содержащий два блока задержки, первый и второй элементы И, первые входы которых являются первым входом. коррелятора, а выходы соединены соответственно с первым и вторьи входами реверсивного счетчика, выход которого соединен со входом триггера, выход которого подключен ко входу регистра сдвига, выходы каждой ячей832562

Фиа1 ки которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго третьего и четвертого ключей каждого канала., выходы первого и третьего ключей в каждом канале соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом накапливающего реверсивного счетчика своего канала, второй вход которого подключен к выходу второго эдемента ИЛИ, р входы которога соединены соответственно с выходами второго и четвертого ключей своего канала, вторые входы первого и четвертого ключей каждого канала соединены с выходом первого блока задержки, выход второго блока задержки подключен ко вторым входам второго и третьего ключей всех каналов, входы первого и второго блоков задержки соединены соответственно с первым и вторым выходами переклю- 20 чателя, первый и второй входы которого являются. вторым входом коррелятора, третий и четвертый входы переключателя объединены с первыми входами первого и второго элементов И соответственно, установочные входы реверсивного счетчика, триггера и управлякщие входы ячеек регистра сдвига соединены с выходом генератора импульсов, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен ждущий мультивибратор, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен со вторыми входами первого и второго элементов И.

Источнийи информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 306479, кл . G 06 F 15/34, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 374610, кл. G 06 F 15/36, 1971.

832562

Ъ 05

Интербол задержии фиг. Я

Ъ

Ъ ах с

Ф

Э

Интербал радеркки

Фиг. 3

ВНИИПИ Заказ 3420/45 Тираж 745 Подписное

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