Многоканальный коррелятор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцнапистическнд

Республик о >832563

«*

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 240779 (21) 2801471/18-24 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 2305.81. Бюллетень Но 19

Дата опубликования описания 230581 (51) М. Кл.з

G 06 F 15/336

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681 323 (088. 8) (72) Автор изобретения

H.M.Ãðîìoãëàñoâ

@; М-,.

t8tmgAN i:; Мп П-,;,,1 (71) Заявитель

Рижский Краснознаменный институт гражд авиации им. Ленинского комсомола (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ КОРРЕЛЯТОР

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

Известно устройство для вычисления взаимных и автокорреляционных функций случайных процессов, содержащее блоки задержки, блоки умножения, счетчики логических элементов, генератор импульсов, предназначенное для обработки непрерывных сигналов после .их преобразования в ксьц (1).

Однако известный коррелятор не может обрабатывать частотно-модулированные импульсные сигналы.

Наиболее близким по технической сущности является коррелятор, содержащий генератор импульсов, блок стро,бирования - коррекции,регисты сдвига, логические блоки умножения в виде элементов И и ИЛИ и интегрирующие блоки-счетчики (2) .

В этом корреляторе оценка корреляционной функции вычисляется как среднее по времени значение произвдений -.— чисел импульсов на одинаковых временных интервалах, длительность которых равна периоду импульсной последовательности генератора импульсов. Вследствие эффекта квантования, который проявляется при счете импульсов, по" лученная оценка смещена по огношению к корреляционной функции исследуемых сигналов. Величина смешения определяется соотношением между величиной интервалов счета и минимальным периодом частотно-модулированного сигнала и достигает своего максимальноL го значения при нулевом значении аргумента корреляционной функции. Соотношение между величиной интервалов счета и минимальным периодом частотно-модулированного сигнала выбрано таким образом, что интервалы счета могут быть меньше, либо равными минимальному периоду частотно-модулированного сигнала.. При таком соотношении величина оценки для нулевого значения аргумента корреляционной функции может в два и более раз превышать истинное значение корреляционной функцйи.

Цель йзобретения — повышение точности коррелятора.

Поставленная цель достигается тем, что в многоканальный коррелятор, содержащий первый блок задержки, пер832563 вый и второй выходы каждой ячейки которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго, а так же третьего и четвертого элементов И каждого канала, вторые входы второго и третьего элементов И и вторые входы первого и четвертого элементов И каждого кан ла подключены соответственно к первому и второму выходам второго блока задержки, управляющий вход которого соединен с зыходом генератора импульсов, а информационный вход соединен с выходом переключателя, входы которого являются соответствeíío первым и вторым входами коррелятора, первый вход которого соединен со входом блока стробирования, второй вход которого под.ключен.к выходу генератора импульсов, а выход соединен с информационными входами первого блока задержки, выходы первого и третьего элементов И в каждом канале соединены с входами первого элемента ИЛИ, а выходы второго и четвертого элементов И подключены к входам второго элемента ИЛИ, выходы элементов ИЛИ в Каждом канале соединены соответственно со входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, введен делитель частоты, вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с управляющими входами ячеек первого блока задержки.

Повышение точности в предлагаемом устройстве достигнуто благодаря использованию неодинаковых интервалов

Счета импульсов. Первый из этих интервалов равен периоду импульсной последовательности с выхода генератора импульсов, второй — периоду импульсной последовательности с выхода делителя частоты.

На Фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого коррелятора; на фиг.2 нормализованные кривые зависимости смещения оценки функции корреляции, возникающего вследствие квантования при счете импульсов, от расстояния между серединами интервалов счета;

:а фиг. 3 — расчетнйе значения оценок экспоненциальной функции корреляции, полученные при одинаковых и неодинаковых интервалах счета и представлены результаты моделирования.

Коррелятор содержит генератор 1 импульсов, блок 2 стробирования коррекции, ячейки двухлинейного регистра

3 сдвига, логические элементы И 4, логические элементы или 5, реверсивные счетчики 6, двухлинейный блок 7 задержки, делитель 8 частоты следования имлульсов, преключатель 9.

На.вход блока 2 коррекции подается двухполярный частотно-модулированный сигнал, а на его управляющий вход — сигнал с выхода генератора импульсов. Блок 2 коррекции форми рует двоичные последовательности таким образом, чтобы каждый импульс частотно-модулированного сигнала был заменен ближайшим последующим импульсом генератора 1 импульсов. Информация с выхода блока стробирования .коррекции записывается в первые ячейки двухлинейного регистра 3 сдвига 4мпульсом с выхода делителя 8. При этом осуществляется стробирование двоичной последовательности с выхода блока 2 импульсами с выхода делителя 8 и задержки на двухлинейном регистре сдвига 3 полученных сигналов.

При вычислении автокорреляционной функции переключатель 9 устанавливается в верхнее положение и на вход блока 7 задержки, обе линии которого имеют одинаковое время задержки, подается этот же двухполярный частотно-модулированный cèãíàë. При вы Д числении взаимокорреляцяонной функции преключатель 9 устанавливается в нижнее положение и на вход блока 7 задержки подается второй двухполярный частотно-модулированный сигнал. рб Блок 7 задержки позволяет получить первую ординату корреляционной функции, так как компенсирует задержку, возникающую при записи в первые ячейки регистра 3 сдвига. Логические элементы И 4 и ИЛИ 5 выполняют роль ключей.С их помощью вычисляется произведение числа импульсов,.накопленных на интервале, равном периоду импульсной последовательности генератора 1 импульсов, и числа импульсов, накоп.ЪЭ ленных на интервале, длительность которого равна периоду импульсной последовательности с выхода делителя

8. При этом вычисление произведения сводится к подключению выхода блока

7 задержки к шине сложения или вычитания реверсивных счетчиков б в зависимости от содержания ячеек реги стра 3 сдвига на время, равное периоду импульсной последовательности делителя 8. Полученные произведения накапливаются в реверсивных счетчиках.

При использовании однополярных частотно-модулированных сигналов вместо двухлинейного регистра 3 сдвига используется однолинейный, вместо реверсивных счетчиков 6 используются нереверсивные счетчики, вместо двухлинейного блока 7 задержки используется однолинейный блок задержки, а в качестве ключей используется по одному логическому элементу И на каждый канал, Величина смещения оценки Функции корреляции, возникающего вследствие эффекта квантования при счете импульсов, определяется следуюшим выраже нием и в значительной стененн зави8325á3 сит от соотношения величин интервалов счета: Я г ЛР Угз2

0> 13 g7- 24 Р -)4

-е

Б- 27 6

2У2З2 а 2ъ Ж е

2.-=2+3--2R ° ; 4 = j i--1,2; =3,4-;

"1 где D„. 13, — дисперсия фазы производяшего сигнала в моменты времени t и соответственно;

R., корреляционный

1j мсмент фазы производящего сигнала в моменты времени t,. и

Р расстояние между уровнями, пересекаемыми фазой производящего сигнала;

25 к постоянная интегратора;

t =t

4s 2 1 — длительность первого интервала счета; 30 — длительность вто4 2. рого интервала счета.

Указанное выражение получено для, центрированных случайных процессов Зэ с нормальным распределением. Следует отметить, что характер зависимости смещения от аргумента корреляционной функции сохраняется и для процессов, имеющих отличное от нуля математичес- щ кое ожидание, а также для процессов, имеющих закон распределения, отличный от нормального.

На фиг. 2 кривые 1 и 2 представляют зависимость смещения, построенного согласно (1) и нормализованного по Ь1 h /б, от аргумента корреляционной функции для случаев одинаковых и неодинаковых интервалов счета.

Кривой 1 изображена зависимость для О случая одинаковых интервалов счЕта при значении относительного шага квантования „ =h . T» где 4+ - дисперсия входного случайного процесса, равном f? = =3. Это значение относительного шага квантования соот ветствует случаю, когда период t импульсной последовательности с выхода генератора 1 импульсов равен минимальному периоду частотно-модулированного сигнала и отражает свойства Я известного коррелятора (при этом

t4„- 42=t0q) Кривой 2 изображена зависимость нормализованного смещения для случая неодинаковых интер-» валов счета, при этом t4,=to, а

=3 t o, что соответствует р1 =3 и

Ф =1. Длительность интервала t4 выбирается, как и у известного равной минимальному периоду частотно-моду" лированного сигнала. Как видно из фиг. 2, использование неодинаковых интервалов счета позволяет получить почти несмещенные вследствие эффекта квантования при счете импульсов значения первой ординаты функции корреляции увеличивая 4 это смещение можно сделать сколь угодно малым.

Применение делителя частоты слЕдования импульсов 8, включенного между выходом генератора 1 импульсов и управляющим входом регистра 3 сдвига, стало возможным благодаря обнаруженной зависимости величины смешения вследствие эффекта квантования при счете импульсов от соотношения между величинами интервалов счета.

Применение предлагаемого устройства в аппаратуре для статистических исследований при летных испытаниях, а также в информационно-измерителвных системах с частотно-импульсным представлением информации позволяет повысить точность измерений.

Формула изобретения

Многоканальный коррелятор, содержаший первый блок задержки, первый и второй выходы каждой ячейки которого соединены соответственно с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого элементов И каждого канала, вторые входы второго и третьего элементов И и вторые входы первого и четвертого элементов И подключены соответственно к первому и второму выходам второ о блока задержки, управляющий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а информационный вход соединен с выходом переключателя, входы которого являются соответственно .первым и вторым входами коррелятора, первый вход которого соединен со входом блока стробирования, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с информационными входами первого блока задержки, выходы первого и третьего элементов И в каждом канале соединены с входами первого элемента ИЛИ, а выходы второго и четвертого элементов

И подключены к входам второго элемента ИЛИ, выходы элементов ИЛИ в каждом канале. соединены соответственно со входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, о т л и ч а ю ta и йся тем, что, с целью повышения тон.- . ности обработки частотно-модулированных импульсов сигналов, в коррелятор введен делитель частоты, вход кото" рого подключен к выходу генератора импульсов, а выход соединен с управ832563 ляющими входами ячеек первого блока задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское

Р 463978, кл. G

2. Авторское 9 157534, кл. G свидетельство СССР

06 F 15/34, 1972. свидетельство ЧССР

06 F 1/00, 1977.

832563

Иитер3аь юадержии

ФУ@3

Составитель В. Жовинский

Техред С. Мигунова Корректор С. Номак

Редактор М. Ликович

Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3333/38

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