Устройство для автоматической настройки коэффициента передачи случайного сигнала

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ СЛУЧАЙНОГО СИГНАЛА, содержащее блок центрирования, информационный, вход которого является входом устройства , а выход -- выходом устройства. блок измерения квантиля, первый информационный вход которого подключен к шине задания вероятности превьшения динамического диапазона устройства , и блок индикации, вход которого соединен с входом регулировки коэффициента усиления блока центрирования , отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия , устройство содержит блок вычисления модуля и блок вычисления коэффициента усиления, при этом выход блока центрирования через блок вычисления модуля соединен с вторым информационным входом блока измерения квантиля, выход которого соединен с первьн входом бло (Л ка вычисления коэффициента усиления , второй вход которого подключен с к шине задания динамического диапазона устройства, а выход к входу S % регулировки коэффициента усиления UA блока центрирования.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

NUWN

РЕСПУБЛИК

„,Я0.„111182 А

3Ш С 06 С 7/52

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOINY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3544631/18-24 ,(22) 14.01.83 (46) 30.08.84. Бюл. У 32 (72) А.П. Важенин, В.В. Губарев и И.М. Щмерлин .(71) Новосибирский электротехнический институт (53) 681.3 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 336672,кл. С 06 С 7/52, 1972.

2. Гайшун и др. Многофункциональный статистический анализатор распределений. — Труды IX Всесоюзного симпозиума "Методы представления и аппаратурный анализ случайных процессов и полей". Л., ВНИИЭП, 1976, т. 2, с. 21-23 (прототип). (54)(57) 1 ° УСТРОЙСТВО ДЛЯ ABTONATHЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ СЛУЧАЙНОГО СИГНАЛА, содержащее блок центрирования, информационный. вход которого является входом устройства, а выход - выходом устройства, блок измерения квантиля, первый информационный вход которого подключен к шине задания вероятности превышения динамического диапазона устройства, и блок индикации, вход которого соединен с входом регулировки коэффициента усиления блока центрирования, о т л и ч е ю щ е е с я тем,. что, с целью повышения быстродействия, устройство содержит блок вычисления модуля и блок вычисления коэффициента усиления, при этом выход блока центрирования через блок вычисления модуля соединен с вторым информационным входом блока измерения квантиля, выход которого соединен с первым входом блока вычисления коэффициента усиления, второй вход которого подключен к шине задания динамического диапазона устройства, а выход - к входу регулировки коэффициента усиления блока центрирования.

1111182

2. Устройство по п.1, о т л ичающее с я тем, что блок вычисления коэффициента усиления содержит аналого-цифровой преобразователь,. блок умножения-деления, генератор синхронизирующих импульcos и буферный регистр, при этом информационный вход аналого-цифрового преобразователя является первым входом блока, вход задания первого сомножителя блока умноженияделения является вторым входом блока, Изобретение относится к средствам вычислительной техники, предназначено для автоматического определения диапазона, в котором мгновенные значения внутренне стационарных входных сигналов находят с заданной вероятностью, и линейного преобразования (нормировки) этого диапазона к требуемому и может быть использовано для автоматического согласования диапазона мгновенных значений исследуемого сигнала с входным диапазоном измерительных и вычислительных устройств, аналого-цифровых преобразователей (АЦП), анализаторов распределений и т.д.

Известно устройство для автоматического определения и стабилизации диапазона амплитуд стационарных сигналов, содержащее регулируемый усилитель постоянного тока, измеритель вероятности превышения границ заданного выходного диапазона,управляемый генератор импульсов, реверсивный счетчик и блок управления и индикации установленного коэффициента усиления Г13.

Данное устройство осуществляет автоматическую установку требуемого выходного диапазона путем регулирования коэффициента усиления. Регулировка коэффициента усиления осуществляется методом последовательных приближений. Следовательно, время установки коэффициента зависит от соотношения начального и требуемого коэффициентов и очень сильно увеличивается, если их значения выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом задания делителя блока умножения-деления, выход которого через буферный регистр соединен с выходом блока и входом задания второго сомножителя блока умножения-деления, соответствующие выходы генератора синхрониэирующих импульсов соединены с входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя и блока умножения-деления. расположены на разных полюсах диапазона допустимых значений коэффициента. Этот недостаток снижает быстродействие устройства.

5 Наиболее близким к предлагаемому является устройство для автоматической настройки коэффициента передачи случайного сигнала, в котором авt0 томатически настраивается коэффициент передачи, так что значения внутренне стационарных входных сигналов находят в заданном диапазоне с заданной вероятностью. Устройство со!

5 держит 6пок центрирования блок изЭ мерения квантиля и блок индикации.

При этом вход блока центрирования является входом усилителя, выход блока центрирования является выходом усилителя и связан с первым входом

20 . блока измерения квантиля, второй вход которого является входом величины, определяющей заданную вероятность превышения границ заданного выход25 ного диапазона, а выход связан с блоком индикации и входом регулировки коэффициента усиления блока центрирования 121.

Однако регулировка коэффициента усиления осуществляется методом последовательных приближений,что затягивает время переходного процесса в случае, если значения ис-. ходного и требуемого коэффициентов расположены на разных полюсах диапазона допустимых значений коэффициента. Кроме того, использование в

I качестве характеристики исследуемого процесса, по которой осуще1182 4

35

Блок вычисления коэффициента усиления содержит аналого-цифровой преобразователь, блок умноженмя-деления1 генератор синхрониэирующих 55 импульсов и буферный регистр, при этом информационный вход аналогоцифрового преобразователя является

P(Y)dg ы,) 3 111 ствляется регулирование коэффициента усилени, оценки одного квантиля сигнала во многих случаях приводит к искажению сигнала из-за ограничения на выходе усилителя, если входной сигнал имеет ассиметричный закон распределения. Известное устройство хорошо обрабатывает процессы с экспоненциальным законом распределения, у которых значения аргумента расположены в положительной области. Однако если значения аргумента у такого сигнала расположены в отрицательной области, что часто имеет место на практике, то возможно сильное искажение сигнала на выходе усилителя, так как в данном случае коэффициент усиления устройства, имеет недопустимо большое значение. 20

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что устройство для автоматической настройки коэффициента передачи . 25 случайного сигнала, содержащее блок центрирования, информационный вход которого является входом устройства, а выход — выходом устройства, блок измерения квантиля, первый информационный вход. которого подключен к шине задания вероят-. ности превышения динамического диапазона устройства, и блок индикации, вхоД которого соединен с входом регулировки коэффициента усиления блока центрирования, содержит блок вычисления модуля и . блок вычисления коэффициента усиле ния, нри этом выход блока центри40 рования через блок вычисления модуля соединен с вторым информационl ным входом блока измерения квантиля, выход которого соединен с первым входом блока вычисления коэффициента усиления, второй вход которого подключен, к шине задания динамического диапазона устройства, а выход — к входу регулировки коэффициента усиления блока центрирования. первым входом блока, вход задания первого сомножителя блока умножения-деления является вторым входом блока, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом задания делителя блока умножения-деления, выход которого через буферный регистр .соединен с выходом блока . и входом задания второго сомножителя блока умножения-деления,соответствующие выходы генератора синхронизирующих импульсов соединены с входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя и блока умножения-деления.

На фиг.f изображена структурная схема устройства, * на фиг.2 — структурная схема блока вычисления коэф- . фициента усиления.

Предлагаемое устройство содержит блок 1 центрирования, блок 2 вычисления коэффициента усиления, блок 3 индикации, блок 4 вычисления модуля и блок 5 измерения квантиля.

Блок 2 вычисления коэффициента усиления содержит аналого-цифровой преобразователь 6, блок 7 умножения-деления, генератор 8 синхрони.зирующих импульсов и буферный регистр 9.

Устройство работает следующим образом.

При подаче входного сигнала «(ф) блок 1 центрирования усиливает входной сигнал и одновременно центрирует его. Величина коэффициента усиления блока t определяется вели" чиной цифрового кода, подаваемого на его регулирующий вход. Центрирование сигнала Х(Ф) необходимо для компенсации его постоянной составляющей, которая зачастую превосходит переменную составляющую в десятки, а часто и в сотни раэ.

Пусть — заданная вероятность превышения выходным сигналом 1 ® заданного диапазона Г-go Q 1 Необходимо подобрать такой коэффициент усиления К, при котором вероятность превышения сигналом Я® диапазона Г-ц©, 3 равнялась бы с .

Характеристикой сигнала ц(4), на основании которой осуществляется 1 регулирование коэффициента усиления, является оценка кваитиля gy саг-; нала ц ф(, вычисляемая в блоке

5 согласно условию

Ч(4

1111182

5 где Р(у — плотность распределения сигнала lg(Hl»

Блок 4 вычисления модуля приводит сигнал к одному знаку, уменыпая тем самым искажение сигнала на вы- 5 ходе усилителя при обработке сигналов с ассиметричнык законом распределения .

Вследствие симметричности как saданного диапазона, так и диапазона мгновенных значений ц 9) справедливо следующее равенство

Я 2

9ж К4

15 где V. - коэффициент усиления блока

1 в течение времени выЪ числения

:К вЂ” требуемый коэффициент

2. усиления . 20

Отсюда требуемое значение коэффициента можно вычислить по формуле к,- "— "-

Дк

При регулировании коэффициента, усиления по данному алгоритму время установки коэффициента остается постоянным на всем диапазоне его значений. Искомое значение коэффициента может быть получено за один цикл регулирования, что дает более высокое быстродействие по сравнению с устройством-прототипом.

Регулирование коэффициента усиления осуществляется следующим об- З5 разом.

Устройство может работать в двух режимах: режим хранения коэффициента и режим адаптации, когда осуществляется регулирование коэффициента.Управление режимами работы усилителя осуществляет генератор 8.

В режиме адаптации вычисленная в блоке 5 оценка квантиля поступает на информационный вход АЦП 6. По окончании цикла работы преобразователя 6 полученный цифровой код квантиля поступает на вход задания дели.теля блока умножения-деления 7, в котором производится вычисление требуемого коэффициента усиления., Буферный регистр 9 предназначен для хранения кода коэффициента усиления, который коступает на регулирующий вход блока 1, меняя коэффициент передачи устройства.

Использование в качестве харак-. теристики случайного процесса, по которой производится регулирование коэффициента усиления оценки квантиля модуля выходного сигнала усилителя устраняет возможность искажения сигнала на выходе усилителя при обработке сигналов с ассиметрическим законом распределения,не требуя при этом повторного запуска устройства.

Это повьппает быстродействие предлагаемого устройства. Так, например, при обработке синусоидального входного сигнала время регулирования коэффициента в предлагаемом устройстве по сравнению с устройством-прототипом сокращается приблизительно в 5-10 раз. (Риг. Я

ВНИИПИ Заказ 6312/40 Тираж 698 . Подписное

° »

Филиал ППП "Патеит" r. Ужгород, ул.Проектиая,4