Устройтсво для определения шага измерений функции корреляции случайных сигналов

 

ОП И И--Е:

ИЗОБРЕТЕН Ия

=-- " 565303

Союз Советских

Социалистических о спублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнителы1ое к авт. евид-Ву (22) Заявлено 26.01,76 (21) 2319200/24 с ирисоединением заявки . й— (51) М. Кл.е G 066 7/19

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (23) Прпоритет— (4 ) Опубликовано 15.07.77. Бюллетень N 26 (45) Дата опубликования описания 07.10.77 (53) УДК 681.333 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. Г, Охонский и Н. В. Попенко (71) Заявитель

Изооре", ение относится к специализиро ва нньвм средствам вычислительной техники, предназначенным для анализа случайных процессов.

Известны устройства-аналоги для определения шата измерения корреляционных функций (КФ), в которых с помощью пробн адыгов о прелеляется ша(измерения КФ (1 и

2). Кроме сложности аиалогам присущ недостаток, связанный с зависимостью точности получаемых оценок от вида распре пределения исследуемого сигнала. .. я опреде

Известно уc Tjp0Hc TBQ-ïpoòo THï для л- ., ррел.яции лония шага измерения функции ко е первыи и случаиных сигналов, содержащее ивторой следящие фильтры, входы которых являютея соответственно первым и BTopbIM .вхорез первыи и дами устройства, а выходы через и, второй компараторы соответственно соединены с первым и вторым входами элемента И, выход которого через ключ еоедииен с делителем напряжения (3J.

Недостатком данного устройства является невозможность использова ния е о

ro для исследования:нестационарных сигналов, у которых изменяется во времени значение верхней гра ничной частоты. Если изменение верх ней граничной частоты и с вязанного с ней шага измерения корреляционной функции настолько велико, что шаг измерения функции кор реляции при за да иной приведенной погрешности ее аппроксимацни изменяется за период пилообразного напряжения управляющего генератора больше погрешности измерения этого шага, то это приводит к дополнительной погрешност|и измерения и, как следствие, к су жонию класса исследуемых оигналов, т. е. к повышению требования к стационарности сигналов .по частоте.

10 Целью изо бретения является расширение класса исследуемых сигналов,,для которых погреш ность определения шага измерения корреляционной функции не будет существеilным образом зависеть от величины измене15 ния верхней праничной частоты сигналов ло времени. Это достигается тем, что в устройство введены источник постоянного напряжения и последовательно соединенные стробируемый усилитель, оумматор и интегратор, выход

9Q которого подключен к управляющим входам первого,и второго следящих фильтров и ключа, др гой вход сумматора соединен с источНиком постоянного напряжения, а входы стробируемого усилителя подключены соответственно к выходам первого и второго компараторо в.

Функциональна я схема устройства и р пвелена»а чертеже.

Устройство содержит следящие фильтры 1, ЗО 2, интегратор 3, компараторы 4, 5, элеменг (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ШАГА ИЗМЕРЕНИЯ

ФУНКЦИИ КОРРЕЛЯЦИИ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ

565303

И 6, ключ 7, делитель напряжения 8, строоирувмый усилитель 9, сумматор 10.

Первые входы следящих фильтров соединены с источниками сигналов х(/) и у(1), а пх вторые входы — с выходом интегратора 3.

Выходы следящих .фильтров подключены к входам компараторов 4, 5, выходы .которых соединены с входами элемента И 6, выходом подключенного .к входу ключа 7, Второй вход ключа соединен с выходом интегратора 3, выход ключа соединен с входом делителя напряжения 8..Выходы компараторов 4, 5 соединены также с входами усилителя 9, выходом подключенного к входу сумматора 10.

Второй вход сумматора соединен с источником постоянного напряжения U, выход сумматора соединен с входом интегратора 3.

Работа устройства состоит в первоначальном определении верхней граничной частоты наиболее низкочастотного,процесса (здесь под наиболее низкочастотным:процессом понимается тот из двух процессов, у которого верхняя граничная частота наименьшая) и в последующем слежении за ней, т. е. включает два режима.

В первоначальном режиме — режиме поиска верхней .граничной частоты наиболее низкочастотного процесса — происходит просмотр, начиная с верхних частот, частотного диапазона предварительно поданных на вход следящего фильтра 1 процесса х(t) и на вход следящего фильтра 2 процесса y(t), причем априори известно, что x(t) — наиболсе низкочастотный,процесс.

Изменение частоты про пускания ф и льтров 1, 2 происходит за счет изменения у правляющего напряжения с выхода интегратора 3. В качестве источника пилообразного напряжения, в отличие от прототипа, п|р ин|ци иа IbHQ не может иапользоваться гене ратор пилообразных импульсов ввиду наличия,режима слежения за частотой. В начале изиереция уцравляющее напряжение с выхода интегратора 3 равно нулю и частота про пускания фильтров равна верхней границе частотного диапазoHa устройспва, нескОлько большей,максимально возможной верхней частоты процессов х (t) и y (t). Поэтому с выхода фильтров 1, 2 на входы комла раторов

4, 5 не поступает никаких сигналов. На вы,ходах компараторов, на входах и на вых оде стробируемого усилителя 9 напряжение paiano пулю. Постоянное напряжение источника, ра вное U, поступающее на,сумматор 10, интегрируется интегратором 3. Напряжение на выходе интегратора начинает ли ней но увеличиваться, отчего частота про пускания упра вляемых им фильтров 1, 2, умсньшается. Так как у (t) — менее низкочастотный про цесс, то, когда частота пропуокания фильтров становится равной верхней граничной частоте процеаса y(t), поя вляет ся нан ряжепце на выхаде фильтра 2, на выходе ком паратрра 5 и на:вхаде элемента И 6. Благодаря этому усилитель 9 открывается и оказывается под10

5О

4 готовленным к работе, но на выходе имеет ноль, так как íà его входе, соединенном с выходом компаратора 4, напряжение равно нулю.

Напряжение на выходе интегратора 3 продолжает увеличиваться до тех пор,,пока частота пропу1скания фильтра 1 не станет равной граничной частоте наиболее низкочастотного процесса х (t). При этом появляется напряжение на выходе ф ильтра 1 и на выходе компаратора 4. Это ца пряжение поступает на вход элемента И 6 и на вход уоилителя 9. В этот, момент срабатывает элемент И 6, сигналоьч с выхода которого по первому,входу откры ваепся ключ 7.

Так ка к шаг измерения функции кор реляции обратно, пропорционален верхней гранич ной частоте наиболее низкочастотного процесса, которая в данном устройстве обратно пропорциональна упразляющему на пряжению иптепратора 3, то напряжение на выходе интегратора в момент наличия напряжения на выходах фильтров 1, 2 и на выходах компараторов 4, 5 пропорционалыно шагу измерения функции корреляции. Напряжение;интеграгора, постоянно црисувствующее на втором входе, ключа 7, поступает на вго выход и через делитель напряжения 8 на выход устройства. Наличие делителя напряжения обусловлено необходимостью изменять шаг при одной и той же верхней .граничной частоте наиболее низкочастотного процесса при различных значениях приведенной, погрешности аппроксимации функции,корреляции.

Таким образом, с выхода устройства снимается напряжение, обратно пропорциональное верхней граничной частоте наиболее низкочастотного,процесса х (t), т, е. пропцрци ональное шагу изменения корреляционной функции тв. С этого момента начинается второй режим работы устройства — режим отслеживания за верхней граничной частотой наиболее низкочастотного процесса.

Напряжение с выхода компарато ра 4 усиливаегся усилителем 9, уже открытым нат ряжецием с компарато ра 5, до значения, р;- виого на пряжению источника напряжения U. Это усиленное напряжение;в сумматоре 10 GK;I3,дывает ся со значком минус с напряжением U источника напряжения и на выходе сумчато. ра нап1ряжение становится ра вным нулю. Напряжение на выходе интегратора 3 начинает падать, что смещает частоту пропускания фильтров 1, 2 в сторону высоких частот. Когда эта частота станет выше верхней гранич ной частоты, исчезает напряжение на выходе фильтра 1, компаратора 4 и па выходе усилителя 9. Напряжение на выходе сумматора 10 вновь становится ра вным U, снова нач инает возрастать напряжение на выходе интегратора 3 до значения,,п ри котороьм на выходе следящего фильтра 1 появляется сигнал. Снова появляется напряжение на выходе компа ратора 4 и на,выходе усил ителя 9, а на выходе сумматора 10 напряжение стано565303 вится ра вным нулю и т. д. Таким образом, ус гана вллвается,динамическое равновесие следящей по частоте системы, настраивающей на верхнюю граничную частоту. наиболее н|изкочастотного процесса х (t). Если эта частота уменьшается, то ноль на выходе сумматора не появляется до тех пор, пока следящий фильтр 1 опять .не дойдет до верхней граничной частоты наиболее низкочастотного,процесса и BHQIBb не наступит динамичеакое ра впивсеие, Если же верхняя граничная частота процесса x (t) увеличивается, то ноль на выходе суммато,ра оудет до тех ttop, пока напряжение на выходе интегратора 3 не уменьшится до значения, дрн котором частота

ltpoïócêaíèÿ фи1brtpa 1 pa!Bkta верхней rpatIIt tttott частоте процесса х (t) После этого опять наступает динамическое равновесие.

Таким образом, следящая по частоте система отслеживает;искомую частоту,,п ри эгом напряжение на выходе интегратора пропорционально изменяющемуся шагу измерения функции корреляции. Наличие двух следящих фильтров, двух компа раторов и элемента И связано с необходимостью,измерения взаимной корреляционной функции.

Необходимость стробирования (открываHllH) усилителя 9 напряжением с выхода компаратора 5 вызвана:возможностью подачи на входы фильтров 1, 2 двух сигналов х (t) и у (1), спектры которых не перекрываются.

Поскольку взаимная корреляционная функция таких сигналов равна нулю, то уст ройс гво пе должно выдавать значения шага измерения корреляционной функции. В этом случае усилитель 9 закрыт сигналом с выхода компаратора 5 или имеет íà входе ноль с выхода ком паратора 4. Топда напряжение на выходе интегратора 3 возрастает до максимального и режима отслеживания не наступает. Элемент И. 6 при просмотре всего ча„"1отпого диапазона закрыт и на выходе устройст ва не появляется напряжение.

Использование следящего за частотой устройства, предварительно определяющего значение .верхней граничной частоты наиболее низкочастотного процесса, позволяет следить

6 за последней при изменении ее во времени, Это значительно расширяет класс исследуемых сигналов за счет возможности определения шага измерения функции корреляции нестационарных по спектору сигналов.

Поскольку спрого стационарных процессов не сущеспвует, а отсутствие предварительных измерений функции корреляциями исследуемых процеосов с целью определения

lO шага ее измерения сокращает время измерения процесса в 2 — 3 раза, то использование подобного ycrpoktcrIHB позволяет сократить время измерения функции корреляции и тем самым обеспечить получение определенного

15 экономического эффекта.

Формула изобретения

Устройсвво для определения шага измере9(j ния функции корреляции случайных сигналов, содержащее первый и второй следящие фильтры, входы которых являются соопветственно первым и Bropbtil входами устройства, а выходы через первый и второй компа25 раторы соответственно соединены с пврвым и вторым входaillH элемента И, выход которого через ключ соединен с делителем,напряжения, о-тл пч а юще е с я тем, что, с целью .расширения класса исследуемых сигналов, в устройство введены источник постоянного напряжения и последовательно соединенные стробируемый усилитель, сумматор и интегратор, выход которого подключсн к управляющим входам первого и второго

З5 следящих фильт ров н ключа, другой вход суilматора соединен с источнвком постоянного напряжения, а входы стробируемого уоилнтеля подключены соответственно к выходам первого и второго компарато ров.

40 Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. авторское свидетельство СССР М 226970, кл. G 06F 15/34, 1968.

2, Авторакое свидетельство СССР Л% 321941, 45 кл, G 06F 15/34, 1971.

3. Авторское свидетельство по заявке

Л 2071486)18-24, кл, G 06F 15!34, 1975.

565303

Составитель В. Жовинский

Техред 3. Тараненко

Редактор Т. Юрчнкова

1(оррект >р О. Тюрина

10Т, Загорский филиал

Заказ 6247 Изд ¹ 583 Тираж 818 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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