Устройство для измерения составляющих взаимной спектральной плотности

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. те,< >658493Сеюз Советскнк

Сецнаннстнческнх

Рес ублнк (6l) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 2Я1275 (21) 2304740/18-21 с присоединением заявки И (51) М. Кл.

G 01 R 23/16

Государственный комитет

СССР по делам нзо6ретеннй и открытий (23) Приоритет г

Опубликовано 2504.79. Бюллетень Эй 15

{53) УЛК 621. 317., 361:621, 317. .755(088.8) Лата опубликования описания 280479

И. И. Волков, В. В. Мотов, С. A. Прохоров н В. И. Батищев (72) Автори изобретеииа

Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева

P1) заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ

ВЗАИМНОЙ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ го канала соединены с входом первого канала, а также фаэоинверторы и переключатели (2 j.

5 Цель изобретения — повышение точности иэмерения.

Изобретение отноcèòcÿ к измерительной технике и может использоваться в средствах вычислительной техники, предназначенных для определения характеристик случайных процессов.

Известно устройство для измерения составляющих взаимной спектральной плотности, содержащее коррелятор с канальными выходами, сумматор, многовходовый сумматор-инвертор и группу 10 канальных переключателей на два положения tl j.

Однако это устройство обладает недостаточной точностью измерения, так как оно не позволяет определять от- 15 дельно вещественную и мнимую составляющие взаимной спектральной плотности.

Известно также устройство для измерения составляющих взаимной спектральной плотности, содержащее два канала измерения, каждый из которых состоит из многозвенного управляемого фильтра Лагерра, выход каждой ячейки которого подключен к последовательно соединенным блокам умножения и усреднения, причем вторые входы блоков умножения первого канала соединены с входом второго канала, а вторые входы блоков умножения второЭто достигается тем, что устройство для измерения составляющих взаимной спектральной плотности, содержащее два канала измерения, состоящих из многозвенного управляемого, фильтра Лагерра, выход каждой ячейки которого подключен к последовательно соединенным блокам умножения и усреднения, причем вторые входы блоков умножения перво=о канала соедине ны с входом второго канала, а вторые входы блоков умножения второго канала соединены с входом первого канала, фазоинверторы, переключатели, дополнительно снабжено сумматорами по Числу ячеек фильтров, одни входы которых подключены к выходам блоков усреднения первого канала, а другие соединены через соответствующие клеммы переключателей с выходами блоков усреднения второго канала, одновременно связанными с входами .фаэоинверторов, выходы кото658493 где упри С> 0

1() = 1при <0

2 опри Ч. < 0

Опри 7>0

4(- С) > Упри = 0

1при с О, рых подключены к другим клеммам переключателей, и блоком управления, выход которого связан с вторыми входами ячеек фильтров обоих каналов, а вход подключен к выходу последне-о сумматора.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения составляюцих взаимной спектральной плотности.

Это устройство содержит два канала измерения 1 .и 2, каждый из которых содержит по одному многозвенному управляемому фильтру Лагерра 3 и 4, состоящему .из последовательно соеди-. ненных Ячеек 5 — 5и и б(- би, соответственно. 15

Выход каждой ячейки 5(-5 и б -б

П 1 и подключен к соответствующим последовательно соединенным блокам умножения 71 -7„и 8 -8и и блокам усреднения

9, -9„ и 10, - 10 . Вторые входы блоков 20 умножения 7, -7„ канала 1 соединены входом второго канала 2, а вторые входы блоков умножения 8 -8 второго канала 2 соединены с входом первого канала 1.

Кроме того, устройство содержит фазоинверторы 11 -11 и переключатеи ли 12 -12„, а также сумматоры

13 -13„ по числу ячеек фильтров Лагерра 3 и 4. Одни входы сумматоров

13, -13„ подключены к выходам блоков усреднения 9 -9 первого канала 1, а и другие соединены через соответствующие клеммы переключателей 12 -12„, с выходами блоков усреднения 10,,-10„ второго канала 2, одновременно связанных с входами фазоинверторов 11 -13

:выходы которых подключены к другим клеммам переключателей 121 -12, Устройство содержит также блок управления 14, выход которого связан с вторы40 ми входами ячеек фильтров 3 и 4 обоих каналов 1 и 2,. а вход подключен к выходу сумматора 13, .

Работа данного устройства заключается в следующем.

С выходов сумматоров 131 -13 снимаются сигналы, пропорциональные коэффициентам разложения вещественной составляющей С и мнимой составляю4к щей С взаимной спектральной плотнос-50

2к ти, причем коэффициенты С„„ получаются при переключении переключателей

12 «12 в одно положение, а коэффи2 циенты С „- при переключении в другое положение. В качестве оценок вещест- 55

2к венной и мнимой составляющих взаимной спектральной плотности используются модели вида

R5 Ì)"- Рс„Р ФДи) (1) 4

Модель же взаимной спектральной плотности запишется в виде:

sÄÄ()=a SÄÄ()-ga„s„„() (3)

При подаче на входы устройства двух стациойарно-связанных случайных процессов х(1) и j(t) на выходах сумматоров 131 — 13 будут устанавливаться сигналы, определяемые в соответствии со следующими выражениями:

4к Р«) 2К 1 «У )(«(Р ) +< КЦх()Ь (QL)d C (4) где „, Р— выходной сигнал К-го блока усреднения соответственно первого и второго каналов;

Кху(д ) взаимокорреляционная функция исследуемых процессов; кум(г) =к«у(-Ц.

cQ

""(М e E - -; УС) Функция Ла— герра К-ro порядка;

А. — параметр фильтра Лагерра, если переключатели 12 -12 уста6 новлены в одно положение, и

OO сО

2к 2к"+S Кхц(К)1 К(1> )а - Кух(ц к(1> )с(1 (5) о если переключатели 12 -12 установлеFl ны в другое положение. Блок управления 14 в том и другом случае изменяет параметр сх- Фильтров Лагерра до обнуления сигнала на выходе последнего сумматора 13, т.е. обеспечиваются условия:

Кзффициенты С„к и С „ полученные при значении параметра Фильтров

Лагерра обеспечивающем условия (б) и (7), принимаются в качестве параметров выбранных моделей (1) и (2).

В самом деле ф(А

В«у(43)= —, f К«у (Це dV (8)

Если модель взаимокорреляционной

Функции Кх (Г) выбрана в базисе ортогональных функций Лагерра

+ m Щ

Е «Ц=Е <(<)P«1.«11М+ 2- <(-T)P 1 (,a), (9) то модель взаимной спектральной плотности, определенная в соответствии с выражением (8) будет иметь вид: где N„ fj(u) - частотная характеристика фильтра Лагерра К-го порядка.

W ($M)i2ËЕ P2«W (j. (gP) 658493

Так как 4 — „ 40, С 4 О, то условие (15) может быть выполнено лишь при выполнении условия (6), т.е. при обнулении сигнала на выходе последнего сумматора 13п.

Условие (7) выполняется аналогично. Выполнение его позволит обеспечить минимум погрешности Ь, (13) .

Таким образом, данное устройство, осуществляя Определение коэффициентов разложения модели вещественно и

Мнимой составляющих взаимной спектральной плотности, обеспечивает минимум квадратичных погрешностей аппроксимации названных характеристик выбранными моделями.

Запишем это выражение, выделив вещественную и мнимую части

8ху(и) -ф Е (,„.ЯеФ„((ш) )Ь „йе М„ } )jМ

j. 2йа=оЪк к4 ) 2к к

Щ 1 ГП

2xKoÆê „) " (km) >zЕ ф Ай»Р),®„Д )=

=-„ 2 С Hew (j )- t 2

Можно показать, что выбором параметра с - фильтров Лагерра в соответствии с условием (,6) обеспечивае"ся минимум квадратической погрешности аппроксимации вещественной составляющей взаимной спектральной плотности

ЯеЯкц (W) моделью (1)

Ор

ЬЬ= j (ReSêÓ(û3- . Рр1м фv2j Дш (Ц) Формула изобретения

20 а выбор параметра в соответствии с условием (7) обеспечивает минимум квадратической погрешности аппроксимации мнимой составляющей взаимной спектральной плотности J Зху (W) моделью, (2)

О (Al

И п xg(ш) я - (g„> wJ@a)j с(ой (1З) В самом деле, выражение (12) учетом равенства (4) может быть образовано к виду

30 пре(44)

М слеусловие минимума погрешности лЬ дующее — =0 дль дскб. (15 или длЬ 1 У 1 дС„

8,(4Ы Ко к ЦУЯ= к (5) . С учетом свойств ортогональных функций Лагерра

45 — "= — {c -кс (к )с i<} (17) дС„ 1 д, 2А1к к к

Подставляя последнее выражение в формулу (16), после преобразований получим ддЬ m+1

8, 4а 1ж >m+) Устройство для измерения составляющих взаимной спектральной плотности, содержащее два канала измерения, состоящих иэ многоэвенного управляемого фильтра Лагерра, выход каждой ячейки которого подключен к последовательно соединенным блокам умножения и усреднения, причем вторые входы блоков умножения первого канала соединены со входом второго канала, а вторые входы блоков умножения второго канала соединены со входом первого канала, фаэоинверторы, переключатели, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно дополнительно снабжено сумматорами по числу. ячеек фильтров, одни входы которых подключены к выходам блоков усреднения первого канала, а другие соединены через соответствующие клеммы переключателей с выходами блоков усреднения второго канала, одновременно связанными с входами фаэоинверторов, выходы которых подключены к другим клеммам переключателей, и блоком управления, выход которого связан с вторыми входами ячеек фильтров обоих каналов, а вход подключен к выходу последнего сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Арторское свидетельство СССР

Ð 344467, М.Кл. 0 06 & 7/52, 29.08.72.

2. Головин В. Ф. и др. Спектральный анализатор стационарных случайных процессов, основанный на использовании метода ортогональных раэло55 жений, Приборы и системы управления,. 1973, М 3, с. 28-29.

658493

Составитель С Лукинская

Редактор Е. Гончар ТехредЗ.Фанта Корректс A.Ãðèöåíêî

Заказ 2049/40 Тираж 1089 Подлисное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130351 Маакваа Ж-35 Раушакаа ааб. д. 4 5

Филиал ППП Патент, г. ужгород, ул. Проектная, 4