Коррелометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 6 Р 15/36 ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРПРИ ГКНТ СССР И ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ л п АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Северо-Западный заочный политехнический институт(56) Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайныхпроцессов. М,: Энергия, 1972, с.116117.(57) Изобретение может быть использовано при анализе характеристикслучайных сигналов, а также при обработке сигналов в различных радиосистемах. Целью изобретения являетсяпредсказание на заданный интервал;времени сдвига максимума функции взаимной корреляции (ФВК) двух случайных сигналов, Сигналы с выходов усреднителей известного и-канальногокоррелометра поступают на соответствующие входы блока выбора наибольшегонапряжения. С первого выхода генератора тактовых импульсов в каждый тактпоступает импульс сброса триггеров,На втором выходе генератора появляется тактовый импульс, поступающий наобъединенные управляющие входы всехключей. В результате в блоках сравнения каждая оценка ФВК сравниваетсяс наибольшей оценкой. На выходе блокасравнения, в котором напряжения на первом и втором входах равны, появяется перепад напряжения (или имульс). Перепад напряжения на выходе блока сравнения вызывает срабатывание соответствующего триггера, на выходе которого появляется единичное напряжение. Это единичное напряжение поступает на вход масштабного усилителя, на выходе которого напряжение в этом случае пропорциональное номеру канала 3 или, иначе, величине временного сдвига 3 ь . На выходах других усилителей напряжение равно нулю. На выходе сумматора в каждый такт работы действует напряжение, пропорциональное величине сдвига максимума ФВК. Остальные блоки выполняют операции по оценке коэффициентов линейной регрессии, связывающей оценку сдвига 3 ь максимума ФВК во времени на прошедшем интервале С 1, ,Напряжения оценок коэфФйциентов линейной регрессии поступают на входы сумматора, выход которого является выходом устройства. Причем второй коэффициент регрессии, связаннный с временем, вначале поступает на вход умножителя, на второй вход которого поступает напряжение, пропо рциональное интервалу предсказания с выхода генератора линейно возрастающего напряжения, запускаемого через элемент задержки с второго выхода генератора. 1 ил.Изобретение относится к аппаратурному анализу характеристик случайныхсигналов и может быть использованов радиотехнических системах различно" 5го назначения,Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей за счетпредсказания сдвига максимума функции взаимной корреляции, ОНа чертеже приведена функциональная схема предлагаемого коррелометра.Коррелометр содержит входные блоки 1 и 2, и умножителей 3;-Зь, и усреднителей 41-4. Вход каждого усред кителя соединен с выходом соответст-,вующего умножителя 3, -3 , Последовательно соединены иэлементов 5, --5(,1 задержки первой группы. Выходпервого входного блока 1 соединен с 20объединенными первыми входами всехумножителей 3-3 л, Второй вход каждого умножителя объединен с входом соответствующего элемента 5,-5, задержки и подключен к выходу второго 25входного блока 2, Выход 5 , элемента задержки соединен с входом и"гоумножителя 3, Устройство содержиттакже блок 6 определения максимального напряжения, генератор 7 тактовых импульсов каналов, каждый из которых содержит ключ 81, где 1=1,2,,и, выход ключа 8 подключен кпервому входу блока 9 сравнения,выход которого соединен с входом установки в единицу триггера 1 О . Вы)ход триггера 10 соединен с входоммасштабного усилителя 11 первойгруппы. Выход каждого масштабногоусилителя подключен к соответствующему входу и-входового сумматора 12.Выход сумматора 12 подсоединен кпервому элементу шпоследовательно соединенных элементов 13, -13,задержки. Второй группы устройствотакже содержит ш масштабных усилителей 14 -14, второй группы, первыйи второй а-входовые сумматоры 15 и16, ш+1 и в+2 масштабных усилителей17 и 18, вычитатель 19, генератор 20линейно нарастающего напряжения, входкоторого через дополнительный элемент21 задержки подключен к второму выходу генератора 7, а выход соединенс одним входом дополнительного умножителя 22.Выход сумматора 23 является выходом коррелометра.1, Причем вход ключа каждого канала 8-8соединен с выходом соответствующего усреднителя 4-4, Управляющие входы всех клю,чей объединены и подсоединены к второму выходу генератора 7, первый выход которого соединен с объединенными входами сброса всех триггеров10-10.Вторые входы всех блоков 9, --9 сравнения объединены и подсоедивнены к выходу блока 6. Каждый входблока 6 подсоединен к выходу соответствующего усреднителя 4,-4. При этомвыход каждого 1-го элемента 3; задержки, где 1. 1,2ш, соединенс 1-м одновходовым умножителем 14 иодновременно с ь-м входом первогоа-входового сумматора 15, ш-й входкоторого объединен с входом ш-гомасштабного усилителя 14 и подсоединен к выходу (ш)-го элемента задержки, выход каждого из ш масштабныхусилителей 14, -14 соединен с соответствующим входом второго ш-входового сумматора 16, выход которого соединен с входом уменьшаемого вычитателя 19, вход вычитаемого которогосоединен через (ш+1)-й масштабныйусилитель 7 с выходом первого ш-входового сумматора 15. Выход вычитателя 19 через (ш+2)-й масштабный усилитель 18 соединен с входом дополнительного умножителя 22, выход которого соединен с одним входом сумматора23, другой вход которого соединен свыходом первого - входового сумматора 15.Коррелометр работает следующим образом.Коррелометр работает по методуумножения, выполняет действия, необходимые для получения оценок взаимной корреляционной функции стационарных случайных сигналов в соответствиис выражением тМК (С)= - ху(С+с)с 1 С, (1)егде х(С) и у(С+т) - два напряженияс относительнымсдвигом;Т - интервал усреднения.Для получения всей кривой К(С)операция (1) производится для различных величин задержки , причем изменение о дискретное, т.е.с,где с - величина дискреты, 1=1,2и. Тогда .на выходе умножителя3 получают напряжение х(г.) у(С),на выходе умножителя 3-х(Т)у+35 Перепад напряжения на выходе блока 9, вызывает срабатывание соответствующего триггера 1 О , на выходе которого появляется единичное напряжение, действующее в течение всего, такта до прихода следующего сбрасывающего импульса с первого вькода генератора 7. Если при появлении следующего тактового импульса сдвиг 3, 50 ори еоторои имеется иарс (3 со, ие меняется, то вновь срабатывает триггер 10,.В противном случае срабатывает триггер того канала, напряже-. ние оценки функции взаимной корреляции которого наибольшее. Выход каждого триггера 10,-10 подсоединен к входу соответствующего масштабного усилителя 11,-11. На входе каждогоз144998 +Ц -1)Я , на выходе,умнажителя 3- х(с) у 1,г.+(п),) . Эти напряжения усредняются далее в соответствующих усреднителях 4 -4. В результате согласно выражению (1) получают оценки взаимокорреляционной функции К(о), К(СО)кЗ 1)с )кп 1) о )Среди оценок ФВКр имеется оценка с наибольшим значением шаКс 1 Й(Гпри О ,некотором сдвиге 3 ,. Блок 6 определения максимального напряжения на своем виходе выдает значение наибольшей оценки, которое поступает на объединенные вторые входы блоков 91-9 15 сравнения, Генератор 7 тактовых импульсов вырабатывает в каждый такт на первом выходе импульс "Сброс", поступающий на объединенные входы сброса всех триггеров 101-10. 20По окончании импульса сброса на втором выходе генератора 7 появляется тактовый импульс, поступающий на объединенные входы всех ключей 8,-8 р,. В момент действия тактового импульса 25 напряжение с входов ключей 8, -8 поступает на их вькоды, а значит на первые входы соответствующих блоков 9,-9 сравнения. В результате в каж дом блоке 9, -9сравнения происхо дит сравнение каждой оценки функции взаимной корреляции с наибольшей шассфЦ. В блоке 9 , сравнения-1на первом и втором входах оказываются равными, Поэтому на его выходе появляется перепад напряжения (или импульс). На выходах остальных блоков сравнения перепады напряжения не появляются ввиду неравенства напряжений на первом и втором входах., 40 74усилителя 11, -11 действует либо нулевое, либо единичное напряжение. Напряжение на выходе каждого усилителя в случае единичного напряжения пропорционально номеру канала. и величине временного сдвига 3 , В случае нулевого входного напряжения выходное напряжение каждого усилителя 11-11 равно нулю. Таким образом, на выходе сумматора 2 в каждый такт работы устройства действует напряжение, пропорциональное величине временного сдвига К 1 о, при котором оценка функции взаимной корреляции имеет наибольшее значение шаКс Р, (3 , ) ) . Напряжение, пропорциональное К 1,рр с выхода сумматора 12 поступает на первый элемент шпоследозательно соединенных элементов 13, -13 задержки.Время задержки в каждом элементе 13,-13 , равно длительности такта. Таким образом, на выходе каждого элемента 13,-13,р задержки получаем напряжения 11 Ц,р У; ррПрт с выхода сумматора 12 в предшествующие моменты времени С, рС,рТ; ррртр где ,р, - текущий момент времени, в который получаем напряжение на выходе сумматора 12. В силу случайной природы напряжений х(1) и у(й) временной сдвиг 1 ср при котором имеемшаЕс КЦ является также величиной случайной. Следовательно, величины напряжений, пропорциональные К 1 с, на выходах элементов 3, -3 задержки являются случайными величинами. Поэтому оценка сдвига положения максимума функции взаимной корреляции на прошедшем интервале (р., 1;,е 1 ) приводит к задаче регрессии с линейной зависимостью видаУ=ю+31 ) (2) где юс и- коэффициенты регресии,подлежащие оценке. Известны соотношения для наилучших оценок коэффициентов регрессииЛрттЫ.= - .2,0ш 2:С; П; - Д-й;2:.П;(3)Выражение ,3) определяет структуру соединения блоков для получения наилучших оценок ы.и (3. Цля полученияЛоценки ос напряжения с выходов всех элементов3,-13 1 задержки, а также с выхода сумматора 12 подают на соот1449987 6о гой вход которого поступает напряжелние оценки С . Б результате на выходе сумматора 23 получаем напряжениед л л5 Н = о +(11,(4)гдеизменяется от 1 до СНапряжение (4) пропорциональнопредскаэываемому сдвигу максимумафункции взаимной корреляции двух случайных процессов на интервал от й,до Т в каждом такте работы коррелометра,40 ветствующие входы первого ш-входовогсумматора 15, на выходе которого после масштабирования на величину1лполучают оценку о,. Для полученияШоценкинапряжение с выхода каждогоэлемента 13,-13 , задержки и выходасумматора 12 необходимо умножить навеличинучто производится в соответствующих масштабных усилителях14, -14,. Затем величины ;У, складьваются во втором ш-выходном сумматоре 16, на выходе которого после масштабирования получают величину 15млш,С 1;Ц;. Напряжение оценкис вы 1:ходи первого ш-входного сумматора 15, поступает на масштабный усилитель 17с коэффициентом умножения, равным 20ш, 1 . В результате на выходе усили 11 Ф отеля 7 получаем величину , С Х 11;,пителя 17 поступают на первый и второй входы вычитателя 19, на вьмоде которого получаем величинуш, Е;и;-2 ; ":.Ц;.1:. зк=130Вьмодное напряжение вычитателя 19поступает на. усилитель 18, где оноумножается на коэффициентф1:(ш 2 е - , е,) ),1 35В результате на выходе усилителя18 получаем, согласно выражению (3),лнапряжение оценки. Напряжение оценикипоступает на один вход дополнительного умножителя 22, на другойвход которого поступает напряжение,отображающее интервал времени, накоторый предсказывает сдвиг максимума функции взаимной корреляции с выхода генератора 20 линейно нарастающего напряжения, Причем генератор20 запускается импульсом, задержанным в элемент 21 задержки на интер-вал , с второго выхода генератора7 тактовьх пульсов Вьмодное напряжение генератора 20 линейно возрастает за интервал такта от минимального 1 до максимального напряженияй, на который предсказывает сдвигмасимума ФВК Тогда на выходе умноАжителя 22 получаем напряжение,гдеизменяется от С ,до й эа интервал такта. Это напряжение поступает на один вход сумматора 23, на друФормула изобретения Коррелометр, содержащий и усреднителей, входы которых подключены к выходам соответствующих умножите-, лей, входы множимого которых объединены и являются первым информационным входом коррелометра, входы множителя умножителей, кроме первого, соединены с выходами ипоследовательно соединенных элементов задержки первой группы, вход множителя первогоумножителя объединен с входом первого элемента задержки первой группы и является вторым информационным входом коррелометра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет предсказания сдвига максимума функции взаимной корреляции, в него введены блок определения максимального напряжения, генератор тактовьм импульсов, и ключей, и блоков сравнения, и триггеров, и масштабных усилителей первой группы, и-входовый сумматор, шпоследовательно соединенных элементов задержки второй группы, а+2 масштабных усилителей второй группы, два ш-входовых сумма . тора, дополнительный умножитель, вычитатель, сумматор, дополнительный элемент задержки и генератор линейно нарастающего напряжений, при этом выходы усреднителей подключены к информационным входам соответствующих ключей и к входам блока определения максимального напряжения, выход которого соединен с первыми входами блоков сравнения, вторые входы которых подключены к выходам соответствующих ключей, вьмоды блоков сравнения соединены с входами установки в "1" соответствующих триггеров, входы установки в "0" которых объединены и подключены к первому выходу генератора449987 8теля, вход которого объединен свходом первого слагаемого сумматораи соединен с выходом первого ш-вхо"дового сумматора, управляющие входыключей объединены с входом дополни"тельного элемента задержки и подключены к второму выходу генератора тактовых импульсов, выход дополнительного элемента задержки через генератор линейно нарастающего напряжения соединен с входом множителядополнительного умножителя, входмножимого которого подключен к выхо"ду (в+2)-го масштабного усилителя,вход которого соединен с выходом вычитателя, выход дополнительного умножителя подключен к входу второгослагаемого сумматора, выход которогоявляется информационным выходом коррелометра. тактовых импульсов, прямые выходы триггеров через соответствующие масштабные усилители первой группы соединены с входами и-входового суммато 5 ра, выход которого подключен к входу первого элемента задержки второй - группы, к входу первого масштабного усилителя второй группы и к первому входу первого ш-входового сумматора, 10 другие (ш-)-е входы которого объединены соответственно с входами (щ-)-х масштабных усилителей второй группы и соединены с выходами соответствующих элементов задержки второй груп пы, выходы а масштабных усилителей второй группы подключены соответственно к входам второго ш-входового сумматора, выход которого соединен с входом уменьшаемого вычитателя, 20 вход вычитаемого которого подключен к выходу (ш+)-го масштабного усили-М. Васильев Заказ 6967/48 Тираж 704 ВНИИПИ Государственного комитета по иэо 113035, Москва, Ж, Р