Устройство для определения законов распределения случайных сигналов

Союз СоветскикСоциалистическнкреспубики САН ИЕ и 9725 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22)Заявлено 29,05.81 (21) 3290874/18-24с присоединением заявки РЙ(088.8) Н.З,Сафиуллин и Ш.М.Чабдаров1 .сф1 1 ЕНТ,/Дтг;,Ц 13гКазанский ордена Трудового Красного Зйаменк, авиацйвййый.институт им, А,Н,Туполева " НО;-.;,:(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАКОНОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВИзобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь эовано для определения законов распределения случайных сигналов в радиофизике, радиотехнике и в других5 областях, имеющих связь со случай" ными сигналами.Известно устройство для оценки характеристик случайных процессов, содержащее коррелометры, блок деления, сумматор, Фильтр, блок формирования коэффициентов разложения, нелинейный преобразователь, блок умножения, сумматор, регистр 1 ,Однако данное устройство харак" теризуется сложной конструкцией и имеет низкую точность измерения, поскольку оцень трудно реализовать нелинейный .преобразователь.Наиболее близким к изобретению 2 о по технической сущности является устройство для получения плотности распределения и Функции распределений случайных процессов, содержащее усредняющие устройства, пере- множители, суммирующую схему, генератор импульсов, Фильтр, хронирующее устройство, интегратор, индика-, тор плотности распределения, индикатор функции распределения и функциональный преобразователь , выходы которого соединены через усредняющие устройства и первые входы пере- множителей с входами суммирующей схемы, выход последней соединен с первым входом индикатора плотности распределения, а также через интег" ратор соединен с первым входом индикатора функции распределения, выход генератора импульсов через фильтр соединен с вторыми входами перемножителей, а также через хронирующее устройство соединен с вторыми входами индикатора плотности распределения и индикатора функции распределения.При определении функции распределения на вход Функционального преобгруппы и входом счетчика нормирования результатов, выход которого подключен к первым входам элементов И группы, входу генератора импульсов, второму входу элемента И и управляющему входу элемента ЗАПРЕТ, выходы генераторов вспомогательных нормальных случайных сигналов группы соединены .соответственно с вторыми входами блоков формирования модуля разности напряжений группы, выходы которых через интеграторы соединены с соответствующим входом решающего блока, каждый выход которого через счетчик группы подкпючен к второму входу соответствующего элемента И группы, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами группы перемножителей,Кроме того, решающий блок содержит запирающие диоды, усилитель и группу каналов, каждый из которых состоит из первого эмиттерного повторителя и последовательно соединенных сумматора напряжений, усилителя и второго эмиттерного повторителя, выходы которых являются выходами блока, входы блока являются соответственно первыми входами сумматоров напряже" ний и через запирающие диоды соединены с входом усилителя, выход которого подключен к входам эмиттерных. повторителей, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами сумматоров напряжений, а усилители каналов блока имеют общий нагрузочный эммитерный резистор.На фиг, 1 приведена структурная схема устройства для определения законов распределения случайных сигналов.; на Фиг, 2 - структурная схема решающего блока; на фиг. 3 - его принципиальная схема. 3 97252 раэователя подают случайный процесс х(с), реализации которого. заранее неизвестны, а на выходах получают вполне определенные Функции Ь(х), п,й, где число й определяется числом членов аппроксимирующего ряда, а Ь(х) - видом базисных Функций 2 1.Получение из реализаций случайных процессов посредством Функционального преобразователя детерминирован ных и вполне конкретных функций " членов базисных Функций Ь(х), п=1,й является чрезвычайно сложной, технически трудно реалиэауемой задачей,. Получаемые кривые распределения при 15 помощи известного устройства имеют низкое приближение к определяемой кривой исследуемого процесса, кроме того, измерение малых значений процесса сопровождается значительными 20 погрешностями. Поэтому известному устройству свойственен высокий уровень ошибок, основными источниками которых являются неточности выходных функций 11 п(х), п=1,й функционального преоб разователя, а также конструктивная сложность.Цель изобретения является повышение точности измерений.Зта цель достигается тем, что в устройство, содержащее группу интегмраторов, группу,перемножителеи, первые входы которых соединены соответственно с выходами Фильтра, выходы перемножителей группы соединены с вхо 35 дами сумматора, выход которого подключен к входу индикатора плотности распределения и через интегратор - к входу индикатора функции распределенияу выход Генератора импульсов сое динен с входом Фильтра и первым входом элемента И, выход которого через элемент задержки соединен с входами запуска индикатора плотности распределения и индикатора функции распре"45 деления, дополнительно введены элемент ЗАПРЕТ, группа генераторов вспомогательного нормального случайного сигнала, группа блоков формирования модуля разности напряжений, решающий50 блок, группа счетчиков, групва элементов И, счетчик нормирования результатов измерений, причем информационный вход элемента ЗАПРЕТ является входом устройства, а его выход соединен с входачи запуска генераторов55 вспомогательных нормальных сигналов группы, с первыми входами блоков Формирования модуля разности напряжений Устройство для определения законов распределения случайных сигналов, содержит генераторы 11-1 вспомогательных нормальных случайных сигналов, блоки 2-21 Формирования модуля разности напряжения группу интеграторов 31-3 ч, решающий блок 4, счетчики 5,1-51, группу элементов И 6 -611, перемножители 71-7,1, сумматор 8, индикатор 9 плотности распределения, интегратор 11), индикатор 11 функции распределения, элемент 12 ЗАПРЕТ, счетчик 13 нормирования результатов, генератор 14 импульсов, фильтр 15, элемент И 16 и элемент 17 задержки, время задержки которо972528 5го равно времени задержки сигналафильтром 15,Р состав решающего блока входятэмиттерные повторители 18, сумматоры 19 напряжений, усилители 20, эмит терные повторители 21, резистор 22,диоды 23, усилитель 24,Решающий блок по принципиальнойсхеме (Фиг. 3) содержит М идентичных каналов, имеющих Й входов и выходов, и схему выбора максимальногоиэ М сигналов, выполненную на транзисторе 25, диодах 26-26 ч и резисторах 271-27. Выходные сигналы интеграторов 3-3 М, имеющие различные 15амплитуды, поступают на входы решающего устройства и, разветвляясь,одновременно подаются через резисторы 271-27 ы на сумматоры, выполненные йа резисторах 28-284, п=1,М, 2 ои на диоды 26-264, Самый большойсигнал, открыв свой диод и будучиприложенным к анодам остальных диодов, одновременно все их закроети откроет транзистор 25, При этом 25с его коллектора максимальный поабсолютной величине отрицательныйпотенциал, выделенный на резисторе27, одновременно откроет транзисторы 2511-25 ы 4, и на резисторах 2812, ЗО282284 выделяются равные по величине отрицательные потенциалы, которые алгебраически суммируются свходными сигналами в сумматорах 28,285,28 ц,28 я 1,28 м 5,28 м 4 каждого канала. Так как отрицательный потенциална всех резисторах 281,28,28 ыравен по абсолютной величине, то ре зультирующий отрицательный потенциалпо абсолютной величине больше на реЗисторе 284 того канала, на вход которого был приложен минимальный входной сигнал. Этот наибольший отрицательный потенциал, открыв свой транзистор 25,1 на резисторе 29, которыйявляется общей эмиттерной нагрузкойвсех транзисторов 251,25 ,25 мвыделит максимальный потенциал, чтоприведет к запиранию транзистороввсех каналов, кроме того, на входекоторого был минимальный сигнал.При этом потенциалы на коллекторныхрезисторах 28 ь, 28 ь28 мьтранэисторов 2515,25, .,25 щ 5, т.е. навыходах всех каналов 301,30 2,30 м,55кроме канала, имеющего минимальныйесигнал на входе, равны нулю. Следовательно, только на выходе канала,,имеющего минимальный входной сигнал,появляется сигнал, что регистрируется счетчиком этого канала.Устройство работает следующим образом.Сигналы каждого генератора 1 - 14 вспомогательного нормального случайного сигнала, синхронизованные по запуску с исследуемым случайным сигналом, поступают на первые входы блоков 2 -2 М Формирования модуля разности своего канала, а на вторые входы всех блоков Формирования модуля разности через элемент 12 ЗА ПРЕТ поступает исследуемый случайный сигнал. В блоках Формирования модуля разности реализации соответствующих генераторов вспомогательных случайных сигналов вычитаются из реализаций исследуемого случайного сигнала и от полученной разности вычисляется модуль. Выходные сигналы блоков Формирования модуля разности поступают на входы интеграторов 3 -3 ы сво"1.ы их каналов и накапливаются за время " длительности исследуемого сигнала. С максимальной вероятностью наимень" ший сигнал будет накоплен в интеграторе того канала, реализация генера" тора вспомогательного нормального случайного сигнала в котором соответствует или наиболее сходна реализации исследуемого сигнала, После окончания реализации исследуемого сигнала, накопленные в интеграторах 3-3 сиг" налы поступают на входы решающего блока 4, где сигналы сравниваются между собой по,амплитуде и выделяется канал с минимальным сигналом, что регистрируется счетчиком того канала, реализация канального генератора вспо" могательного нормального случайного сигнала которого соответствует или наиболее сходна реализации исследуемого сигнала.В результате такого анализа надреализациями исследуемого сигнал счетчики 5-5 ы зарегистрируют 2, ,1 н количество реализаций исследуемого сигнала Х(с), совпадающих по величине или максимально сходных с реализациями генераторов вспомогательных нормальных случайных сигналов хп, п=1,М,Таким образом, предлагаемое устройство всю совокуп" ность 1 реализаций исследуемого про" цесса разделяет на М подсовокупностей, законы распределения которых соответствуют по вероятности законам распределения соответствующих генерато9725 деления, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точности, оно содержит элемент ЗАПРЕТ,группу блоков Формирования модуляразности напряжения решающий блок,группу генераторов вспомогательныхслучайных нормальных сигналов, группу счетчиков, группу элементов И,счетчик нормирования результатов измерений, причем информационный вход Оэлемента ЗАПРЕТ является входом уст"ройства, а его выход соединен с входом запуска генераторов вспомогательных нормальных случайных сигналовгруппы, первыми входами блоков формирования модуля разности напряженийгруппы и входом счетчика нормирования результатов, выход которого подключен к первым входам элементов Игруппы, входу генератора импульсов, 20второму входу элемента И и управляющему входу элемента ЗАПРЕТ, выходыгенераторов вспомогательных нормальных случайных сигналов группы соединены соответственно с вторыми входами блоков формирования модуля разности напряжений группы, входы которых через интеграторы соединеныс соответствующим входом решающегоблока, каждый выход которого через ЗОсчетчик группы подключен к второму,входу соответствующего элемента И 28 10группы, выходы которых соединены со" ответственно с вторыми входами группы перемножителей.2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что решающий блок содержит запирающие диоды, усилитель и группу каналов, каждый из которых состоит из первого эмиттерного повторителя и последовательно соединенных сумматора напряжений усилителя и второго эмиттерного повторителя, выходы которых являются выходами блока, входы блока являются соответственно первыми входами сумматоров напряжений и через запирающие диоды соединены с входом усилителя, выход которого подключен к входам эмиттерных повторителей, ва" ходы которых соединены соответственно с вторыми входами сумм;.:оров на" пряжений, а усилители каналов имеют общий нагрузочный змиттерный резистор. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Автооское свидетельство СССР8 1116, кл. С 06 6 7/12, 1975.2. Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайныхпроцессов. М., "Энергия", 1972,с. 333 (прототип)., Гратилло Техред Е. Харитончик Корректор Н .Буряк П Патент , г, Ужгород, ул. Проектная фил Редактор Л Заказ 519 Тираж 731ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений113035, Москва, Ж"35; Пбдли снокомитета СССРоткрытийауаская наб., д