Аналоговое устройство для определенияспектральной плотности и abtokop-реляционной функции случайногопроцесса

Союз Советсиик Ссщиалистииескик Республик(23 ПриоритетОпубликовано 15,03.81,. Бюллетень Й 9 10Дата опубликования описания 15,0331 6 06 С 7/19 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения г дЛенинградский институт авиационного приборостроения(54) АНАЛОГОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ И АВТОКОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА Изобретение относится к аналоговым вычислительным устройствам, предназначенным для интегральных преобразований, и может быть использовано в радиоизмернтельной технике, радиолокации, радионавигации и связи,Известен многоканальный коррелятор с системой запаздывания, который позволяет в реальном масштабе времени определить значения корреляционной функции входных сигналов во множестве отсчетных точек . Обработка входных сигналов производится параллельно, Устройство содержит ряд параллельных каналов корреляционной 15 обработки, каждый из которых, в свою очередь, включает два входных канала, смеситель сигналов входных каналов и интегратор. Первый входной канал (общий для всех И каналов) со держит устройство задержки на время Т; вторые входные каналы, имеющие общий вид, содержат устройства задержки, время задержки в каждом из которых при переходе от од ного канала к другому изменяется на заданную величину от 0 до максимальной, С выхода каждого из каналов корреляционной обработки снимается значение корреляционной функ ции в соответствующих отсчетных точках 1) .Недостатком такого коррелятора является то, что он определяет отсчетные значения корреляционной функции входных сигналов через дискретные интервалы времени, При этом число каналов корреляционной обработки определяется числом отсчетов, необходимым для воспроизведения корреляционной функции, и может составлять несколько десятков и даже сотен. Конструкция такого устройства достаточно сложна, Кроме того, следует отметить, что недостатком данного устройства является невозможность определения ими спектральных характеристик входных сигналов,Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее всего два входных канала й один выходной канал и определяет непрерывные значения (а не в отдельных отсчетных; точках) функции корреляции и спектральной плотности входных сигналов.Данное устройство имеет два входных канала, Причем первый входной канал содержит аналоговый анализатор комплексного спектра первого входного сигнала, а второй входнойканал - последовательно соединенныеаналоговый анализатор комплексногоспектру второго входного сигнала,смеситель с подключенным к его гетеродинному входу генератором гармонического сигнала (двухчастотным,переключаемым) и полосовой фильтр,Входные каналы подключены ко входамсмесителя сигналов входных каналов,Выход этого смесителя соединен совходом выходного аналогового анализатора комплексного спектра.Для того, чтобы по результатамобработки одной реализации стационарного эргодического случайного процесса можно было судить о вероятностных характеристиках этого процесса,в данном случае автокорреляционнойфункции и спектральной плотностимощности, необходимо чтобы оценкиэтих вероятностных характеристик были состоятельными, то есть сходились,по вероятности к истинному значениюоцениваемой характеристики при бесконечном увеличениидлительности Тобрабатываемой выборки из реализации случайного процесса, При этомсистематическая составляющая ошибкиоценивания, называемая ошибкой смещения, должна стремиться к нулю приТ- и, кроме того, необходимо, чтобыфлуктуационная составляющая ошибкиоценивания, то есть дисперсия, такжестремилась к нулю при Т- . Такимобразом, интервал Т, на котором определяются оценки соответствующихвероятностных характеристик случайного процесса, является параметромоценки и определяет ее статистическую точность 12),Недостатком данного устройства явявляется несостоятельность получаемой с его помощью выборочной оценкиспектральной плотности мощности, хотявыборочная оценка автокорреляционнойфункции стационарного эргодическогослучайного процесса является состоятельной. Известно, что выборочнаяоценка спектральной плотности мощности, получаемая посредством преобразования Фурье выборки длительностью Т из реализации стационарногоэргодического процесса является несостоятельной, Поэтому увеличение вданном устройстве длительности Тобрабатываемой выборки из реализации случайного процесса не повышаетстатистическую точность определенияспектральной плотности мощности,так как, хотя смещение оценки спектральной плотности мощности стремится к нулю при Т , дисперсия жеэтой оценки стремится к квадратуоцениваемой величины,Следовательно, в данном устрой;тве эа счет увеличения длительности Т обрабатываемой выборки из реы:иэации стационарного эргодическаыс случайного процесса невозмож 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 65 но повысить статистическую точность оценки автокорреляционной функции случайного процесса без ухудшения статистической точности оценки спектральной плотности мощности этого случайного процесса.Цель изобретения - повышение точности оценок спектральной плотности мощностии автокорреляционной функции стационарного эргодического случайного процесса.Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое устройство для определения спектральной плотности н автокорреляционной функции случайного процесса, содержащее два анализатора комплексного спектра, информационный вход первого из которых является входом устройства, а выход подключен к первому входу первого смесителя, второй вход ко- тороЪо через полосовой фильтр подключен к выходу второго смесителя, первый вход которого соединен с генератором радиосигнала, введены второй полосовой фильтр, блок усреднения оценок спектральной плотности и блок управления, первый выход которого подключен ко входу генератора радиосигнала и к управляющему входу первого анализатора комплексного спектра, второй выход - соединен с управляющим входом второго анализатора комплексного спектра, третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к первому и второму управляющим входам блока усреднения оценок,спектральной плотности, выход которогосоединен с информационным входом второго анализатора комплексного спектра, а вход - подключен к выходу второго полосового фильтра, вход которого соединен с выходом первого смесителя, второй вход второго смесителя подключен к выходу. первого анализатора комплексного спектра,Кроме того, устройство отличаетсятем, что в нем блок управления содержит блок формирования ступенчатого напряжения и последовательно соединенные кварцевый генератор и усилитель-ограничитель, выход которогоявляется первым выходом блока управления и подключен к первому входублока формирования ступенчатого напряжения и ко входу счетчика с переменным коэффициентом деления, выходкоторого является вторым выходомблока управления и подключен ко входу генератора видеоимпульсов, выходкоторого является третьим выходомблока управления и подключен ко второму входу блока формирования ступенчатого напряжения, выход которого является четвертым выходом блокауправления.1На фиг.1 представлена блок-схемаустройства,Устройство содержит анализатор 1комплексного спектра, первый смеситель 2, второй смеситель 3, первыйполосовой фильтр 4, второй .полосовой фильтр 5, блок 6 усредненияоценок спектральной плотности мощности, анализатор 7 комплексногоспектра, генератор радиосигналов 8,блок 9 управления, выходная шина10 устройства,На фиг,2 приведена структура одной из возможных реализаций блокаусреднения оценок спектральной плотности мощности, согласно которой онсодержит сумматор 11, коммутатор 12,управляемый аттенюатор 13, линиюзадержки 14, компенсирующий Усилитель 15.На фиг.3 приведена структура одной из возможных реализаций блокауправления, согласно которой блоксодержит кварцевый генератор 16 гармонических колебаний, усилитель-ограничитель 17 с дифференцирующейцепью на выходе, счетчик 18 импульсов с переменным коэффициентом,деления, блок 19 формирования ступенчатого напряжения, генератор видеоимпульссв 20.На фиг,4 изображены зпюры, поясняющие работу блока управления,.где обозначены: гармоническое напряжение (а) на выходе кварцевогогенератбра 16, видеосигналы (б навыходе усилителя-ограничителя 17,задающие период (Тлей ) работы входного аналогового анализатора 1 комплексного спектра и генератора 8 радиосигналов, сигнал (в) на выходесхеьы формирования 19 ступенчатогонапряжения, определяющий коэффициент деления блока 6 усреднения ОцЕнок спектральной плотйости мощностив каждом периоде Тпрр, сигналы (г)на выходе счетчика 18 импульсов,задающие период работы выходногоаналогового анализатора 7 комплексного спектра, сигналы (д) на выводегенератора 20 видеоимпульсов, определяющие число Н усредненных выборочных оценок спектральной плотности мощности, задний Фронт видеоимпульсов приводит схему формирования 19 ступенчатого напряжения висходное состояние.Данное аналоговое устройство определения спектральной плотности .и автокорреляционной функции случай" ных процессов (Фиг.1) содержит анализатор 1 комплексного спектра, выход которого соединен с сигнальнымивходами первого 2 и второго 3 смесителей. Выход второго 3 смесителя соединен через первый 4 полосовой фильтр с гетеродинным входом первого 2 смесителя. К выходу первого 2 .смесителя подключены последовательно соединенные второй полосовой 5 фильтр, блок 6 усреднения оценок спектральной плотности мощности,анализатор 7 комплексного спектра.К гетеродинному входу второго 3 смесителя подключен генератор 8 радиосигналов, ко входу которого подключен первйй выход блока 9 управлейия,С первым выходом блока 9 управлениясоединен также управляющий входвходного аналогового анализатора 1комплексного спектра, Второй выходблока 9 управления подключен к уп" ф равляющему входу анализатора 7 комплексного спектра, третий и четвертый выходы блока 9 управления соединены соответственно с первым ивторцв управляющими входами блока 6 35 усреднения оценок спектральной плотности мощности, Четвертый выход блока 9 подключен к управляющему входу анализатора 7 комплексного спектра.щ Нааболее простая реализация блока 6 усреднения оценок спектральнойплотности мощности (Фиг,2) содержитпоследовательно включенные сумматор11, коммутатор 12, управляемый аттенюатор 13. К первому выходу ком" 5 мутатора 12 подключены последовательно соединенные линия 14 задерж"ки и компенсирующий 15 усилитель,выходкоторого соединен со вторымвходом сумматора 11, Первый вход З сумматора 1 является сигнальнымвходом блока 6 усреднения оценокспектральной плотности мощности иподключен к выходу второго полосового 5 Фильтра. Второй вход комму татора 12 является вторым входомблока 6 усреднения оценок спектраль-,ной плотности мощности и соединенсо вторым выходом блока 9 управлеяня, Второй вход управляемого 13 ат"тенюатсра является третьим входом блока 6 усреднения оценок спектральной плотности мощнбсти и соединен с третьим выходом блока 9 управления,Рассмотрим один цикл работы пред лагаемого устройства нри поступлениина его сигнальный вход реализациистационарного эргодического случайного процесса с нулевым средним значением, ширина спектра которого зани- ф 9 мает всю полосу обзора входного аналогового анализатора комплексногоспектра. Анализатор 1 комплексногоспектра осуществляет преобразование. Фурье выборки длительностью Т (Т - , 555 длительность радиоимпульса гетеродина анализатора спектра) реализацииз(г), стационарного эргодическогослучайного процесса и воспроизводитза время воспроизведения й 4 получен.ный спектр выборки на средней часто- ЮО те Чв как Функцию времени, комплексная огибающая которой пропорциональна комплексному спектру Ь(Рф) анализируемой выборки с масштабнымкоэффициентом р(рад/с) . Так как б 5 анализатор 1 комплексного спект 813459ра работает в реальном масштабевремени, то время воспроизведения спектра равно длительностиобрабатываемой выборки, т,е, 1=Т,а)И= йИ/Т, где АИ - полоса обзораанализатора комплексного спектра.Период работы анализатора равенТпа =1 ь+Т =Т+Т 0, где ТО - времявосстановления. В данном устройстве в качестве аналоговых анализаторов комплексного спектра могут бытьиспользованы дисперсионные илирециркуляционные анализаторы спектра, скважность работы которых О=Тягла/Т близка к единице, а времявосстановления ТОс Т,Период пОвторения работы Т р входного анализатора комплексного спектра задается периодической пос-. ледовательностью импульсов запуска, поступающих на управляющий вход входного анализатора 1 комплексного спектра с первого выхода блока 9 управления (фиг.4 б), Поэтому анализатор 1 комплексного спектра обрабатывает периодическую последовательность Н выборок длительностью Т и периодом следования Тпеа из реализации з(1) стационарного эргодического случайного процесса, при этом преобразование Фурье осуществляется по каждой выборке. Начальные фазы и (где п=1,2,3,И- номер выборки) выборок из реализации з(С) случайного процесса различны и определяются положением выборок на реализации з(1) , и при переходе от одной реализации случайного процесса к другой могут меняться случайным образом, На выходе анализатора 1 комплексного спектра формируется (с некоторой постоянной задержкой й Т, которая не существенна для изложения принципа работы устройства) последовательность радиоимпульсов, При этом средняя частота каждого радиоимпульОа равна И 0,длительность равна Ь=Т,и начальная фаза равна сумме (или разности) начальных фаз выборки Ф и радиоимпульса гетероди,на 9 анализатора 1 комплексногоспектра, Учитывая, что начальная фазарадиоимпульса гетеродина анализатора 1 комплексного спектра всегда пост о я н на, положим Мг =.0 .Таким Образом, при поступлении на игналвиый вход входного аналогового анализатора 1 комплексного спектра реализации в(С) стационарно" го эргодического случайного процесса с нулевым средним значением, а на управляющий вход " импульса запуска от блока 9 управления (фиг.4 б) на выходе анализатора 1, который осуществляет преобразование Фурье каждой выбОрки, формируется сигнал, представляющий собой периодическую последовательность из Н радиоимпуль. сов длительностью Т, периодом следования Твр и средней частотой каждого импульса И 0. Комплексные огибающие этих радиоимпульсов пропорцио 1нальны комплексным спектрам з(р) ==А соответствующих выборок, а началь ные фазы 9 равны .начальным фазамсоответствующих выборок из реализации з(1) случайного процесса,т. е,, Выходной сигнал анализатора 1 комплексного спектра посту пает на сигнальные входы первого 2 ивторого 3 смесителей. На гетеродинный вход второго смесителя 3 в этотже момент времени с выхода генератора 8 радиосигналов поступает перио дическая последовательность радиоимпульсов с прямоугольными огибающими,длительностью каждого радиоимпульсаТ, периодом повторения Т псачастотой заполнения Ии постоянными наи) чальными фазами УО . Возбуждение генератора 8 радиосигналов с постоянной начальной фазой 90 осуществляется с помощью сигналов, вырабатываемых блоком 9 управления, следующих с периодом повторения Т пса(фиг,4 б) . Первый полосовой фильтр4 служит для выделения сигналов раэностной частоты И=ИО-И,образованных в результате смещения во втором 3 смесителе выходных сигналов 30 анализатора 1 комплексного спектрасо средними частотами И 0 и сигналовгенератора 8 радиосигналов с частотой заполнения И, Таким образом,сигнал на выходе первого полосового 35 фильтра 4 представляет собой последовательность из И радиоимпульсов,период следования которых равенТпеа, длительность каждого радиоимпульса равна Т, средние частоты 40 заполнения равны И=ИО-И 1, а начальные фазы 9 равны Рн,= н-Рвгде М 0 - постоянная начальная фазарадиоимпульсов генератора 8 радиосигналов. Комплексные огибающие ра диоимпульсов в этой последовательности пропорциональны комплексным.спектрам А соответствующих выборокиз реализации Ь(1)случайного процесса, С выхода первого полосовогофильтра 4 сигнал поступает на гетеро динный вход первого смесителя 2, насигнальный вход которого поступают выходные сигналы анализатора1 комплексного спектра со среднейчастотой И , Второй полосовой фильтр5 служит для выделения сигналов разностной частоты И=И 0-И=И 0-(Ио Щ ==И , образованных в результате смещения в первом 2 смесителе периодической последовательности иэ И ра- бО диоимпульсов с выхода анализатора 1длительностью каждого радиоимпульса Т, периодом повторения Тпррсреднкми частотами заполнения И 0 иначальными фазамии периодичес.кой последовательности из Н радиоо Такая операция усреднения, использующая разбиение, исходной реализации в стационарного эргодического.случайного процесса на Бвыборок длительностью Т, вычисление5 по каждой выборке выборочной оценкиВ спектральной плотности мощностии,случайного процесса и усреднения Йвыборочных оценок В, для получениявыборочной сглаженной оценки спект 60 ральной плотности .мощности О эквивалентна сглаживанию выборочной оценкиС Д 4) спектральйой плотности мощности, полученной по выборке длительностью Т с помощью спектрального окб 5 на Бартлетта,импульсов с выхода первого полосового фильтра 4 (длительностью каждого радиоимпульса Т, периодом повторения Тпрр, средними частотами заполнения И и начальными фазами 1 ==К, - 9 о. При этом на выходе второгополосового фильтра 5 образуетсясигнал, у которого фазовыечленысмешиваемых сигналов вычитаются, аамплитудные перемножаются. Этот сигнал представляет собой периодическуюпоследовательность из Ы радиоим -пульсов длительностью каждого радиоимпульса Т, периодом повторения Трр,.частотой заполнения Хэ=И и начальными фазами Л =Зн - А =А-(А-до) =За,Таким образом, последовательностьрадиоимпульсов на выходе второгополосового фильтра .5 является когерентной с начальными фазами радиоимпульсов равными постоянной начальной фазе Фо радиоимпульсов генератора 8 радиосигналов. Поскольку комплексные огибающие радиоимпульсов впериодических последовательностях,поступающих на входы первого 2 смесителя пропорциональны комплекснымспектрам А=(А)ехр 3 аг 9 А соответствующих выборок из реализации в(1)стационарного эргодического случайного процесса, то когерентная периодическая последовательность радиоимпульсов с разностной частотой заполнения Хэ -- И 1, образованная на выходе первого смесителя 2 и отфильтрованная при помощи второго полосового фильтра 5 имеет огибающие радиоимпульсов пропорциональные выборочным оценкам С(ф 1) спектральнойплотности мощности случайного процесса, так как для сигнала с разностной частотой заполнения Ы=И 1,выделенного посредством второгополосового фильтра 5, модули комплексных огибающих (пропорциональные амплитудным спектрам А выборок) соответствующих радиоимпульсов в периоди,ческих последовательностях, поступающих на входы первого 2 смесителя, перемножаются, а их фазовые члены (пропорциональные фазовому спектру агуА) выборок) вычитаютсяодин из другого и взаимно компенсируют друг друга,лОднако, выборочные оценки С(р 1)==В спектральной плотности мощности В стационарного эргодическогослучайного процесса являются несостоятельными оценками, у которыхдисперсия (флуктуационная составляющая ошибки оценивания) стремятся кквадрату оцениваемой величины .пристремлении длительности Т выборкииз реализации в(1) случайного процесса к бесконечности, Для получе-ния состоятельной оценки спектральной плотности мощности случайногопроцесса (уменьшение дисперсии оценки при увеличении длительности Т выборки) необходимо произвести усред)(ение по всем И выборочным оценкамВ спектральной плотности мощности.Для осуществления операции усреднения когерентная периодическая последовательность иэ И радиоимпульсов (длительностью Т каждый с периодом повторения Тпр, частотами заполнения Ю, начальными фазами Ро ис огибающими пропорциональными выборочным оценкам В спектральной (О плотности мощности), полученная навыходе второго полосового 5 фильтрапоступает на сигнальный вход блокаб усреднения оценок спектральнойплотности мощностиБлок 5 усредне-.15 ния осуществляет когерентное накопление Б радиоимпульсов с огибающимипропорциональнымьг выборочным оценкам В и деление суммы на число накопленных импульсов И в интервалы 2 О времени 1,равные БТпгр 4 1 СИТпгр+Т.Для этого на второй вход блока б усреднения оценок спектральной плотности мощности в момент времениТ =ИТдЕр со второго выхода блока 9управления поступает прямоугольныйвидеоимпульс длительностью Т(фиг. 4 д),определяющий интервал времени, в течение которого .результатусреднения выдается с выхода блокаб усреднения оценок спектральной ЗО плотности мощности и поступает навход выходного аналогового анализатора 7 комплексного спектра, Натретий вход блока б усреднения оценок спектральной плотности мощнос ти поступает ступенчатое напряжение(фиг,4 в), величина которого задаетнеобходимый коэффициент деления и==1,2,3,Н в каждом периоде ТпруТаким образом блок б усреднения оце( нок спектральной плотности мощностивыполняет операцию вычисления выборочной сглаженной оценки спектральой плотности мощности С(Ф) = 1=О. Выборочная сглаженная оценкаспектральной плотности мощности П 45 является состоятельной.Ее дисперсияуменьшена по сравнению с выборочнойоценкой спектральной плотности мощиности Вд приблизительно в Я раз.Таким образом, получаем состоя- тельную оценку Р спектральной плотности Мощиьсти по выборке с эквивалентной длительностью, равной НТ, Выбирая достаточно большим. число выборок Н, по которым производится усреднение выборочных оценок спектральной плотности мощности В можно сделать дисперсию выборочной сглаженной оценки Р спектральной плотности мощности очень малой.Выходной сигнал блока б усреднения представляет собой радиоимпульс с частотой заполнения И, а его огибающая соответствует выборочной сглаженной оценке Р спектральной плотности мощности случайного процесса, Этот выходной сигнал блока 6 усреднения оценки спектральной плотностимощности поступает на сигнальный входвыходного аналогового анализатора 7 комплексного спектра, период рабо О ты которого определяется запускающимиимпульсами с периодом следования КТаве, поступающими на управляющий вход анализатора 7 со второго выхода блока 9 управления (фнг.4 г), Анализатор 7 комплексного спектра выполняетпреобразование Фурье выборочной сглаженной оценки Р спектральной плотности мощности случайного процесса, поэтоиу статистическая точность оценкиавтокорреляционной функции, получаемой на выходе анализатора 7 (при такой обработке случайного процесса) повышается по сравнению с известным в Н раз (в Я раз уменьшается дисперсия), так как длительность эквива-, И лентной выборки, обрабатываемой в предлагаемом устройстве, равна БТ,Блок б усреднения оценок,спектральной плотности мощности может быть реализован на базе известного рецир кулятора с управляемым аттенюатором на выходе (фиг,2)Работа такого блока 6 усреднения оценок спектральной плотности мощностй пройсходит следующим образом. 4При поступлении на вход сумматора 11 (фиг,2) первого импульса из когерентной периодической последователь" ности М радиоимпульсов длительностью Т каждый, периодом повторения Тавр частотами заполнения И, начальными фазами Рб и огибающими,пропорциональными выборочным оценкам И сПектральной плотности мощности случайного процесса, этот радиоимпульс проходит.на выход сумматора 11 и через коммутатор 12, линию 14 задержки с временем задержки равиыи Тявр.и компенсирующий 15 усйлитель поступает на второй вход сумматора 11. При фэтомрадиоимпульс совпадает во времени и 60 по фазе со вторым радиоиипульсом последовательности и когерентио суимируется с ним. Этот процесс последоватеяъиого суммирования (иакопления) амплитуды радиоимпульсов в суммато ре 11 продолжается до тех пор, пока на вход сумматора 11 поступают когерентные радиоимпульсы. При поступлении на вход сумматора 11 И-го радиоимпульса когерентной периодической последовательности с третьего выхода блока 9 управления на вход коммутатора 12 в момент времени Ти =ВТяер поступает видеоимпульс длительностью Т (фиг.4 д) . При этом коммутатор 12 разрывает цепь обратной связи рециркулятора на время, равное Т,и замыкает цепь, по которой суммарный сигнал поступает на управляемый 13 аттенюатор. С четвертого выхода блока 9 управления на управляемый аттенюатор 13 поступает ступенчатое напряжение (фиг,4 в), амплитуда ВП которого в момент времени 1=ИТд определяет коэффициент деления управляемого 13 аттенюатора, На выходе последнего получается .радиоимпульс длительностьюТ, частотой запоянения И, начальной фазой Ро и огибающей, соответствующей выборочной сглаженной оценке 0 спектральной плотности мощности стационарного эргодического случайного процесса. .Следует отметить, что блок б усреднения оценок спектральной плотности мощности, реализованный по рассмотрейной схеме (т.е, на базе рециркулятора) работает при условии, что коэффициент усиления в петле обратной связи рециркулятора, состоящей из сумматора 11, коммутатора 12, линии задержки 14 и компенсирующего усилителя 15 равен К=1. Но при этом происходит возбуждение рециркулятора, поэтому следует иметь коэффициент усиления в цепи обратной связи как можно более близким к единице, но меньше ее. Если К 1, то суммирование входных радиосигналов происходит с экспоненциальной весовой функцией, Однако при значениях коэффициентов усиления в цепи обратной связи,очень мало отличающихся от единицы (К= =0,999) можно считать, что на начальном этапе накопления суммирование происходит по линейному закону и ограничивается соответствующим числом накопленных радиоимпульсов,Достоинством такого блока усреднения, реализованного на базе известной схемы рециркулятора с управляемым аттенюатором на выходе, является простота его конструкции, а, следовательно, технологичность из. - готовления.Блок б усреднения оценок спектральной плотности мощности может быть. выполнен также на основе аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей (АЦП и ЦАП) и цифрового фильтра, выполняющего, функции задержки кодов соответствующих отсчетным значениям выборочных оценок спектральной плотйости мощности,суммирования этих кодов и деленияна величину, равную числу слагаемых (т,е. цифровой Фильтр долженосуществлять операции суммированияи усреднения), АЦП и ЦАП выполняютпреобразование аналоговой формысигнала в цифровую и обратно. Таккак сигнал на выходе второго полосового 5 фильтра имеет вид радиоим-.пульса, то на входе аналого-цифрового блока б усреднения необходимовыделить огибающую сигнала, чтоможет быть осуществлено при помощисинхронного детектора. Для заполнения усредненной огибающей радио.частотой необходимо на выходе аналого-цифрового блока б усредненияввести балансный модулятор,Преимуществом цифрового блока усреднения оценок спектральной плотности мощности является возможностьосуществления линейного усредненияпо сколь угодно большому чи"лу выборочных оценок спектральной плотности мощности. Однако такая реализация блока усреднения имеет доста-.точно сложную конструкцию,Одна из возможных функциональных схем блока 9 управления приведена на фиг,З, Блок 9 управления содержит кварцевый генератор 16 гармоническихколебаний с частотой =ф (фиг,4 а), к выходу генератора подключен усилитель - ограничитель 17 с дифференцирующей цепью на выходе. Выход усилителя-ограничителя 17 соединен со счетчиком 18 импульсов, который обладает регулируемзм коэффициентом деления частоты повторения импульсов, что позволяет выби- рать этот коэффициент в соответствии с требуемой статистической точностью оценок автокорреляциоиной функции и спектральной плотности мощности, т.е. определять число И усредняеьых выборочных оценок спектральной плотности мощности. Е выхо" ду усилителя-ограничителя 17 подключен также вход схемы формирования 19 ступенчатого напряжения,т.е. на вход счетчика 18 импульсов и схемы формирования 19 ступенчатого напряжения поступают видеоимпульсн с периодом повторения Тщр (фиг.46) . Эти же видеоимпульсы запускают входной аналоговый анализатор 1 комплексного спектра (фиг,3) и генератор 8 радиосигналов с постоянной начальной фазой, На выходе схемы формирования 19 ступенчатого напряжения формируется сигнал с амплитудой НО (фиг. 4 в), которое подается на вход управляемого аттенюатора. Амплитуда этого напряжения определяет необходимый коэФФициент деления п=1,2,3,Н в каждый период повторения Т ию, Сигнал с . выхода счетчи-.ка импульсов (фиг.4 г) с периодом но" вторения ВТпю поступает на управля" ющий вход аналогового анализатора7 (фиг.З), а также на входгенератора 20 видеоимпульсов (мультивибратор, блокинг-генератор и т,д.) который формирует положительные видеоимпульсы длительностью Т (Фиг,4 д),период следования этих импульсов равен МТмо . Задним Фронтом этих видеоимпульсов схема формирования 19ступенчатого напряжения приводитсяв исходное состояние за. время восста- О новления То.Описываемое аналоговое устройствоопределения спектральной плотностьюмощности и автокорреляционной. Функцией случайных процессов отличается 5 от данного повышенной статистическойточностью определения автокорреляционной функции и спектральной плотности мощности узкополосных стационарных зргодических случайных про О цессов и получает две состоятельныеоценки (оценку автокорреляционнойфункции и оценку спектральной плотности мощности) в Отличие от данного, где состоятельной была лишьоценка автокорреляционной функции,Кроме того, достоинством предлагаемого устройства является и то,что в нем для каждого конкретногослучая, задаваемое в блоке управлениянеобходимое число усредняеьых выбо рочных оценок спектральной плотности мощности, можно получать требуемую статистическую точность оценокспектральной плотности мощности иавтокорреляционной Функции случай ного процесса.Данное устройство может быть использовано в радиоизмерительной технике для оценки характеристик стационарных эргодических случайных процессов, а именно в радиолокации исвязи для оптимального приема шумоподобных сигналов или оценки статистических характеристик атмосферных помех в полосе работы радиолокационной станции (РЛС) или системы 45 связи. данное устройство по сравнению с известным позволяет более точно оценить спектральную плотностьмощности и автокорреляционную функциюшумовой помехи в полосе работы РЛС, Я что в конечном счете, дает возможность обеспечить лучшее подавлениеэтой помехи при обработке сигналовв приемном устройстве РЛС.Формула изобретенияАналоговое устройство для определения спектральной плотности и автокорреляциониой функции случайного процесса, содержащее два анализатора комплексного спектра, информационный вход первого из которых является входом устройства, .а выход подключен к первому входу первого смесителя, второй вход которогочерез полосовой фильтр подключен квыходу второго смесителя, первыйвход которого соединен с генератором радиосигнала, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения точности в устройство введены второй полосовой фильтр, блокусреднения оценок спектральной плотности и блок .управления, первый выход которого подключен ко входу генератора радиосигнала и к управляющему входу первого анализатора комплексного спектра, второй выход -соединен с управляющим входом второго анализатора комплексного спектра, третий и четвертый выходыблока управления подключены соответственно к первому и второму управляющим входам блока усреднения оценок спектральной плотности, выходкоторого соединен с информационнымвходом второго анализатора комплексного спектра, а вход блока усреднения оценок спектральной плотности подключен к выходу второго полосового фильтра, вход которого соединен с выходом первого смесителя,второй вход второго смесителя подключен к выходу первого анализаторакомплексного спектра,2. Устройство по п,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управ ления содержит счетчик с переменнымкоэффициентом деления, генераторвидеоимпульсов, блок формированияступенчатого напряжения и последовательно соединенные кварцевый генератор и усилитель-ограничитель,выход которого является первым выходом блока управления и подключенк первому входу блока формированияступенчатого напряжения и ко входусчетчика с переменным коэффициентомделения, выход которого являетсявторым выходом блока управления иподключен ко входу генератора видеоимпульсов, вход которого являетсятретьим выходом блока управления иподключен ко второму входу блокаформирования ступенчатого напряжения, выход которого является четвертым выходом блока управления. 15 1, Балл Г,А. Аппаратурный корреляционный анализ случайных процессов. М., фЭнергия, 1968, с 54- 55. 25 2, Авторское свидетельство СССРР 514300, кл С 06 6 7/19, 1976(прототип) . 20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе813459 Жовински Составителвктор Н.Воловик ТехредЦ.Келую С.Шекмар оррек 7 Проектная,ФФилиал ППП ффйатентф, г.Ужгород,63 Тираж 745 ПодпиВНИИПИ РосУдарствейиого комитета СССРпо делам. изобретений и открытий3035, Иосква, ЖРаушская наб д.4/