Устройство для измерения корреляционных связей сигналов Советский патент 1983 года по МПК G06G7/19 

Изобретение относится к устройствам анализа взаимно-корреляционных характеристик сигналов и может быть использовано для форгжрования оценок нормированного значения коэффициента взаимной корреляции двух узкополосных случайных процессов при высоком уровне аддитивных помех и шумов .

Известно устройство для измерения корреляционных связей сигналов, содержащее умноямтель, входы которого соединены с выходами входных усилителей, а выход умножителя собдинен с входом интегратора, выход которого является выходом устройства Li.

Недостатком этого устройства для измерения корреляционных связей сигналов является низкая точность оценки при наличии аддитивных шумов и изменении уровней сигналов.

Известно также устройство для измерения корреляционных связей сигналов, содержащее первый и второй входные усилители, входы которых .являются входами устройства, а также первый и второй корреляторы и элемент задержки, выход первого входного усид ителя соединен с первыми входами первого и второго корреляторов, выход второго входного усилителя соединен со вторым входом первого коррелятора и входом элемента-задержки , выход которого соединен со вторым вхддом второгр коррелятора fij.

Недостатком этого устройства для измерения корреляционных связей сигналов также является низкая точ10ность оценки при наличии аддитивных помех..

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается

15 тем, что в устройство для измерения корреляционных связей сигналов, содержащее входные усилители, входы которых являются входами устройства, выход первого входного усилителя сое20динен с первыми входами первого и второго корреляторов, выход второгр входного усилителя непосредственно подключен ко второму входу первого коррелятора и через элемент за25держки ко второму входу второго коррелятора, дополнительно введены блок формирования нормирующей функции и делитель, выход которого является выходом устройства, а первый

30 вход делителя соединен с первым входом блока формирования нормирующей функции и подключен к выходу первого коррелятора, выход второго коррелятора соединен со вторым входом бло ка формиревания нормирующей функции выход которого подключен ко второму входу делителя. Кроме того, блок формирования но мирующей функции содержит первый и второй квадраторы, сумматор и элеме извлечения корня квадратного, выход которого является выходом блока, вх дами которого являются соответствен входы первого и второго квадраторов :выходы которых соединены со входаШ сумматора, выход которого подключен ко входу элемента извлечения корня. При этом блок формирования нормирующей функции содержит первый и второй выпрямителии сумматор, выход которого является выходом блока, входами которого являются соответственно входы первого и второго выпрямителей , выходы которых подключены ко входам сумматора. На фиг. 1 приведена схема устройства для измерения корреляционных связей сигналов, на фиг. 2 - одна из схем формирования нормирующей функции. Устройство для измерения- корреляционных связей сигналов содержит пер вый 1 и второй 2 входные усилители, входы которых являются входами 3 и 4 устройства, первый 5 и второй 6 корреляторы, элемент 7 задержки, блок 8 формирования нормирующей .функции и делитель 9. Выход первого входносоединен с первыми го усилителя входами первого 5 и второго 6 корреляторов, выход второго усилителя 2 соединен с вторым входом первого коррелятора 5 и входом элемента 7 задержки, выход которого соединен со вторым входом второго коррелятора б Выход первого коррелятора 5 соединен с первым входом блока 8 формирования нормирующей функции и первым входом делителя 9, выход которого является выходом 10 устройства, а второй вход делителя 9 соединен с выходом блока 8 формирования нормирующей функции, второй вход которой соедине с выходом второго корелятора б. Блок 8 формирования нормирующей функции tфиг. 1) содержит первый 11 и второй 12 квадраторы, сумматор 13 и элемент 14 извлечения корня квадратного, выход которого является вы ходом блока формирования нормирующей функции, а вход элемента 14 извлечения корня квадратного соединен с выходом сумматора 13, входы которого соединены с выходами первого 11 и вт второго 12 квадраторов, входы которых являются соответственно первым и вторым входами блока 8 формирования нормирующейфункции. В другом варианте (фиг. 2) блок 8 формирования нормирующей функции содержит первый 15 и второй 16 выпрямители и сумматор 17, выход которого является выходом блока 8 формирования нормирующей функции. Выход сумматора 17 соединен с выходами первого 15 и 16 выпрямителей, входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока 8 формирования нормирующей функции. Устройство для измерения корреляционных связей сигналов работает следующим образом. Входные сигналы Х(-У и VOt) полаются на входы 3 и 4 соответственно, откуда передаются через усилители 1 и 2, которые обеспечивают согласование по уровням сигнала, на первый корреля ор 5. Коррелятор 5 обеспечивает формирование оценки коэффициента корреляции R)«. Сигнал с выхода второго входного усилителя 2 проходит через элемент задержки, который обеспечивает его задержку на четверть периода, соответствующего центральной частоте узкополосного случайного сигнала. Второй коррелятор б обеспечивает формирование оценки коэффициента корреляции сигнала, поступившего на вход 3 и задержанного сигнала V(t) с выхода элемента задержки. Сигналы характеризующие коэффициенты корреляции и ) с выходов корреляторов 5 и 6 поступают на входы блока 8 формирования нормирующей функции, который обеспечивает на своем выходе формирование сигнала, зависящего от коэффициента взаимной корреляции Я и , и поступающего на делитель 9, на выходе которого формируется нормированная оценка коэффициента взаимнойкорреляции ,. .. V Нормирующий сигнал , формируется на выходе элемента 14 извлечения корня квадратного, на вход которого поступает на сумматора 13 сигнал, пропорциональный сумме квадратов коэффициентов корреляции Яху в случае формирования оценки корреляционных связей сигналов в виде знакового коэффициента корреляции. блок 8 формирования нормирующей функ- ции выполняется по схеме (фиг. 2), А входные усилители 1 и 2 работают в режиме ограничения. Благодаря этому на выходах входных усилителей 1 и 2 формируются сигналы, представляющие собой знаковые функции входных сигналов , и корреляторы 5 и б формируют оценки знакового коэффициента корреляции G vcHTHanoB XCi) и ifCt) , и знакового коэффициента корреляции Qx сигнала 4(-t) и сигнала, соответствую щего сигналу W, с задержкой на четверть периода. В этом случае бло формирования нормирующей функции обеспечивает формирование нормирующего сигнала, равного сумме абсолют ных значений сигналов, поданных на его входы. Выходной сигнал блока 8 формирования нормирующей функций по тупает на делитель и нормирует коэф фициент корреляции GXJ. На выходе 1 формируется оценка нормированного коэффициента знаковой корреляции. , /у - УУ /G,K|%y( Нормирующий сигнал формируется ,на вь1ходе сумматора 17, на входы которого подаются сигналы, соответствующие абсолютным значениям сигналов поданных на входы выпрямителей 15 и 16. Поскольку нормирующий сан гнал формируется как функция коэффициентов взаимной корреляции, которые не зависит от наличия некоррелированных аддитивных помех в сигналахг получаемая нормированная оценка коэф фициентов корреляции не зависит от уровня аддитивных помех и некоррелированных составляющих исследуемых сигналов, что позволяет значительно повысить точность анализа сигналов. Формула изобретения 1. Устройство для измерения корреля ционных связей сигналов содержащее входные усилители, входы которых являются входами устройства, выход первого входного усилителя соединен с первыми входами -первого и второго :корреляторов, выход второго входного усилителя непосредственно подключен к второму входу первого коррелятора и через элемент задержки - к второму входу второго коррелятора, о т л и 1ающееся тем, что, с цепью повышения точности измерений, в него введены блок формирования нормирующей функции и делитель, выход которого является выходом устройства, первый вход делителя соединен с первым входом блока формирования нормирующей функции и подключен к выходу первого коррелятора, выход второго коррелятора соединен с вторым входом блока формирования нормирующей функции, вход которого подключен к второму входу делителя. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок формирования нормирующей функции содержит первый и второй квгщраторы, сумматор и элемент-извлечения корняквадратного,выход которого является выходом блока, входами которого являются соответственно входы первого и второго кващ аторовf выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого подключен к входу элемента извлечения корня. 3.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что блок формирования нормирующей функции содержит первый и второй выпрямители и сумматор., выход которого является выходом блока, входами которого являются соответственно входы первого и второго выпрямителей, выходы которых подключешл к входам сумматора. Источники информации, принятые вo-Jзнимaниe при экспертизе 1.Горбачевич Е.Д. Корреляторы с аппроксимацией, М., Энергия, 1971 рис. 1-2, с. 6. 2.Мирский Г.Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов, М., Энергия, 197,, с. 117 (прототип).