Знаковый коррелометр Советский патент 1985 года по МПК G06F17/15 G06G7/19 

фивА 1 Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано при исследовании статистических характеристик случайных сигналов. Известен знаковый коррелометр, содержащий первый и второй модуляторы, амплитудные дискриминаторы, генератор тактовых импульсов, цепь зад:гржки и счетчикиимпульсов (. О-.ределение события совпадения знаков сигнала в этом к6ррелометре происходит практически мгновенно в момент прихода тактового импульса, поэтому он обеспечивает очень высокую скоростьизмерений. Однако, область применения этого корреломет ра ограничена случайными сигналами с симметричной функцией распределен амплитуд. Кроме того, коррелометр имеет существенную аппаратурную пог решность, определяемую неточностью работы модуляторов, дискриминаторов и цепи задержки. ... Наиболее близким по- технической сущности к предлагаемому решению является знаковый коррелометр, содержащий последовательно соединенны усилитель-ограничитель и инвертор,, первую и вторую схемы И, триггер, третью и четвертую схемы И, логичес куюсхему умножения, генератор тактовых импульсов, цепь задержки, а также- счетчики импульсов и ключ L2j Причем запись значений знаковой функции исследуемого процесса в три гер происходит ь момент появления тактового импульса, а считывание этих значений с триггера и их умножение на последующие значения этой функции в момент прихода -тактовых импульсов, задержанный цепью задерж ки, на время t. Запись следующих значений знаковой функции в триггер происходит в момент прихода следующего тактового импульса. Время меж моментом появления задержанного импульса и следующего тактового импульса определяет время ожидания затрачикоррелометра, т.е. время, Наличие ваемое непроизводительно, времени ожидания приводит к снижени скорости измерения. Кроме того, дан ньй коррелометр имеет значительную, аппаратурную погрешность, определяемую неточностью установки времен задержки Т цепью задержки. 9 Целью Изобретения является повышение точности и скорости измерений. Эта цель достигается тем, что в знаковый коррелометр, содержащий генератор тактовых импульсов, ключ, первый и второй счетчики, выход второго из которых явтяется выходом коррелометра, усилитель-ограничитель, вход которого является информационным входом коррелометра, а выход через элемент НЕ подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с нулевым входом триггера, единичный вход которого подключен к выходу второго элемента И, первый вход крторого подключен к выходу усилителя-ограничителя, введены одновибратор, управляемый делитель, информационный вход которого подключен к выходу гененатора тактовых импульсов, а.управляющий вход является входом задания аргумента коррелометра. Выход управляемого делителя соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, входом первого счетчика, выход которого соединен с управляюпщм входом ключа, выход которого соединен со входом второго счетчика. Информационный вход ключа подключен к выходу одновибратора, входы которого соответственно подключены к выходам триггера. На фиг. 1 приведена структурная схема коррелометра; на фиг. 2 временные диаграммы го работы-. Коррелометр содержит усилительограничитель 1, элемент НЕ 2, первый 3 и второй 4 элементы И, триггер 5, генератор 6 тактовых импульсов, первый счетчик 7, ключ 8, второй счетчик 9, предназначенный для подсчета импульсов, соответствующих моментам схемы состояния триггера, управляемый делитель 10, предназначенный для уменьшения.частоты тактовых Импульсов и выполненный в виде пересчетных декад со многими выходами, одновибратор 11, предназначенный для вьфаботки импульсов в моменты смены состояний триггера. Коррелометр работает следующим образом. Сигнал X ( i: ) , функцию корреляции которого необходимо измерить,. подается на вход усилителя-ограничителя, с выхода которого снимается знаковая функция х( t) - sign

xlt)} (фиг.2,a). Этот сигнал подается на первый вход элемента И 4 и на первый вход элемента И 3 через инвертор 2. На вторые входы элементов И 3, И 4 подаются тактовые импульсы (фиг.2,в) с делителя Ю. Период следования этих импульсов в К раз больше периода следования тактовых импульсов на выходе генератора 6 ги. В зависимости от знака сигнала х( ) тактовый импульс появляется на одном из входов триггера 5. Если в момент появления тактового импульса f,- sign x(-l) , то к моменту прихода следующего импульса -t i+1 триггер 5 будет находиться в нулевом состоянии и в момент времни ii+ может перейти в единичное состояние только в случае, если sign x(i). Следовательно, сме на состояния триггера 5 в момент { соответствует смене знака к(-1 ) в момент .1 по сравнению с его знаком в момент %. В момент смены состояния триггера (фиг.2,г) на вьтходе блока 11 вырабатывается короткий импульс (фиг.2,ж), который через ключ подается на счетчик 9. Эти импульсы поступают на вХод счетчика 9 до тех пор, пока второй счетчик 7 не сосчитает N тактовых .импульсов. После прихода N +1 импульса ключ 8 запирается, и измерение прекращается. Показание счетчикаУ соответствует числу П смены состяний триггера 5,приходящихся на N тактовых импульсов. Так как смена состояний триггера соответствует смене знака функции sign x{.-t) на интервале Т +р-4,,то показание счетчика 9 фактически является оценкой вероятности смены знака 4(t) на интервале , т.е. pCt)n/N. Известно СО что корреляционная фуйкция sign )f(tl может быть определена выражением

г(Т) 1 - 2 р (С).

Следовательно, описанное устройство фактически измеряет корреляционную функцию sign x(t) без задержки сигнала, либо импульсов опроса, т.е. без использования в схеме коррелометра цепи задержек. Это приводит к уменьшению аппаратурной погрешности, так как деление частоты может осуществляться сколь угодно точно. Уменьшение аппаратурной погрешности сказывается на точности измерений корреляционной функц и бинарных случайных последовательностей иммульсов, поскольку методическая погрешность знаковых коррелометров в этом случае равна нулю. Так как фиксация события смены знака сигнала в указанном коррелометре осуществляется мгновенно с приходо тактового импульса, то скорость его . измерений оказьгеается выше скорости измерений в прототипе. Кроме того, описанный коррелометр более удобен в эксплуатации, так как нет необходимости в раздельной регулировке тактового периода и времени задержки.

Исследования показали,что введени отличных признаков, а именно оДновибратора и управляемого делителя с соответствующими связями позволило по сравнению с базовым объектом и другими техническими решениями уменьшить до 10 раз аппаратурную погрешность измерений за счет устранения погрешности установки времени задержки и и повысить быстродействие за счет устранения времени ожидания. Погрешность измерений при этом практически определяется только случайной ошибкой из-за ограниченности времени и в пределе при М- t равна О. Скорость одного цикла измерений (минимальное i ) ограничивается практически толь-, ко быстродействием элементов, на-которых реализована схема коррелометра. Другим преимуществом предлагаемого технического решения является простота реализации и эксплуатации устройства.

Фиг. 2

ЗНАКОВЫЙ КОРРЕЛОМЕТР, содержащий генератор тактовых импульсов, ключ, первый и второй счетчики, выход второго из которых является выходом коррелометра, усилитель-ограничитель, вход которого является ин- формйционным входом коррелометра, а выход через элемент НЕ подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с нулевым входом триггера, единичный вход которого подключен-к выходу второго элемента И, первый вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы,в него введены одновибратор и управляемый делитель, информационный вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а управляющий вход является входом задания- аргумента коррелометра, выход управляемого делителя соединен со вторыми входами первого и второ- i го элементов И и входом первого счетчика, выход которого соединен с управляющим входом ключа, выход которого соединен со входом второго счетчика, информационный вход ключа подключен к выходу одновибратора входы которого соответствен- но подключены к выходам триггера. 00 сл со оо