КОРРЕЛЯТОРВ ПТ БФшд mm? Советский патент 1974 года по МПК G06F17/15 

1

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для определения релейных взаимно- и автокорреляционных функций случайных процессов, представленных частотно-модулированными сигналами.

Известен коррелятор для определения релейных корреляционных функций случайных процессов, представленных частотно-модулированными сигналами, содержащий счетчик малой емкости, генератор импульсов, сдвиговый регистр и реверсивные счетчики. Это устройство успешно применяется для анализа процессов, характеризуемых быстро затухающей корреляционной функцией, т. е. имеющих щирокий равномерный частотный спектр процесса. В случае анализа процессов, имеющих спектр с ярко выраженньши низкочастотными составляющими, корреляционная функция затухает медленно, причем высокочастотные составляющие накладываются на низкочастотные, что приводит, во-первых, к трудностям, связанным с оценкой корреляции, во-вторых, для построения медленно затухающей корреляционной функции требуется большое количество точек, поэтому при параллельном анализе велико количество интегрирующих элементов, .при последовательном или последовательно параллельном анализе велико время анализа. В случае неравномерного спектра

процесса техническая реализация приводит с одной стороны к большим ощибкам в определении интервала корреляции, с другой стороны - к дорогому и ненадежному устройству.

Целью изобретения является повышение точности коррелятора в работе. Предлагаемый коррелятор отличается наличием связей, осуществляющих автоматическое изменение шага задержки. При этом частотный спектр

исследуемого процесса как бы разбивается на некоторое число поддиапазонов, определяющее число различных шагов задержки, величина задержки в каждом поддиапазоне определяется высшей составляющей спектра поддиапазона. Число точек на корреляционной функции и выбранная величина шага задержки обеспечивают в каждом поддиапазоне заданную погрешность аппроксимации.

На чертеже приведена функциональная

схема предлагаемого коррелятора и приняты следующие обозначения: 1 - блок интегрирующих счетчиков (реверсивные счетчики); 2 - счетчик малой емкости; 3 - сдвиговый регистр (ячейки 3i-Зд-, где: 1, ... Л - разряды регистра); 4-блок управления (например, кольцевой счетчик); 5 - блок тактовых импульсов, состоящий из генератора тактовых импульсов ГИ, соединенного с делителем частоты ДЧ; 6-блок задания времени измерения (опорный счетчик). Предлагаемый коррелятор работает по принципу последовательпо - параллельного анализа. При включении .коррелятора блок управления 4 устанавливается в положение, обеспечивающее минимальную величину шага задерлгки, при которой частота блока тактовых импульсов 5 наибольшая. Определение зиаченнн точек корреляционной ф нкцин в предлагаемом корреляторе осуществляется так же, как и в известных. Па вход коррелятора поступают частотно-модулированные сигналы. Счетчик 2 определяет знак измеряемой величины, и информация о знаке продвигается тактовыми импульсами по сдвиговому регистру 3. Каждая ячейка регистра управляет направлепием счета соответствующего реверсивного счетчика 1, в котором накапливается значение точки корреляционной функции. По окончании цикла измерения в корреляторе опорный счетчик 6, задающий время измерения, устанавливается в начальное состояние. В предлагаемом корреляторе в момент окончания цикла из дерения от опорного счетчика 6 подается сигнал на блок управлеиия 4, увеличивающий по этому сигналу ве- 25 личину шага задержки путем, например, подключепия к выходу геператора тактовых импульсов декады делителя частоты. При этом емкость счетчика 2 соответственно увеличивается. Цикл измерения значений точек корреляционной функции при новой величине шага задержки повторяется. Канедый раз по окопчапип цикла измерепия при данной величипе шага задержки по сигналу от опорного счетчика 6 блок управления 4 изменяет величину шага задержки и, таким образом, исследуется случайный процесс во всем спектре частот. Число точек на корреляционной функции равно произведению числа точек п в одиом цикле измерения па число m циклов. При исследовании случайного процесса, имеющего узкий частотный спектр, связь опорного счетчика 6 с блоком управления 4 разрывается, а величина щага задержки устанавливается путем записи определенного кода в блоке управления 4, выполненном, например, в виде кольцевого счетчика. Для корреляторов, работающих с частотными сигналами, характерно наличие усреднения частотио-модулированпого сигнала за время шага задержки Дт в счетчике малой емкости 2. В известных корреляторах щаг задержки Дт выбирается намного меньше периода верхней составляющей спектра в исследуёмУх процессов, поэтому эффект усреднеНИН для исследуемого процесса пренебрежимо мал, однако при этом усредняются высокочастотные помехи, имеющиеся в любом сигнале. Введение автоматического увеличения щага задержки в предлагаемом корреляторе дает возможность отфильтровать высокочастотные составляющие самого спектра исследуемых процессов, т. е. с больщей точностью прописать в корреляционной функции низкочастотные составляющие, которые определяют ха20рактер корреляции. Результатом анализа является набор корреляционных функций, определенных с разным шагом задержки. Свойство фильтрации является основным преимуществом данного коррелятора, которое дает возможность с большей точностью oпpeдev ить корреляционную функцию. Увеличение шага задержки в предлагаемом корреляторе связано с увеличением емкости счетчика 2, что уменьшает зону неопределенности при определении знака исследуемого процесса и поэтому дополнительно увеличивает точность коррелятора. Пиже приведено сравнение нредлагаемого коррелятора с автоматическим изменением шага задержки с корреляторами последовательно-параллельного типа и с корреляторами параллельного типа без изменения щага задержки с целью доказательства преимуществ предлагаемого изобретения но количеству интегрирующих элементов или по продолжительности времени анализа. При этом предполагается, что частотный спектр исследуемого процесса ограничен верх ей частотой f и нижней частотой f а погрешность аппроксимации корреляционной функции ба определяется верхней частотой спектра /в и не должпа превосходить заданной, т. е. . . Пусть данный коррелятор имеет количество интегрирующих элементов, равным «сч , спектр исследуемого процесса имеет диапазон - К, который как бы /II разбивается на т поддиапазонов с ширииой каждого Яд, при этом . Общее время анализа определяется как сумма времен апализа на всех поддиапазонах Гобщ У Т, , где Ti время анализа па i поддиапазоне. Так как Ti T2...Ti ...Tni, и считая 1 . -, то Гобщ. 2 Тг тТт. Количе/нi lство интегрирующих элементов «сч определяется заданной погрещностью аппроксимации верхней частоты и шириной поддиапазона йсч /г/ , где uf -количество счетчиJ QJB КОВ, необходимых для определения верхней составляющей в корреляционной функции. Для корреляторов параллельного типа общее время анализа / ofiin 10 -:- / „,. Количество интегрирующих элементов fb,, ,.п.-К-п -м -Псч А. д Сравнивания характеристики предлагаемого изобретения и корреляторов параллельного

типа можно видеть, что у предлагаемого время апализа в т раз больше, а количество интегрирующих элементов в Кл раз меньше. Если считать затраты времени и затраты оборудования равноценными, то общий выигрыш затрат равен

-т-I

А

поскольку (K - /Сд), то Л

S(,)

Так как ,r всегда, то Л 1 н при больших значениях /С может быть велико.

У корреляторов -последовательно-параллельного тина количество интегрирующих элементов невелико, а анализ производится многократно. Если количество интегрирующих элементов при этом Яцнт., то количество циклов анализа d будет равно

обш

т-1

d

К.

Если ВЗЯТЬ Липт.Исч, ТО /Сд , а общее время анализа Гобщ. (,,,

1 tn-2 rr

- Д тоСравнивания параметры нредлагаемого изобретения и корреляторов последовательнопараллельного типа, видно, что выигрыш во

времени анализа у предлагаемого коррелятоП-1

д

раз.

ра в

Таким образом, нре.т,лагаемын коррелятор обладает рядом достоинств, которых известные кор.реляторы не нмеют. Так, по сравнению с корреляторамн без изменения шага задержкн предлагаемый определяет корреляционную функцню с большей точностью; по сравненню с корреляторами нараллельного типа наличие автоматического изменения шага задержки в предлагаемом нозволяет сократить ннтегрнрующне элементы в большее число раз, чем увелнчнть нрн этом время нзмерення; по сравнению с корреляторами носледовательно-параллельного тина наличие регулируемой задержки позволяет намного сократить общее время анализа.

Предлгет изобретения

Коррелятор по авт. св. ° 306479, отличаю щ н и с я тем, что, с целью повышения точности работы коррелятора, он содержит блок унравлення н блок задания времени измерения, вход которого подключен к выходу блока тактовых импульсов, а выход соединен со входом блока управлення, выход которого подключен ко входам блока тактовых им1 ульсов н счетчика малой емкости.

Л