Устройство для вычисления функции взаимной крреляции в заданной полосе частот Советский патент 1975 года по МПК G06G7/19 

1

Изобретение относится к специализированным средствам аналоговой вычислительной техники и может применяться при измерении функции взаимной корреляции двух случайных сигналов (акустических, вибрационных, сейсмических, биологических и других) в заданной ограниченной частотной полосе.

Известно устройство для вычисления функции взаимной корреляции в заданной полосе частот, содержащее блоки определения коэффициентов Фурье, подключенные входами к блоку временной задержки, а выходами к входам блока умножения, и блок регистрации.

Цель изобретения - повышение точности измерения функции взаимной корреляции в полосе частот.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит дополнительный блок умножения, сумматор и инвертор, причем входы дополнительного блока умножения соединены с вторыми выходами соответствующих блоков определения коэффициентов Фурье, а его вьь ход подключен к входу сумматора, второй вход которого соединен с выходами блока умножения, а выход через инвертор с блоком регистрации.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 временной задержки, соединенный с входами блоков 2 и 3 определения коэффициентов Фурье.

Ьлоки определения коэффициентов Фурье могут быть выполнены по известным схемам. Блоки 2 и 3 имеют по два выхода для выдачи из каждого блока сигналов, пропорциональных двум коэффициентам Фурье. Два выхода блоков 2 и 3 соедииены с входами блока умножения 4.

Устройство содержит также сумматор 5, выход которого через инвертор 6 масштабирования соединен с входом блока регистрации 7, и второй блок умножения 8, подключенный к соответствующим выходам блоков 2 и 3.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Исследуемые сигналы в виде двух напряжений x(t) и y(t) в широкой полосе частот поступают на входы блока 1 временной задержки, где происходит задержка одного сигнала относительно другого. С выходов блока 1 напряжения поступают на входы блоков 2 и 3. В каждом из блоков 2 и 3 производятся синусно-косинусные преобразования исследуемого сигнала. В результате этих преобразований на двух выходах каждого блока появляются напряжения, пропорциональные двум коэффициентам Фурье aW, и а ), ЫУ. С выходов блоков 2 и 3 напряжения, пропорциональные aW и , поступают на входы блока умножения 4, а напряжения, пропорциональные Ь( и &( с двух других выходов блоков 2 и 3 поступают на входы второго блока умножения 8. Напряжения с выходов блоков умножения, пропорциональные и поступают на выходы сумматора 5. С выхода сумматора напряжение, пропорциональное величине aWa(2-f-&W6(y) поступает на вход инвертора 6 масштабирования, коэффициент усиления которого равен 2. Выходное напряжение инвертора 6, пропорциональное измеряемой функции взаимной корреляции, поступает на вход блока регистрации 7. Схемы блоков 2 и 3 определения коэффициентов Фурье одинаковые, поэтому для конкретности -изложения рассмотрена работа блока 2. Этот блок включает в себя генератор синусоидальных л косинусоидальных напряжений, две схемы умножения .и два интегратора, при этом два входа схем умножения соединены с выходами генератора, а выходы схем умножения соединены соответственно с входами интеграторов. Блок работает следующим образом. Исследуемый сигнал в виде напряжения поступает на два входа двух схем умножения. Одновременно на вторые входы схем умножения поступают соответственно синусоидальное и косинусоидальное напряжения от генератора. Напряжения с выходов схем умножения поступают на входы интеграторов, с выходов которых выдается напряжение, пропорциональное коэффициентам Фурье. Принцип работы предлагаемого устройства основан на существующей функциональной связи между значениями функции взаимной корреляции в полосе частот и значениями коэффициентов Фурье .полученными в результате синусно-косинусных преобразований анализируемых сигналов. Если анализируемые сигналы, поступающие в блоки 2 и 3 в щирокой полосе частот, представить в виде рядов Фурье + ;4 cos2iry + &rsin2T:y; (1) У( + -) + ,(/ + ) + + ,( + )l.(2) то для обеспечения «фильтрации сигналов в заданной полосе частот Л/ /2-fi выражения (1) и (2) следует переписать в виде X (t) cos 2-f,t -f sin ,(; (3) y(f + -:),(i + ) + + ,( + T),(4) где /1 и /2 - наименьшее и наибольшее значения частоты в заданной полосе, кратные значению Af. Можно показать, что в рассматриваемой полосе частот взаимная корреляционная функция выражается через коэффициент Фурье 5if (f + а + (5) т x(f)cos(2r.f,t)df; x()sm(2r.f,t)df; а(у) А Г i/ ( + ,) cos 2т.1, (t + T)J dt; т b(y )(t + ) Sin 24, (t + ) dt; T-временной интервал, на котором задан исследуемый сигнал. Соотношение (5) реализуется предлагаемым устройством. Предмет изобретения Устройство для вычисления функции взаимной корреляции в заданной полосе частот, содержащее блоки определения коэффициентов Фурье, подключенные входами к блоку временной задержки, а выходами к входам блока умножения, и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью .повышения точности, устройство содержит дополнительный блок умножения, сумматор -и инвертор, причем входы дополнительного блока умножения соединены с вторыми выходами соответствующих блоков определения коэффициентов Фурье, а его выход подключен к входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока умножения, а выход через инвертор с блоком регистрации.