Адаптивный коррелометр Советский патент 1975 года по МПК G06F17/15 

ния адаптивного интервала выборки (с любого начального интервала) выполнялись специальные ограничения и автоматически изменялась полоса пропускания частот входных сигналов в зависимости от получаемого адаптивного интервала выборки до тех пор, пока не будет достигнуто с требуемой точностью соответствие между адаптивным интервалом выборки и фиксированным шагом измерения оценок ординат корреляционной функции (в определенной полосе частот пропускания входных сигналов). Процесс адаптивного измерения корреляционной функции может проходить с минимального интервала выборки реализации с увеличением нижней границы полосы частот пропускания входных сигналов, с максимального интервала выборки реализаций с уменьшением нижней границы частот пропускания входных сигналов, с любого начального интервала выборки реализаций в зависимости от априорных данных о виде снектра частот выходных случайных сигналов, причем ограничение полосы частот пропускания входных случайных процессов можно осуществлять с двух сторон поочередно или одновременно при помощи полосовых управляемых фильтров. Возможен также режим непрерывного слежения (с задагшой ошибкой восстановления) за изменениями корреляционной функции в зависимости от снектра частот входных сигналов. При этом на выходе устройства можно считывать весь текущий ряд оценок ординат корреляционных функций, которые получаются в процессе измерений или только те, при которых выполняется соответствие между выбранным адаптивным интервалом выборки и адаптивным шагом измерения корреляционной функции. В случае, если требуется измерить огибающую корреляционной функции щирокополосных сигналов, то после определения адаптивного интервала выборки реализаций можно снять ограничения во входных упра:вляемых фильтрах. На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства. Она состоит из управляемых фильтров 1 и 2, аналого-цифровых преобразователей 3 и 4 с адаптивным выбором интервала выборки по заданной относительной ошибке.восстановления, усреднителя 5 интервала, компаратора 6, запоминающего регистра 7, управляемого задатчика 8 интервала, блока 9 управления. счетчика 10 циклов, регистра 11 памяти (задержанного сигнала), умножителя 12, счетчика 13 числа ординат, счетчика 14 разверток, коммутатора 15, многоканального усреднителя 16, причем узлы 11 -16 входят в синхронный умножитель-усреднитель 17. Если известна частота среза в области низких частот входного сигнала, на управляемый задатчик 8 интервала вручную или по команде «Пуск с блока 9 задается код частоты среза OJ cpjH где ,1,2,..., k-номера кодов частот среза, на которые разбит весь частотный диапазон входных сигналов управляемыми фильтрами 1 и 2. Управляемые фильтры 1 и 2 одновременно дискретно изменяют полосу пропускания низких частот, оставляя границу верхних частот неизменной и определяемой разрешающей способностью аналого-цифровых преобразователей 3 и 4. - диапазон частот входных сигналов до верхней граничной частоты реализуется в том случае. когда управляемые фильтры 1 и 2 выключаются. Если о полосе сигнала в области низких частот информации нет, то задается код частоты среза (OcpftH в управляемом задатчике 8 интервала, который соответствует пропускаПИЮ наиболее высокочастотной части спектра входных сигналов. Заданный код частоты среяа с управляемого задатчика интервала переписывается в запоминающий регистр 7. Одновременно в соответствии с выбранным кодом частоты среза соср/н управляемые фильтры I и 2 ограничивают пропускание низких частот и в адаптивных аналого-цифровых преобразователях 3 и 4 задаются /-е начальные интервалы выборок АГ , которые связаны с t-й частотой среза управляемых фильтров следующим соотношением: Д7.тЛ где Л - объем выборки для вычисления каждой из т ординат взаимной корреляционной функции с интервалом выборки ДГ ; (йср,-- t-я частота среза входных сигналов. Управляемые фильтры I и 2 построены таким образом, что каждый последовательно включенный фильтр полностью пропускает полосу частот выключаемого. Анализ входных сигналов может проводиться и в области низких частот. При этом в управляемый задатчик 8 интервала вручную или с блока 9 задается код частоты среза . который соответствует минимальному интервалу выборки реализации в выбранной полосе частот. Однако этот интервал должен быть больше критического, при котором происходит переключение управляемых фильтров 1 и 2 в область более высоких частот при автоматической их подстройке. Критерием подхода к расширению полосы пропускания частот управляемых фильтров при автоматическом поиске адаптивного интервала, как в область высоких частот при анализе входных сигналов, начиная с низких частот, так и в область низких частот при анализе сигналов, начиная с высоких частот является переход величины текущего адаптивного интервала выборки реализаций в заданную критическую зону. Очевидно, что эти заданные зоны - общие для фильтров нижних и верхних частот в той области, где эти частоты совпадают. Полосам пропускания управляемых фильтров 1 и 2 соответствуют щаги в управляемом задатчике 8 интервала, который вместе с блоком 9 управления переключает управляемые фильтры в том случае, если интервал выборки в усреднителе интервалов достигает критического значения.

Коррелометр работает следующим образом.

Тактовая частота с выхода блока 9 управления поступает на вход счетчика 10 циклов, на выходе которого формируются импульсы с периодом Г(.рг , так как обратный код запоминающего регистра 7, в котором записан код ш ср; верхней или нижней границы заданных частот пропускания, в конце каждого цикла перезаписывается в счетчик цикла. Сигналами со счетчика циклов осуществляются запуск каждого цикла адаптивного аналого-цифрового преобразователя в узлах 3 и 4, синхронизация работы умножигеля 12 и коммутатора 15.

Счетчик 13 ординат формирует на выходе импульсы с периодом т, которые обеспечивают синхронизацию запоминания каждого ш-го кода входного сигнала у (/„ + + . ) в регистре 11 памяти задержанного сигнала на время -т, равное времени развертки по всем ординатам корреляционной функции Грззв,-. Счетчик 14 разверток подсчитывает число N - объем выборки для измерения каждой ординаты взаимной корреляционной функции и формирует на выходе сигнал конца измерения всех ординат корреляционной функции. Узлы И-16, входящие в синхронный умножитель-усреднитель 17, осуществляют синхронное усреднение произведений кодов с выходов аналого-цифровых преобразователей 3 и 4, согласно выражению

(,p.) I.x(t)y(t + nT,p.),

где Rjcy (ср; ) - оценка п-й ординаты взаимной корреляционной функции;

п - 0,1,2,..., т - номер ординаты взаимной корреляционной функции;

л:(/„ ) - коды выборок сигнала x(t) с периодом Гер,- в момент времени t , поступающие на умножитель 12 и с его выхода в п-й канал коммутатора 15 и усреднителя 16;

y(ty+mf pi ) - коды выборок с выхода регистра 11 памяти задержанного сигнала с периодом развертки, поступающие на умножитель 12. Всеми узлами, входящими в синхронный умножитель-усреднитель 17, управляет блок 9. Связи этих команд на блок-схеме не показаны.

Одновременно с синхронным вычислением всех кореляционных функций на длине реализаций

,,,Nm + T,p.m

определяется i-ii адаптивный интервал выборки Та; в усреднителе 5 интервала, связанном с выходами аналого-цифровых преобразователей 3 и 4.

Усреднитель интервала может быть настроен на определение среднего минимальных текущих интервалов адаптации, среднего интервалов адаптации или среднего максимальных интервалов адаптации в зависимости от

выбора алгоритма адаптации в адаптивных аналого-цифровых преобразователях 3 и 4.

Объем циклов, равный //гЛ, выбирается из условия требуемой дисперсии адаптивного интервала выборки а-а , заданной ошибки восстановления ординат корреляционной функции гк, заданной частоте среза (Оср,- и существующих аппаратурных ограничений по числу ординат корреляционной функции.

Импульсом «конец измерения корреляционной функции с выхода счетчика 14 разверток сравниваются коды адаптивного интервала выборки Таг ИЗ усреднителя 5 интервала и щага измерения из запоминающего регистра 7. Сравнение осуществляется компаратором 6. При анализе входных сигналов со стороны низких частот в случае, если Та; РСс;„где р - коэффициент, зависящий от наклона амплитудно-частотной характеристики управляемых фильтров 1 и 2 на частотах среза и спектра входных сигналов и перечисленных ограничений, то по команде с устройства управления проводится перезапись кода адаптивного интервала выборок т а; из усреднителя интервала в запоминающий регистр. В случае, если Та,- указанной перезаписи кода не осуществляется.

Если перезапись происходит, т. е. т,,,- рГср,- , то задержанным сигналом от блока 9 управления проводится сравнение кода Та;

усреднителя 5 интервала с кодом управляемого задатчика 8 интервала, на котором записано значение кода Тер; переход которого в сторону уменьшения или увеличения в зависимости от направления анализа сигнала со

стороны верхних или нижних частот приводит к скачкообразному уменьшению или увеличению значения Кода управляемого задатчика Интервала и соответствующему переключению управляемых фильтров на следующую полосу

частот, включающую в себя предыдуп;ую.

При анализе входных снгналов со стороны высоких частот перезапись кода из усредннтеля интервала в запоминающий регистр осуществляется при условии Та,- |37ср; . и после этого проводится проверка кода интервала т а; на достижение им критической зоны.

При работе устройства в следящем режиме исключается первое сравнение кодов усреднителя интервала и запоминающего регистра. Независимо от величин кода в этих устройствах после каждого цикла измерения всей корреляционной функции код из усреднителя интервала переписывается в запоминающий

регистр и носле этого происходит сравнение

7

(но предыдущему тексту второе), при кото|)ом проводится проверка кода пптервала Та/ на достижепие им критической зоны. Этот режим работы необходим при автоматическом регулировании.

При выполнении условия Та,- р7ср,- считываются оценки ординат корреляционной функции с выходов синхронного умножителяусреднителя, причем корреляционная функция измеряется с заданной ошибкой восстановления. Возможно считывание и всех текущих оценок ординат корреляционной функции, изучаемых в процессе измерения.

Далее после перезаписи кода адаптивные аналого-цифровые преобразователи начинают новое определение адаптивного интервала выборок со значения Та,-л.

Объем циклов, равный произведению inN, выбирается так, что при заданном коэффициенте р за яремя измерения всей корреляционной функции с щагом определение адаптивного интервала выборок Та,- в адаптивных аналого-цифровых преобразователях 3 и 4 обеспечивается с заданной дисперсией.

Предмет изобретения

Адаптивный коррелометр, содержащий два аналого-цифровых преобразователя, усреднитель интервала, компаратор, счетчик циклов, синхронный умножитель-усреднитель и блок

8

управления, выходы аналого-цифровых преобразователей соединены с усреднителем интервалов, синхронным умножите.чем-усреднителем, а выход усреднителя интервалов соединен с компаратором, выход счетчика циклов соединен с синхронным умножителем-усреднителем, при этом выходы блока управления соединены с входами всех функциональных узлов, отличающийся тем, что, с целью повышеПИЯ точности измерения корреляционной функции широкополосных сигналов, коррелометр содержит два управляемых фильтра, запоминающий регистр, управляемый задатчик интервала, входы которого подключены соответственно к блоку управления и к выходу компаратора, первый выход управляемого задатчика интервала соединен параллельно с управляемыми фильтрами и аналого-цифровыми преобразователями, а второй - с компаратором, входы запоминающего регистра соединены с блоком управления и усреднителем интервала, а выходы подключены к компаратору и счетчику циклов, входы управляемых фильтров соединены с источниками исследуемых сигналов, а выход каждого фильтра соединен с соответствующим аналого-цифровым преобразователем, выход счетчика циклов подключен к входам аналого-цифровых преобразователей, выход синхронного умножителя-усреднителя соединен с входами усреднителя интервала и компаратора.