Устройство для квантования случайного процесса Советский патент 1976 года по МПК H03K13/02 

реляционной функции на интервале преобразования цосле ;V циклов измерения.

По командам с блока управления 1 первый аналоговый фиксатор 2 фикеирует мгновенное значение U(ti) случайного процесса U(t), мгновенное значение L/(ti) параллельно поступает на вход преобразователя напряжение-код 3 и вход блока вычитания 4. Аналого-цифровой преобразователь осуществляет один такт tj. преобразования мгновенного значения U(ti) в код Ki. Распределение m уровней квантования по диапазону преобразования напряжения в код в начале измерений выбирается на основе грубых априорных данных о виде корреляционной функции на интервале преобразования tnБлок статистической коррекции 5 в соответствии с выбранным распределением уровней квантования по диапазону преобразования формирует потактно коды разностей Д/Сю, Д/Сао, . . ., Д/Сто соседних т уровней квантования (коды квантов), которые поступают в преобразователь 3 для управления ключами его дискретного делителя. В зависимости от результата первого такта t уравновешивания с преобразователя 3 постуцает сигнал в блок статистической коррекции 5, который формирует код результата первого такта преобразования U(ti) в код.

С задержкой Ть равной одному такту /т преобразования второй аналоговый фиксатор 6 фиксирует мгновенное значение f7(ti + Ti) слзчайиого процесса U(t). Величина TI может выбираться равной одному такту tx преобразования или большей в зависимости от длины участка измеряемой корреляционной функции. Блок вычитания 4 формирует разность сдвинутых мгновенных значений U(ti + и U(ti) и подает ее в блок статистической обработки 7 на один вход его компаратора 8. Совместно с компаратором 8, реверсивным счетчиком 9, цифро-аналоговым преобразователем 10, блоком стробирования И (блока статистической обработки 7) осуществляется цикл определения кода /Ся-; i, оценки ошибки восстановления Е, на интервале TJ, равном гь по алгоритму

, п, + Д/С sign (т, - .

где Кл-,1. , Кп, - коды ошибок ДЯл-:, , ,

восстановления на интервале TI в п + 1 и п циклах измерения;

Д/С - код шага коррекции в цикле;

Д(/(т1) J(ti TI) - U(ti) - приращение случайного процесса на интервале TI;

sign - знаковая функция.

Код Кп, ошибки восстановления ЛЕп, перед началом цикла из блока статистической коррекции 5 переписывается в реверсивный счетчик 9 блока статистической обработки 7. Полученный код Kn-i i, ошибки восстановления &.En+ii в конце цикла записывается с реверсивного счетчика 9 блока статистической обработки в первый регистр блока статистической коррекции 5.

Синхронной, контактной работой аналогоцифрового преобразователя 3, второго аналогового фиксатора 6, блока вычитания 4, всех узлов блоков статистической обработки 7 и статистической коррекции 5 за т тактов tr преобразования мгновенного значения U(ti) в код в т регистрах блока статистической коррекции 5 формируются т кодов Kn+ii, ошибок ЕП+II, восстановления на интервалах т, (всюду i 1, 2, . . ., т), кратных такту tr преобразования. При этом второй аналоговый фиксатор 6 фиксирует сдвинутые мгновенные значения U(ti -+ TJ) в конце i 1, 2, 3,. .., m

тактов преобразования и следит за изменением случайного процесса в тактах преобразования.

Преобразователь 3 потактно подает сигналы о процессе уравновешивания в блок статистической коррекции 5, по которым формирует код Кг результата преобразования мгновенного значения U(ti) в виде г-й алгебраической суммы требуемых кодов разностей А/(г„ , (i 1, 2, 3, ..., m).

Таким образом, параллельно с т тактами преобразования мгновенного значения U(ti) случайного процесса U(t) осуществляется определение т кодов /С) (t 1, 2,..., m) оценок ошибок восстановления на интервале

преобразования п случайного процесса в код. После Л циклов одновременного квантования случайного процесса L/(f) в аналого-цифровом преобразователе 3 и статической обработки в блоке 7 ъ т регистрах блока статистической коррекции 5 будут определены т кодов KNI (i 1, 2,. . ., т) ошибок восстановления , по которым могут быть определены т ординат корреляционной функции случайного процесса U(t) на интервале преобразования t.

Можно показать, что величины разностей

KN/, - KNI I Кк характеризуют скорость

изменения корреляционной связи случайного

процесса на t 1, 2, . . ., т тактах преобразования его в код.

Определение кодов указанных разностей ошибок восстановления и коррекции в соответствии с этими кодами разности начальных кодов разностей Д/Со осуществляются в блоке статистической коррекции 5.

Коррекция начального распределения кодов разностей уровней квантования Д/Со/ по кодам разностей ошибок восстановлеНИН позволяет уменьшить среднеквадратическую погрешность квантования случайного процесса в коды N дискретных выборок одном из регистров блока статистической коррекции 5 определяется код KN/, ошибки восстановления на интервале корреляции т/1 случайного процесса U(t), в соответствии с которым можно управлять диапазоном квантования в аналого-цифровом преобразователе 3.

5

Применение описываемого уетройства квантования случайного процесса в качестве одного из адантивных каналов первичной обработки многоканальных цифровых коррелометров позволит значительно уменьшить среднеквадратическую погрешность квантования без увеличения числа уровней в блоке квантования и разрядности последующих блоков вычисления и представления цифровых коррелометров. Кроме того, оно дает возможность более длительно проанализировать начальный участок корреляционной функции.

Верхняя частота исследуемого случайного процесса описываемого устройства квантования случайного процесса ограничена быстродействием аналоговых фиксаторов, а не временем преобразования случайного процесса в код, что позволяет значительно снизить требования к последним без увеличения первого минимального интервала но аргументу измеряемой корреляционной функции случайного процесса.

Таким образом, предлагаемое устройство квантования случайного процесса позволяет параллельно квантовать случайный процесс и измерять его автокорреляционную функцию на интервале преобразования, осуществлять статистическую коррекцию уровней квантования по корреляционной функции на интервале преобразования, что дает возможность повыи расширить возмоиоюстп устсить точность poiicTBa.

Формула изобретен и я

Устройство для квантования случайного процесса, содержащее блок статистической обработки, аналого-цифровой преобразователь, подключенный к блоку управления, соедикеипому соответственно с первым и вторым аналоговыми фиксаторами и с управляюшим входом блока вычитания, первый вход которого подк;иочен к первому аналоговому фиксатору, а вход устройства подключен к входам аналоговых фиксаторов, отличающееся тем, что, с целью уменьшения среднеквадратической погрешности, устройство содержит блок статистической коррекции, подключенный входами соответственно к выходу аналого-цифрового преобразователя, к блоку управления и к блоку статистической обработки, а выходами соединенным с аналого-цифровым преобразователем, вход которого подключен к выходу второго аналогового фиксатора, и с одним из входов 6vTOKa статистической обработки, соединенным другим входом с выходом блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу второго аналогового фиксатора, который соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя.