Коррелометр Советский патент 1976 года по МПК G06F17/15 

Изобретение относится к области специализированных средств вычислительной техники для аппаратурного определения характеристик случайных процессов.

Известен коррелометр, содержаш,ий блоки согласования, компараторы, триггеры, делитель частоты, генераторы вспомогательных сигналов и накопитель. 1

Известен также коррелометр, содержащий первый и второй преобразователи сигналов, входы которых соединены соответственпо с первым и вторым входами коррелометра, а выходы - с первым и вторым входами блока умножения, выход которого через блок распределения нроизведений соединен с информационными входами накопителя, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления, вход блока управления н первый установочный вход триггера соединены с выходом блока распределения произведений, счетный вход которого нодключен к выходу генератора импульсов 2.

Недостаток этих коррелометров состоит в том, что за один цикл вычисления они позволяют определить только одну из ветвей корреляционной функции, т. е. задерживать только один из сигналов относительно другого. При вычислении второй ветви корреляционной функции, т. е. при задержке второго сигнала относительно первого, что особенно важно при

измерении взаимной корреляционной функции, процесс измерения необходимо повторять, предварительно пo ;eняв местами входные сигналы.

Целью изобретения является одновременное вычисление обеих сетвей корреляционных функций.

Поставленная цель до тигастся тем, что описываемый коррелол етр содержит дополнительный триггер, два элемента И и переключатель, входы которого подключены соответственно к выходам генератора импульсов, первого элемента И i; к первому выходу дополнительного триггера, второй выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов и к первому входу иервого элемента И, второй вход которого подключен к выходу триггера, а выход - ко второму установочному входу триггера, выход второго элемента II соединен с уаравляюгцим в.ходом второго преобразователя сигнала, управляющий вход перпого преобразователя сигнала подключен к выходу переключателя, 5 установочные входы дополнительного триггера соединены соответственно с первым и вторым управляющими вы.ходам блока распределенпя ироизведенпй.

Па чертеже представлена блок-схема описываемого коррелометра.

Корректор содержит два преобразователя сигналов 1 и 2, выходы которых через последовательно включенные блок умножения 3 и делитель-коммутатор 4 связаны с входами накопителя 5; блок управления 6, выход которого соединен с управляющим входом накопителя 5, а вход подключен к управляюпдему выходу блока распределения произведений (делитель-коммутатор 4) и к установочным выходам триггера 7 н 8 (нулевому входу триггера 7 и единичному входу триггера 8); генератор импульсов 9, соединенный с одним из входов элементов И 10 и 11, первым входом переключателя 12 и управляющим входом делителя-коммутатора 4. При этом блок 4 распределения произведений разделен на два элемента 13 и 14 причем промежуточный выход блока 4 (выход элемента 13 соединен с управляющим входом элемента 14) соединен с установочным (единичным) входом триггера 7, единичный выход которого подключен к управляющему входу переключателя 12, а нулевой выход соединен со вторым входом элемента И 11. Управляющий вход преобразователя сигналов 2 связан с выходом элемента И 11, управляющий вход преобразователя сигналов 1 подсоединен к выходу переключателя 12, второй вход которого связан с нулевым входом триггера 8 и выходом элемента И 10, причем единичный выход триггера 8 соединен со вторым входом элемента И 10. Входами устройствами являются входы преобразователей сигналов 1 и 2, а выходом - выход накопителя 5.

Коррелометр работает следующим образом.

В исходном состоянии триггер 8 находится в единичном состоянии и связанный с ним элемент И 10 в открытом состоянии, триггер 7 находится в нулевом состоянии и связанный с ним элемент И 11 в открытом состоянии, а переключатель 12 находится в состоянии, при котором сигнал на управляющий вход преобразователя сигналов 1 проходит с выхода элемента И 10. После установки устройства в исходное состояние в момент /i первый импульс с генератора имнульсов 9, вырабатывающего сигнал с частотой следования /, через элемент И 10 и переключатель 12 приходит на управляющий вход преобразователя 1, на вход которого подается сигнал x(t), а через элемент И 11 поступает на управляющий вход преобразователя сигнала 2, на входе которого действует сигнал y(t). Одновремеппо этот импульс приходит на нулевой вход триггера 8, который переходит в нулевое состояние и закрывает элемент И 10. По окончании действия импульса на входе преобразователя сигнала 1 появляется сигнал, соответствующий x(ti), а на преобразователе сигнала 2 - сигнал, соответствующий y(ti). Эти сигналы проходят на блок умножения 3, где они перемножаются и их 1произведвние ;t(/i) (/) направляется через блок распределения произведений в первую ячейку накопителя 5. Второй импульс с генератора импульсов 9 в момент времени

/1-|-т (T V/) поступает только на управляющий вход нреобразователя сигнала 2, так как элемент И 10 закрыт. На выходе преобразователя 2 появляется сигнал, соответствующий г/(1±т). Этот сигнал снова перемножается с сигналом x(ti), действующим на выходе преобразователя 1. На выходе блока умножения 3 появляется произведение x(ti)-ylti- -r), которое блоком 4 распределения направляется

во вторую ячейку накопителя 5. Аналогично с появлением третьего имиульса на выходе генератора импульсов 9 произведение x(ti)г/(/1+2т) направляется в третью ячейку накопителя бит. д. После прохождения

т импульсов (где т - количество ординат первой ветви корреляционной функции и объем элемента 13 блока 4) на выходе элемента 13 блока 4 раснределения нроизведений появляется сигнал, который переводит триггер 7 в единичное состояние, а коммутацию начинает осуществлять элемент 14 блока 4. При этом произведение x(ti)(m-)i}, получаемое в момент времени (m-1)т, занесено в т-ю ячейку накопителя 5. Сигнал с пулевого триггера 7 закрывает элемент 11, а сигнал с единичного выхода переводит переключатель 12 в состояние, при котором на управляющий вход преобразователя сигнала 1 проходят импульсы с

выхода генератора импульсов 9. Очередной ()-й импульс с генератора импульсов 9 в момент времени проходит только на управляющий вход преобразователя сигнала 1, так как элемент И 11 закрыт. На выходе

преобразователя появляется сигнал, соответствующий x(), а с выхода преобразователя 2 идет попрежиему сигнал, соответствующий (n-1)т. В (т+1)-ю ячейку накопителя 5 проходит произведение

x(t,.), + ()-.l,

т. е. теперь задерживается снтиал y(t относительно x(t). С приходом следующего импульса с генератора импульсов 9 в (т + 2)-ю ячейку накопителя 5 проходит п)оизведение

,(m+), + (mи т. д. с приходом N-ro импульса в N-ую ячейку накопителя 5 проходит произведепие

,-Y(N-), + (,

где N - общее количество ординат обеих ветвей корреляционной функции. Одновременно с управляющего выхода элемента 14 блока

4 распределения произведений вырабатывается сигнал, который приводит триггеры 7 и 8, а также связанные с ними элементы И 10, 11 и нереключатель 12 в исходное состояние, на этом заканчивается первый цикл вычисления.

После приведения коррелометра в исходное состояние первый импульс в момент времени /2 с генератора импульсов 9 снова проходит на управляющие входы преобразователей сигналов 1 и 2, по которому опрашиваются входные

сигналы x(t) и y(t), а также на нулевой вход

триггера 8, закрывающего элемент И 10, вследствие чего на преобразователь сигнала 1 очередные (т-1) имнульсы не поступают. В результате в накопитель 5 через элемент 13 блока 4 снова, начиная с первой до т-ой ячейки, проходят сигналы, соответствующие произведениям

x((f); x(i,)-y(t + t)...

( + («-1)в момент времени t-f,-{-{m-1)т после записи сигнала в т-ую ячейку накопителя 5 вновь запрещается прохождение импульсов на управляющий вход преобразователя 2 и разрешается их прохождение на управляющий вход преобразователя 1 в течение появления Л-т очередных импульсов. При этом в ячейки с /п+1 до Л накопителя 5 через элемент 14 делителя-коммутатора поочередно поступают сигналы, соответствующие произведениям

X f,, + т) у /S + (/« - 1)-;

, + (m+l} -y(, + (m-l}-....

, + (N-l)-., + (m-l)-..

После записи в Л-ую ячейку накопителя 5 схема вновь приводится в иходное состояние. Этим закапчивается второй никл и начинается третий цикл и т. д. Во время последнего /(-го никла, где К. - количество выборок исследуемых случайных процессов x(t) и y(t), необходимое для вычисления обеих ветвей корреляционной функции с заданной погрешностью, в соответствующие ячейки накопителя 5 проходят сигналы, пропорциональные произведениям

(4) .(/(4); -(4) У(4+ ) (4)(m-l)-... + () + (w-lMв каждой ячейке накопителя 5 в течение К. циклов происходит суммирование поступающих в иих соответствующих ироизведений, в результате чего в них образуются суммы, пропорциопальные ординатам корреляционной функции. В иервой ячейке - сумма, пропорциональная ординате (0) корреляционной функции при

y(«) (;)-i/(;)(1)

/ 1

где / - текущий номер цикла.

Во второй ячейке образуется сумма, пропорциопальная ординате Кку{т:) первой ветви корреляционной функции при задержке сигиала x(t) относительно сигнала y(t) па время т.

В первых т ячейках наконителя 5 начнсляются т-1 ординат первой ветви корреляционной функции R.(ni)

L.H 2-(;)-(; + «)(2)

/г 1,2... (т 1)

А в ячейках от m+l до Л накопителя 5 начисляются ординаты второй ветви корреляционной функции Кху(п)

(m-l + i}-.lyX

. + (/«-l)tJ,(3)

.2....(N-m)

Таким образом, в первой ячейке накопителя 5 начисляется ордината корреляционной функции (0) без задержкп сигналов x(t) и y(t) относительно друг друга. В ячейках со второй

но т-ую вычисляются т-1 ордннаты первой ветви корреляционио функцнн при задерл ке сигнала x(t) отпосительно у(0 а в ячейках с /Н. + 1 по Л-ую вычисляются Л-771 ординат второй ветви корреляционной функции

при задержке сигнала ij(t) относительно x(t). После прохождения /( циклов блок управления 6, в котором подсчитывается количество циклов, переводит устро11ство в режим вывода результатов вычисления обеих ветвей корреляциониой функции.

Формула и 3 о б р е т е н н я

Коррелометр, содержащий иервый н второй преобразователи сигиалов, входы которых

соединены соответствепио с первым и вторым входами корреломсгра, а выходы - с иервым и вторым входами блока умножения, выход которого через блок распределеппя произведений соединен с инфор.мационными входамн

накопителя, управляющи вход которого подключен к выходу блока управлеппя, вход блока упразлеиия и первый устаповочный вход триггера соединены с выходом блока распределения произведений, счетный вход которого

подключен к выходу генератора импульсов, отл и ч а ю nj, и 1 с я тем, ч го, с целью одновременного вычисления обеих ветвей корреляционной функции, коррелометр содержит доиолнительный триггер, два элемента И и переключатель,

входы которого подключепы соответственно к выходам генератора импульсов, первого элемента И п к первому выходу дополнительного триггера, второй выход которого соединен с первым входом второго элемента П, второй

вход которого подключен к выходу генератора импульсов и к первому входу первого элемента П, второй вход ivOToporo подключен к выходу триггера, а выход - ко второму установочному входу трпггера, выход второго элемента И соединен с управляющим входом второго преобразователя сигнала, управляющий вход первого преобразователя сигнала подключен к выходу нереключателя, установочные входы дополнительного триггера соединены соответственно с первым и вторым управляющими выходами блока распределення произведений.

Источники информации, принятые во вннмаHire при экспертизе:

1.Мирскпй Г. Я. Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. М., «Энергия, 1972, с. 184, 188.

2.Авт. св. Ло 304583, Мкл. G 06F 15/34, 1971.

.1 7

/

1,

J

i-

L.