Устройство для определения функции плотности вероятности Советский патент 1977 года по МПК G06G7/52 

Изобретение касается специализированных средств вычислительной техники и может быть использовано для анализа распределения вероятностей случайных процессов. Известно устройство 1 для переключения функций распределения вероятностей, содержащее схемы И, НЕ, ИЛИ, триггеры, осуществляющее операцию нахождения произведения функций распределения вероятностей логическим путем. Недостатками такого устройства являются необходимость преобразования исследуемых процессов в -цифровую форму, а также ограниченное быстродейспвие устройства. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство для определения функции плотности вероятности 2, -содержащее генератор опорного сигнала, частотный модулятор, первый вход коTOpoiro является первым входом устройства, а выход подключен к входу анализатора спектра мощности, выход которого является выходом устройства. Однако такое устройство позволяет непосредственно определять функцию плотности вероятности лишь одного сигнала. Целью изобретения является расширение класса решаемых задач. Для этого в предлагаемое устройство введены квантователь по амплитуде и дополнительный частотный модулятор, выход которого соединен со вторым входом частотного модулятора, первый вход -с выходом генератора опорного сигнала, а второй вход дополнительного частотного модулятора подключен к выходу квантователя по амплитуде, вход которого является вторым входом устройства. Сущность изобретения состоит в том, что производится модуляция по частоте сигнала z(t) сигналом x(t), причем сигнал z(t), в свою очередь, является результатом модуляции по частоте опорного сигнала S(t) сигналом y(t). Получаемая огибающая спектра частотно-модулированных (ЧМ) колебаний при большом индексе модуляции пропорциональна произведению функций плотности вероятгности модулирующих сигналов. На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - выходные сигналы частотных модуляторов. Устройство содержит частотный модулятор 1, на -второй вход которого подключен дополнительный частотный модулятор 2, а его выход связан с анализатором спектра мощности 3. Сигнальный вход дополнительного частотного модулятора 2 подключен к квантователю по амплитуде 4, а второй вход - к генератору опорного сигнала 5. Устройство работает следующим образом. Напряжения реализации процессов x(t) и y(t) подаются соответственно На сигнальный вход частотного модулятора 1 и на квантователь ло амплитуде 4. Си1Г,нал y(t) дискретизируется по амплитуде в квантователе 4 и затем модулирует по частоте гармонический сигнал S(t), подаваемый иа второй вход дополнительного частотного модулятора 2 с выхода .генератора оиориого сигнала 5. Если выполняется условие Bz1, где BZ - индекс модуляции сигнала в дополнительном частотном модуляторе 2, то ;на выходе этого частотного модулятора получается сигнал z(/), спектр мощности которого описывается выражениемG.(0 W, (у) + ffiwi (yiy) + ... b.,--w(g}. df 1 (i/) - одномерная плотность вероятности сигнала j(f). (У у} - совместная плотность вероятности, я, Ло, а - константы. При отсутствии амплитудной дискретизации сигнала y(t) огибающая спектра на выходе модулятора 2 пропорциональна плотности iBeроятности Wi(y) сигнала y(t). Однако, ввиду дискретизации сигнала y(t по амплитуде и выполнения условия , где Ai--длительность наименьшей ступени в дискретизированном по амплитуде сигнале y{t), Гчм - период наинизщей частоты дополнительного модулятора 2, спектр Gz(f) будет линейчатым, огибающая которого пропорциональна twi(t/) (см. фиг. 2а). Количество составляющих спектра G2(f) сигнала z{t), расположенных равномерно по оси частот, будет равно числу уровней квантования N сигнала y(t). Сигнал z(t) играет роль опорного сигнала для частотного модулятора 1, «а сигнальный вход которого подается сигнал x(t). Сигнал x(t) модулирует по частоте сигнал z(t), представляющий собой сумму Л гармонических составляющих, амплитуды которых распределены по закону распределения плотности вероятности сигнала t/(t), т. е. сигнал x(t) модулирует по частоте каждое из Л гармонических колебаний сигнала z(t). При этом спектр мощности любого -го модулированного колебания при выполнении условия , будет равен С.г -&2-, Ы6,да, М + Xxdx ) -bibi,(y)-Wi(x), дх Для получения хорощего разделения fe-тых составляющих спектра ЧМ результирующего сигнала необходимо, чтобы выполнялось условиеB.,N-B,. Сигнал с выхода частотного модулятора 1 поступает на анализатор спектра мощности 3, на выходе которого получается спектр огибающей Gxz(f), соответствующий при выполнении приведенных 1выще неравенств значению (см. фиг. 26). (0 -bi-Mi(i/)-ffii(;). Предложенное техническое ращение позволяет существенно расщирить по сравнению с прототипом класс рещаемых задач, в частности, получить произведение функций плотности вероятности двух сигналов. В предлагаемом устройстве рещена также задача отображения полученной функции произведения, являющейся трехмерным объектом, на плоскости (экране осциллографа) путем введения различия в выбранных индексах модуляции Частотных модуляторов. Предлагаемое устройство выполняется на стандартных микросхемах цифровой техники и может быть реализовано без затруднений. Формула изобретения Устройство для определения фу1нкции плотности вероятности, содержащее генератор опорного сигнала, частотный модулятор, первый вход которого является первым входом устройства, а выход подключен к входу анализатора спектра мощности, выход которого является выходом устройст1ва, отличающеес я тем, что, с целью расщирения класса рещаемых задач, в устройство введены квантователь по амплитуде и дополнительный частотный модулятор, выход которого соединен со вторым входом частотного модулятора, первый вход - с выходом генератора опорного сигнала, а второй вход дополнительного частотного модулятора подключен к выходу квантователя по амплитуде, вход которого является вторым входом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 437079, кл. G :06F 15/36, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР 362308, кл. G 06F 15/36,1972.

-..