Дискриминатор временного сдвигадВуХ КОгЕРЕНТНыХ СлучАйНыХ СигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G06F17/10 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и электронной автоматике, касается дискриминатора временного сдвига, который предназначен для выявления временного рассогласования в корреляционных системах и может использоваться в качестве чувствительного элемента (измерительного устройства) в электронных системах автоматического регулирования.

Известные диксриминаторы, в отличие от коррелометров, имеют характеристику (зависимость величины ;напряжения на выходе от .величины :временного рассогласования входных сигналов), являющуюся нечетной функцией и соответствующую дискриминаторной кривой. При подаче когерентных напряжений на входы известных дискриминаторов нуль напряжения на выходе (соответствующий нулю дискриминаторной характеристики) получается при несовпадении во времени сигналов на входе.

Известно корреляционное устройство, представляющее собой знаковый дискриминатор временного сдвига содержащий два усилителя-ограничителя, выходы которых соединены с входами двух схем совпадения и двух схем антисовпадения, два триггера, входы первого из которых связаны соответственно с двумя схемгили совпадения, а второго - со схемами антисовпадения, четыре двухпозиционных ключа, причем входы первых двух соединены соответственно со схемами совпадения, а ;рвух других 0со схемами антисовпадения, управляющие входы двух первых ключей подключены к выходам второго триггера, а управляющие входы вторых ключей - к выходам первого триггера, и Формирующий триггер с интегрирующей цепью на выходе, причем все первые выходы ключей соединены с одним входом формирующего триггера, а все вторые выходы - с другим. Устройство имеет

0 характеристику, являющуюся нечетной функцией 1,.

Однако в такой схеме нуль дискриминаторной характеристики соответствует несовпадению во времени вход5ных сигналов. Известное устройство вычисляет корреляционную функцию двух входных случайных сигналов по вероятностям совпадения их знаков.

Если для простоты анализа пред0ставить, что входными сигналами

являются гармонические когерентные колебания с периодом Т, то вут напряжения на выходе дискриминатора (соответствующий нуль дискриминаторной характеристики) при относительном временном сдвиге входных сигналов равен Т/4. Кроме того, схема дискриминатора сложна. Для получения большой крутизны фронтов импульсов усилителя ограничители.должны иметь большой коэффициент усиления. Полосы захвата и удержания дискриминаторной характеристики узкие. Известно, что вид дискриминаторной характеристики зависит от параметров входных сигналов. При гармонических когерентных входшлх сигналах с периодом Т известное устройство имеет (теоретически) характеристику с шириной захвата и удержания, равной Т/2.

Известно также корреляционное устройство, построенное по типу звукового коррелятора несовпадения знаков, содержащее усреднители, знаковые преобразователи, два элемента И, выходы которых соединены с соответствунмпигв4 входами элементов ИЛИ f2I.

. Однако известное устройство отличается сложностью конструкции.

Цель изобретения - упрощение дискриминатора и расяиирение зоны линейности нечетной дискриминационной характеристики,

Поставленная цель достигается тем, что в дискриминатор временного сдвига, содержащий измерительный прибор, два усреднителя, два блока выделения знака, входы которых являются соответственно первым и вторым входами дискриминатора, первые выходы блоков вщцвленяязнака подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов И вторые входы которых подключены соответственно ко вторши выходам второго и первого блоков выделения знаков, выход первого и второго элементовИ соединен с соответствующими входами элемента ИЛИ, введены триггер, третий и четвертый элементы И, первы входы которых соединены с выходом элемента ИЛ15, а вторые - подключены соответственно к первому и второму выходам триггера, входы которого соединены соответственно с первым вьйсодом fjepJBoro блока вьщеления знака и со вторым выходом второго блока выделения знака, выход третьего элемента И подключен к первому выводу измерительного прибора и ко входу первого усреднителя, выход четвертого элемента И соединен со вторым входом измерительного прибора и со входом четвертого усреднителя,

На фиг. 1 представлена блок-схема дискриминатора временного сдвига; на фиг. 2 - эпюры напряжений в различных точках схемы.

Дискриминатор временного сдвига содержит блоки 1 и 2 выделения знак (например триггеры Шмитта), элемент И 3 и 4, элемент ИЛИ 5, триггер 6, элементы И 7 и 8, измерительный прибор 9, усреднители 10 и И и является знаковым.

При сравнении во времени двух случайных когерентных напряжений по совпадению их знаков возможны четыр комбинации знаковi (+ +) - совпадение положительных знаков; (- -) совпадение отрицательных знаков; ; (+ -} - антисовпадение положитель.ных знаков; (- +) - антисовпадение отрицательных знаков.

Если обозначать стрелкой последовательность появления комбинаций знаков, например ( -),to можно прочитать: за совпадением следуе антисовпадение положительных знаков Пусть чередования комбинаций знаков

(-f ,-), (),((- + ) называются прямой i последовательностью и обозна-i чаются (-), а чередования (+ + -

- +), ( -) , ( +) ,

(- + -) - обратной последовательностью и обозначаются (-).

Если имеется временной сдвиг между когерентными сигналами и первое напряжение опережает второе, то наблюдается прямая последовательность чередований знаков. Если первое напряжение отстает от второго, то наблюдается обратная последовательность чередований знаков. При отсутствии временного сдвига происходят чередования знаков ( (- +), которые назовем нулевой последовательностью и обозначим (0) .

На входы несимметричных триггеров 1 и 2 поступают когерентные случайные сигналы, между которыми требуется измерить относительный временной сдвиг. С помощью знаковых преобразователей производится клиппирование входных сигналов. Клиппирование Напряжения на выходах преобразователей 1 и 2 содержит информацию только об изменениях знаков входных сигналов.

Дискриминат;ор временного сдвига вычисляет по вероятностям совпадения знаков функцию

К (С) . sign (&)- (I-PC)

sign (Д) Р,

н

где

( 1 при д (-) ; sign (Д)|-1 при UI (-) ;

11 при -1 при д (0) Определение К (tr) может быть практически реализовано путем логической сортировки импульсов, сигнализирующих о знакосовпадениях входных сигналов, на две группы (на два канала) по признакам прямой и обратной последовательности чередования в каждой группе (каждом кана ле) импульсов, по времени и выделе ния их постоянной составляющей. Дискриминатор работает след5;тощим образом. На фиг. 2 показаны напряжения между выходами первого ci и второго (У триггеров. При антисовпадении . положительных знаков, (+ -) этих напряжений действует напряжение на выходе схемы совпадения 3 (фиг.2 в при антисовпадении отрицательных знаков {-.+) действует напряжение на выходе схемы совпадения элемента И 4 (фиг. 2 г ) . На выходе элемента ИЛИ 5 действует напряжение как при комбинации знаков (+ -), так и при (- +) (фиг. 2 9). С выхода элемента ИЛИ 5 и выходов триггера 6 напряжения подаются на входы элементов И 7 и 8. С помощью триггера 6 и элементов И 7 и 8 осуществляется логическая сортировка импульсов по признакам прямой и обратной последовательности. Триггер б управляется передними фронтами положительных им пульсов по одному входу с прямого выхода блока 1, по второму входу с инверсного выхода блока 2. На фиг. 26 показано напряжение между выходами триггера 6. При обратной последовательности чередования знаков входных сигналов действует импульсное напряжение на выходе схемы совпадения элемента И 7 (фиг,2 ж при прямой последовательности - на выходе схемы совпадения элемента И (фиг.2 ) . Таким образом, определяется в приведенной выше формуле зна чение множителя sign (Л). Бели импульсное напряжение появляется на выходе схемы совпадения 7, то это означает, что sign ( д) -1, если - на выходе схемы совпадения эле мента И 8, то sign ( ui ) 1.. Выше было показано, что К (t:) Рц . Вероятность Рц может б4лть вычислена по длительностям интервалов времени, соответствующих совпадению и несовпадению входных сигна лов (фиг. 2 эк., ) 1 Л. t-l Лр т где Т - промежуток времени, за ко торый производится усреднение;М - количество интервалов (им пульсов) времени несовпад ния знаков входных сигнало за время Т; t,-- длительность i-ro интервал (импульса) несовпадения знаков входных сигналов. Другими словами Рц есть постоян;ная составляющая импульсного напряжения на выходах элементов И 7 или 8. Выделение постоянной составляющей осуществляется либо измерительн1лм прибором 9 либо интегрирующими цепями интеграторами) 10 и 11. На фиг. 2CL показана эпюра напряжения между выходами интегрирующих цепей 10 и 11. Схема содержит небольшое количество элементов. Наиболее рационально устройство можно выполнить на интегральных микросхемах, либо t}a транзис рорах и полупроводниковых диодах. Возможно создание дискриминатора в виде интегрсшьной микросхемы в одном блоке. Формула изобретения Дискриминатор временного сдвига двух когерентных случайных сигналов, содержащий измерительный прибор, два усреднителя, два блока выделения знака, входы которых являются соответственно первым и вторым входами дискриминатора, первые выходы блоков выделения знака подключены соответственно к первым входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены соответственно ко вторым выходам второго и первого блоков выделения знака, выходы первого и второго элементов И соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ,, отличающийся тем, что, с целью упрощения дискриминатора и расширения зоны линейности нечетной дискриминационной характеристики, в дискриминатор введены триггер, третий и четвертый элементы И, первые входы которых соединены с выходом . элемента ИЛИ, а вторые - подключены оответственно к первому и второму ыходам триггера, входы которого соединены соответственно с первым выходом первого блока выделения знака и со вторым выходом второго блока вьщеления знака, выход третьего элемента И подключен к первому выводу измерительного прибора и ко входу усреднителя, выход четвертого элемента И соединен со вторым выводом измерительного прибора и со входом второго усреднителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 271909, кл. G06G 7/52, 1970. 2.Курочкин С.С. Многоканальные счетные системы и коррелометры.М., Энергия, 1972, с. 223-228.

-

ппГ