Аналоговое устройство для определенияСпЕКТРАльНОй плОТНОСТи и ABTOKOP-РЕляциОННОй фуНКции СлучАйНОгОпРОцЕССА Советский патент 1981 года по МПК G06G7/19 

(54) АНАЛОГОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕдаЛЕНИЯ

СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ И АВТОКОРРЕЛЯЦИОННОЙ ФУНКЦИИ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА

канал - последовательно соединенные аналоговый анализатор комплексного спектру второго входного сигнала, смеситель с подключенным к его гетеродинному входу генератором гармонического сигнала (двухчастотным,переключаемым) и полосовой фильтр. Входные каналы подключены ко входам смесителя сигналов входных каналов. Выход этого смесителя соединен со входом выходного аналогового анализатора комплексного спектра.

Для того, чтобы по результатам обработки одной реализации стационарного эргодического случайного прцесса можно было судить о рероятносных характеристиках этого процесса, в данном случае автокорреляционной функции и спектральной плотности мощности, необходимо чтобы оценки этих вероятностных характеристик были состоятельными, то есть сходилис по вероятности к истинному значению оцениваемой характеристики при бесконечном увеличении длительности Т обрабатываемой выборки из реализации случайного процесса. При этом систематическая составляющая ошибки оценивания, называемая ошибкой смещения,- должна стремиться к нулю при , кроме того, необходимо, чтобы флуктуационная составляющая ошибки оценивания, то есть дисперсия, также стремилась к нулю при , Таким образом, интервал Т, на котором определяются оценки соответствующих вероятностных характеристик случайного процесса, является параметром оценки и определяет ее статистичес кую точность 2.

Недостатком данного устройства явявляется несостоятельность получаемой с его помощью выборочной оценки спектральной плотности мощности,хотя выборочная оценка автокорреляционной функции стационарного эргодического случайного процесса является состоятельной. Известно, что выборочная оценка спектральной плотности мощности, получаемая посредством преобразования Фурье выборки длительностью Т из реализации стационарного эргодического процесса является несостоятельной. Поэтому увеличение в данном устройстве длительности Т обрабатываемой выборки из реализации случайного процесса не повышает статистическую точность определения спектральной плотности мощности, так как, хотя смещение оценки спектральной плотности мощности стремится к нулю при , дисперсия же этой оценки стремится к квадрату оцениваемой величины.

Следовательно, в данном устройстве за счет увеличения длительности Т обрабатываемой выборки из реайкэации стационарного эргодического случайного процесса невозможно повысить статистическую точность оценки автокорреляционной функции случайного процесса без ухудшения статистической точности оценки спектральной плотности мощности этого случайного процесса.

Цель изобретения - повышение точности оценок спектральной плотности мощностии автокорреляционной функции стационарного эргодического случайного процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое устройство для определения спектральной плотности и автокорреляционной функции случайного процесса, содержащее два анализатора комплексного спектра, информационный вход первого из которых является входом устройства, а выход подключен к первому входу первого смесителя, второй вход коTopolTO через полосовой фильтр подключен к выходу второго смесителя, первый вход которого соединен с генератором радиосигнала, введены второй полосовой фильтр, блок усреднения оценок спектральной плотности и блок управления, первый выход которого подключен ко входу генератора радиосигнала и к управляющему входу первого анализатора комплексного спектра, второй выход - соединен с управляющим входом второго анализатора комплексного спектра, третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к первому и второму управляющим входам блока усреднения оценок спектральной плотности, выход которого соединен с информационным входом второго анализатора комплексного спектра, а вход - подключен к выходу второго полосового фильтра, вход которого соединен с выходом первого смесителя, второй вход второго смесителя подключен к выходу.первого анализатора комплексного спектра.

Кроме того, устройство отличается тем, что в нем блок управления содержит блок формирования ступенчатого напряжения и последовательно соединенные кварцевый генератор и усилитель-ограничитель , выход которого является перВЕЛМ выходом €лока управления и подключен к первому входу блока формирования ступенчатого напряжения и ко входу счетчика с переменным коэффициентом деления, выход которого является вторым выходом блока управления и подключен ко вхо.ду генератора видеоимпульсов, выход которого является третьим выходом блока управления и подключен ко второму входу блока формирования ступенчатого напряжения, выход которого является четвертым выходом блока управления.

На фиг,1 представлена блок-схема устройства,

Устройство содержит анализатор 1 комплексного спектра, первый смеситель 2, второй смеситель 3, первый полосовой фильтр 4, второй лолосовой фильтр 5, блок 6 усреднения оценок спектральной плотности мощности, анализатор 7 комплексного спектра, генератор радиосигналов 8, блок 9 управления, выходная шина 10 устройства.

На фиг.2 приведена структура одной из возможных реализаций блока усреднения оценок спектральной плотности мощности, согласно которой он содержит сумматор 11, коммутатор 12 управляемый аттенюатор 13, линию задержки 14, компенсирующий усилитель 15.

На фиг.З приведена структура одной из возможных реализаций блока управления, согласно которой блок содержит кварцевый генератор 16 гармонических колебаний, усилитель-ограничитель 17 с дифференцируийцей цепью на выходе, счетчик 18 импульсов с переменным коэффициентом деления, блок 19 формирования ступенчатого напряжения, генератор нидеоимпульссв 20.

На фиг.4 изображены эпюры, поясняющие работу блока управления, где обозначены: гармони-ческое напряжение (а) на выходе кварцевого генератора 16, видеосигналы (б) на выходе усилителя-ограничителя 17, задающие период (ТПЕР) работы входного аналогового ансшизатор1а 1 комплексного спектра и генератора 8 радиосигналов, сигнал (в) на выходе схемы формирования 19 ступенчатого напряжения, определяющий коэффициент деления блока б усреднения Оцбнок спектральной плотности мощности в каждом периоде ТПЕР , сигналы (г) на выходе счетчика 18 импульсов, задающие период работы выходного ангшогового анализатора 7 комплексного спектра, сигналы (д) на выходе генератора 20 видеоимпульсов, определяющие число Ы усредненных выборочных оценок спектральной плотности мощности, задний фронт видеоимпульсов приводит схему формирования 19 ступенчатого напряжения в исходное состояние..

Данное аналоговое устройство определения спектральной плотности и автокорреляционной функции случайных процессов (фиг.1} содержит анализатор 1 комплексного спектра, выход которого соединен с сигнальными входами первого 2 и второго 3 смесителей. Шлкод второго 3 смесителя соединен через первый 4 полосовой фильтр с гетеродинным входом первого 2 смесителя. К выходу первого 2 смесителя подключены последовательно соединенные второй полосовой 5 фильтр, блок 6 усреднения оценок

спектральной плотности мощности, анализатор 7 комплексного спектра. К гетеродинному входу второго 3 смесителя подключен генератор 8 радиосигналов, ко входу которого подключён первый выход блока 9 управления. С первым выходом блока 9 управления Соединен также управляющий вход входного ангшогового анализатора 1 ксжплеконого спектра. Второй выход блока 9 управления подключен к упV равлякицему входу ангшизатора 7 комплексного спектра, третий и четвертый выходы блока 9 управления соединены соответственно с первым и BToptAi управляющими входами блока 6

S усреднения оценок спектральной плотности мощности. Четвертый выход блока 9 подктпочен к управлякнцему вхо, ду анализатора 7 комплексного спектра.

0 Наиболее простая реализация блока 6 усреднения оценок спектральной плотности мощности (фиг.2) содержит последовательно включенные сумматор 11, коммутатор 12, управляемый аттенюатор 13. К первому выходу коммутатора 12 подключены последовательно соединенные линия 14 згшержкк и компенсирующий 15 усилитель, выходкоторого соединен со вторым входом сугалйтора 11. Первый вход

сумматора 11 является сигнальным входом блока 6 усреднения оценок спектральной плотности мощности и подключен к выходу второго полосового 5 uibTpa. Второй вход коммутатора 12 является вторым входом

блока 6 усреднения оценок спектраль- . ;ной плотности мощности и соединен со вторым выходом блока 9 управлелня. Второй вход управляемого 13 аттенюатора является третьим входом

блока б усреднения оценок спектральной плотности мощности и соединен с третьим выходом блока 9 управления.

Рассмотрим один цикл работы предлагаемого устройства при поступлении на его сигнальный вход реализации стационарного эргодического случайного процесса с нулевым средним значением, ширина спектра которого занимает всю полосу обзора входного аналогового анализатора комплексного спектра. Анализатор 1 комплексного спектра осуществляет преобразование Фурье выборки длительностью Т (Т е длительность ргщиоимпульса гетеродина анализатора спектра) реализации s(t). стационарного эргодического случайного процесса и воспроизводит за время воспроизведения t полученный спектр выборки на средней частоте Wg как функцию времени, комплексная о гибгиощая которой пропорциональна кЪмплексному спектру $( анализируемой выборки с масштабным коэффициентом Я{рэд/с) Так как

5 анализатор 1 комплексного спектpa работает в реальном масштабе времени, то время воспроизведения спектра равно длительности обрабатываемой выборки, т.е. , а JU UW/T, где AW- - полоса обзора анализатора комплексного спектра. Период работы анализатора равен TnEP tb+To T+To , где TO - время восстановления. В данном устройстве в качестве аналоговых анализаторов комплексного спектра могут быть использованы дисперсионные или рециркуляционные анализаторы спектра, скважность работы которых Q Тпер/Т близка к единице, а время восстановления Т,

Период повторения работы Т ПЕР входного анализатора комплексного спектра задается периодической последовательностью импульсов запуска, поступающих на управляющий вход входного анализатора 1 комплексного спектра с первого выхода блока 9 управления (фиг.46), Поэтому анализатор 1 комплексного спектра обрабатывает периодическую последовательность N выборок длительностью Т и периодом следования Т ПЕР из реализации s(t) стационарного эргодического случайного процесса, при этом преобразование Фурье осуществляется по каждой выборке. Начальные фазы Чи (где ,2 , 3, ... N- номер выборки выборок из реализации s(t) случайного процесса различны и определяются положением выборок на реализации s(t) , и при переходе от одной реализацил случайного процесса к другой могут меняться случайным образом. На выходе анализатора 1 комг лексного спектра формируется (с некоторой постоянной задержкой , которая Не существенна для изложения принципа работы устройства) последовательность радиоимпульсов. При этом средняя частота каждого радиоимпульса равна WQ,длительность равна начальная фаза равна сумме (или разности) начальных фаз выборки Ч и радиоимпульса гетероди,на анализатора 1 комплексного спектра. Учитывая, что начальная фа радиоимпульса гетеродина анализатора 1 комплексного спектра всегда постоянна, положим г 0.

Таким образом, при поступлении на 9игнальный вход входного аналогового анализатора 1 комплексного спектра реализации s(t) стационарного эргодического случайного процесса с нулевым средним значением, а на управляющий вход - импульса запуска от блока 9 управления (фиг.46 на выходе анализатора 1, который осуществляет преобразование Фурье каждой выборки, формируется сигнал, представляющий собой периодическую последовательность из N радиоимпульсов длительностью Т, периодом следования ТпеР и средней частотой каждого импульса WQ. Комплексные огибающие этих радиоимпульсов пропорциональны комплексньом спектрам SpCMt) А соответствующих выборок, а начальные фазы равны .начальным фазам и соответствующих выборок из реализации s(t) случайного процесса, т.е. Выходной сигнал анализатора 1 комплексного спектра поступает на сигнальные входы первого 2 и второго 3 смесителей. На гетеродинный вход второго смесителя 3 в этот же момент времени с выхода генератора 8 радиосигналов поступает периодическая последовательность радиоимпульсов с прямоугольными огибающими, длительностью каждого радиоимпульса Т, периодом повторения ТПЕР , частотой заполнения VJ и постоянными начальными фазами . Возбуждение генератора 8 радиосигналов с постоянной начальной фазой So осуществляется с йомощью сигналов, вырабатываемых блоком 9 управления, следующих с периодом повторения ТПЕР (фиг.46). Первый полосовой фильтр

4служит для выделения сигналов разностной частоты ,образованных в результате смещения во втором 3 смесителе выходных сигналов анализатора 1 комплексного спектра со средними частотами Wf, и сигналов генератора 8 радиосигналов с частотой заполнения W. Таким образом, сигнал на выходе первого полосового фильтра 4 представляет собой последовательность из N радиоимпульсов, период следования которых равен ТПЕР длительность.каждого радиоимпульса равна Т, средние частоты заполнения равны , а начальные фазы Рц равны п., ; где fo постоянная начальная фаза радиоимпульсов генератора 8 радиосигналов. Комплексные огибающие радиоимпульсов в этой последовательности пропорциональны комплексным спектрам А соответствующих выборок из реализации S(t)случайного процесса. С выхода первого полосового фильтра 4 сигнал поступает на гетеродинный вход первого смесителя 2, на сигнальный вход которого поступают выходные сигналы анализатора

1 комплексного спектра со средней частотой WQ. Второй полосовой фильтр

5служит для выделения сигналов разностной частоты W Wy-WQ VJo-(Wo-WJ W, , образованных в результате смешения в первом 2 смесителе периодической последовательности из N радиоимпульсов с выхода анализатора 1 длительностью каждого радиоимпульса Т, периодом повторения ТОЕР, среднкмй частотами заполнения WQ и начальными фазами М и периодической пocлeдoв aJгeльнocти из N радиоимпульсов с выхода первого полосового фильтра 4 (длительностью каждого радиоимпульса Т, периодом повторения ТПБР средними частотами заполнения Wj. и начальными фазами « %-%. При этом на выходе второго полосового фильтра 5 образуется сигнал, у которого фазовые члены смешиваемых сигналов Вычитаются а амплитудные перемножаются. Этот сигнал представляет собой периодическую последовательность из N радиоим пульсов длительностью каждого радиоимпульса Т, периодом повторения ТПЕР частотой заполнения и начальными фазами Jfii Jn-Jni Jii-(J i--Jo) Jo Таким образом, последовательность радиоимпульсов на выходе второго полосового фильтра 5 является когерентной с начальными фазами радиоимпульсов равными постоянной начальной фазе радиоимпульсов генератора 8 радиосигналов. Поскольку комплексные огибающие радиоимпульсов в периодических последовательностях, поступающих на входы первого 2 смесителя пропорциональны комплексным спектрам А(А)ехр соответствующих выборок из реализации s(t) стационарного эргодического случайного процесса, то когерентная периодическая последовательность радиоимпульсов с разностной частотой заполнения , образованная на выходе первого смесителя 2 и отфильтрованная при помощи второго полосового фильтра 5 имеет огибающие радиоимпульсов пр(порциональные выборочным оценкам Сц( JU t) спектральной плотности мощности случайного процесса, так как для сигнала с разностной частотой заполнения , выделенного посредством второго полосового фильтра 5, модули комплексных огибающих (пропорциональные амплитудным спектрам А звыборок) соответствующих радиоимпульсов в периоди.ческих последовательностях, посту|пающих на входы первого 2 смесителя, перемножаются, а их фазовые члены (пропорциональные фазовому спектру выборок) вычитаются один из другого и взаимно компенсируют друг друга.

д Однако, выборочные оценки С„(|йЪ) В„ спектральной плотности мощности В стационарного эргодического случайного процесса являются несостоятельными оценками, у которых : дисперсия (флуктуационная составляющая ошибки оценивания) стремятся к квадрату оцениваемой величины -при стремлении длительности Т выборки из реализации s{t) случайного процесса к бесконечности. Для получения состоятельной оценки спектральной плотности мощности случайного процесса (уменьшение дисперсии оценки при увеличении длительности Т

выборки) необходимо произвести усред5 ение по всем N выборочным оценкам Вп спектральной плотности мощности.

Для осуществления операции усреднения когерентная периодическая последовательность из N радиоимпульсов (длительностью Т каждый с периодом повторения Тпер, частотами заполнения W, начальными фазами Чо и с огибающими пропррционашьными выборочным оценкам В спектраль ной

плотности мощности)f полученная на выходе второго полосового 5 фильтра поступает на сигнальный вход блока 6 усреднения оценок спектральной плотности мощности. Блок 5 усреднег

5 НИН осуществляет когерентное накопление N радиоимпульсов с огибающими пропорциональными- выборочным оценкам Вм и деление суммы на число накопленных импульсов N в интервалы

0 времени t,равные ЫТцЕР ,EP+T. Для этого на второй вход блока 6 усреднения оценок спектральной плотности мощности в момент времени Tni NTnEp со второго выхода блока 9

управления поступает прямоугольный видеоимпульс длительностью Т (фиг.4д)7определяющий интервал времени, в течение которого .результат усреднения выдается с выхода блока 6 усреднения оценок спектральной

0 плотности мощности и поступает на вход выходного аналогового анализатора 7 комплексного спектра. На третий вход блока б усреднения оценок спектральной плотности мощности поступает ступенчатое напряжение (фиг.4в), величина которого задает необходимый коэффициент деления п 1,2,3,,,.N в каждом периоде Т ПЁР. Таким образом блок 6 усреднения оцел нок спектральной плотности мощности выполняет операцию вычисления выборочной сглаженной оценки спектральной плотности мощности GM(At) . Выборочная сглаженная оценка спектральной плотности мощности D

5 является состоятельной.Ее дисперсия уменьшена по сравнению с выборочной оценкой спектральной плотности мощности Вц приблизительно B;N раз..

50

Такая операция усреднения, использующая разбиение, исходной реализации s(t) стационарного эргоди- ческого.случайного процесса на N выборок длительностью Т, вычисление

55 по каждой выборке выборочной оценки ён спектральной плотности мощности случайного процесса и усреднения N выборочных оценок В для получения выборочной сглаженной оценки спектральной плотности .мощности D эквивалентна сглаживанию выборочной оценки Gf, ywt) спектральной плотности мощности, полученной по выборке длительностью Т с помощью спектрального окна Бартлетта.

Таким образом, получаем состоятельную оценку D спектральной плотности мощности по выборке с эквивалентной длительностью,равной NT. Выбирая достаточно большим-; число выборок N, по которым производится усреднение выборочных оцено спектральной плотности мощности Ви можно сделать дисперсию выборочной сглаженной оценки D спектральной плотности мощности очень малой.

Выходной сигнал блока 6 усреднения представляет собой радиоимпульс с частотой заполнения W, а его огибающая соответствует выборочной сглаженной оценке D спектрал1 ной плотности мощности случайного процесса. Этот выходной сигнал блока 6 усреднения оценки спектральной плотности мощности поступает на сигнальный вход выходного аналогового анализатора 7 комплексного спектра, период работы которого определяется запускающими импульсами с периодом следования NTnep, поступающими на управляющий вход анализатора 7 со второго выхода блока 9 управления (фиг.4г). Анализатор 7 комплексного спектра выполняет преобразование Фурье выборочной сглаженной оценки D спектральной -плотности мощности случайного процесса, поэтому статистическая точность оценки автокорреляционной функции, получаемой на выходе анализатора 7 (при такой обработке случайного процесса) пошлиается по сравнению с известным в N раз (в N раз уменьшается дисперсия), так как длительность эквива-, лентной выборки, обрабатываемой в предлагаемом устройстве, равна NT.

Блок 6. усреднения оценок.спектральной плотности мощности может быть реализован на базе известного рециркулятора с управляемым аттенюатором на выходе (фиг. 2 ).

Работа такого блока 6 усреднения оценок с,пектрашьной плотности мощности происходит следующим образом.

При поступлении на вход сумматора 11 (фиг.2) первого импульса из когерентной периодической последовательности N радиоимпульсов длительностью Т кгикдый, периодом повторения Т ПЕР, частотами заполнения начальными фазами 0 и огибающими,пропорциональными выборочным оценкам Ъ„ сйектральной- плотности MOotHOCTR случайного npckiescca, этот радиоимпульс проходит на вьЬсод суьматора 11 и через 12, линию 14 задержки с временем задержки у равиьм Tntf-и компенсирующий 15 усилитель поступает на второй вход сумматора 11. Приэтом радиоимпульс совпадает во времени и по фазе со вторым радиоимпульсом последовательности и когерентно су1« ируется с ним. Этот процесс последовательного суммирования (накопления) амплитуды радиоимпульсов в сумматоре 11 продолжается до тех пор, пока на вход сумматора 11 поступают когерентные радиоимпульсы. При поступлении на вход сумматора 11 N-ro радиоимпульса когерентной периодической последовательности с третьего выхода блока 9 управления на вход коммутатора 12 в момент времени ТяЕ ЫТпер. поступает видеоимпульс длительностью Т (фиг.4д). При этом

Q коммутатор 12 разрывает цепь обратной связи рециркулятора на время, равное Т,и замыкает цепь, по которой суммарный сигнал поступает на управляе1ллй 13 аттенюатор. С четвертого выхода блока 9 управления на

5 управляеколй аттенюатор 13 поступает ступенчатое напряжение (фиг.4в), алшлитуда NUj| которого в момент времени t NTnEp определяет коэффициент деления управляемого 13 аттенюатора.

0 На выходе последнего получается .радиоимпульс длительностью Т, частотой заполнения W, начальной фазой fo и огибающей, соответствующей выборочной сглаженной оценке D спектральной

5 плотности мощности стационарного зргодического случайного процесса. Следует отметить, что блок б усреднения оценок спектральной плотности мойшости, реализованный по рассмотренной схеме (т.е. на базе рецирку лятора) работает при условии, что коэффициент усиления в петле обратной связи рециркулятора, состоящей из сумматора 11, коммутатора 12, линии задержки 14 и компенсирующего

5 усилителя 15 равен . Но при этом происходит возбуждение рециркулятора, поэтому следует иметь коэффициент усиления в цепи обратной связи как можно более близким к единице, но

0 меньше ее. Если , то суммирование входных радиосигналовпроисходит с экспоненциальной весовой функцией. Однако при значениях коэффициентов усиления в цепи обратной связи,очень мало отличающихся от единицы (К 0,999) можно считать, что на начальном этапе накопления суммирование происходит по линейному закону и ограничивается соответствующим числом накопленных радиоимпульсов.

0 Достоинством такого блока усреднения, реализованного на базе известной схемы рециркулятора с управляеким аттенюатором на выходе, является простота его конструкции, а,

5 следовательно, технологичность из.готовления.

Блок 6 усреднения оценок спектральной плотности мощности может быть выполнен также на основе анаij лого-цифровых и цифроансшоговых преобразователей (АЦП и ЦАП) и цифрового фильтра, выполняющего .функции задержки кодов соответствующих отсчетным значениям выборочных оценок

5 спектральной плотности мощности,

суммирования этих кодов и деления на величину, равную числу слагаемых (т.е. цифровой фильтр должен осуществлять операции суммирования и усреднения), АЦП и ЦАП выполняют преобразование аналоговой формы сигнала в и обратно. Так как сигнал навыходе второго полосового 5 фильтра имеет вид радиоимпульса, то на входе аналого-цифрового блока 6 усреднения необходимо выделить огибающую сигнала, что может быть осуществлено при помощи синхронного детектора. Для заполнения усредненной огибающей радиочастотой необходимо на выходе аналого-цифрового блока 6 усреднения ввести балансный модулятор.

Преимуществом цифрового блока усреднения оценок спектргшьной плот- ности мощности является возможность осуществления линейного усреднения по сколь угодно большому числу выборочных оценок спектральной плотности мощности. Однако такая реализация блока усреднения имеет достаточно сложную конструкцию.

Одна из возможных функционошьных схем блока 9 управления приведена на фиг.3. Блок 9 управления содержит кварцевый генератор 16 гармонических колебаний с частотой (фиг.4а) , к выходу генератора подключен усилитель - ограничитель 17 с дифференцирующей цепью на выходе. Выход усилителя-ограничителя 17 соединен со счетчиком 18 импульсов, который обладает регулируелв 1М коэффициентом деления частоты, повторения импульсов, что позволяет выбирать этот коэффициент в.соответствии с требуемой статистической точностью оценок автокор1 еляционной функции и спектральной плотности мощности, т.е. определять число N усредняекых выборочных оценок спектргшьной плотности мсщности, К выходу усилителя-ограничителя 17 подключен также вход cxei«i формирования 19 ступенчатого напряжения,т.е. на вход счетчика 18 нАшульсов и схеки формирования 19 ступенчатого напряжения поступают видеоимпульсы с периодом повторения Тпср (фиг.4б) . Эти же видеоимпульсы запускают входной аналоговый анализатор 1 комплексного спектра (фиг.З) и генератор 8 радиосигналов с постоянной начальной фазой. На выходе схемы формирования 19 ступенчатого напряжения формируется сигнал с амплитудой NU/ (фиг.4в}, которое подается на вход управляемого аттенюатора. Амплитуда этого напряжения определяет необходимей коэффициент деления ,2,3,...N в каждый период повторения Т ПЕР Сигнал с выхода счетчика импульсов (фиг.4г) с периодом п увторения ЫТлЕР поступает иа управляющий вход аналогового анализатора 7 (фиг.З), а также на вход генератора 20 видеоимпульсов (мультивибратор, блокинг-генератор и т.д.) который формирует положительные видеоимпульсы длительностью Т (фиг.4д), 5 период следования этих импульсов равен NT ПЕР . Задним фронтом этих видеоимпульсов схема формирования 19 ступенчатого напряжения приводится в исходное состояние за время восстановления TO.

Описываемое аналоговое устройство определения спектральной плотностью мощности и автокорреляционной функцией случайных процессов отличается

5 от данного повышенной статистической точностью определения автокорреляционной функции и спектральной плотности мощности уэкополосных стационарных эргодических случайных проQ цессов и получает две состоятельные оценки (оценку автокорреляционной функции и оценку спектральной плотности мовдаости) в отличие от данного, где состоятельной была лишь оценка автокорреляционной функции.

Кроме того, достоинством предлагаемого устройства является и то, что в нем для каждого конкретного случая,задаваемое в блоке управления необходимое число усредняемых выборочных оценок спектральной плотности мощности, можно получать требу:емую статистическую точность оценок спектральной плотности мощности и автокорреляционной функции случайного процесса.

Данное устройство может быть использовано в радиоизмерительной технике для оценки характеристик стационарных эргодических случайных прод цессов, а именно в радиолокации и связи для оптимального приема шумоподобных сигналов или оценки статистических характеристик атмосферных помех в полосе работы радиолокационной станции (РЛС) или системы

$ связи. Даниое устройство по сравнению с известным позволяет более точно оценить спектральную плотность мощности и автокорреляционную функцию шумовой помехи в полосе работы РЛС,

O что в конечном счете, дает возможность обеспечить лучшее подавление этой помехи при обработке сигналов в приемном устройстве РЛС.

55

Формула изобретения

1. Аналоговое устройство для определения спектральной плотности и автокорреляционной функции случайного процесса, содержаще.е два анализатора комплексного спектра, информационный вход первого из которых является входом устройства, а выход подключен к первому входу первого смесителя, второй вход которого

через полосовой фильтр подключен к выходу второго смесителя , первый вход К9торого соединен с генератором радиосигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности в устройство введены второй полосовой фильтр, блок усреднения оценок спектральной плотности и блок управления, первый выход которого подключен ко входу генератора радиосигнала и к управляющему входу первого анализатора комплексного спектра, второй выход соединен с управляющим входом второго анализатора комплексного спектра, третий и четвертый выходы блока управления подключены соответственно к первому и второму управляющим входам блока усреднения оценок спектральной плотности, выход которого соединен с информационным входом второго анализатора комплексного спектра, а вход блока усреднения оценок спектральной плотности подключен к.выходу второго полосового фильтра, вход которого соединен с выходом первого смесителя, второй вход второго смесителя подключен к выходу первого анализатора комплексного спектра;

2. Устройство по П.1, о т ли чающееся тем, что блок упраления содержит счетчик с переменным коэффициентом деления, генератор видеоимпульсов, блок формирования ступенчатого напряжения и последовательно соединенные кварцевый генератор и усилитель-ограничитель, 5 выход которого является первым выходом блока управления и подключен к первому входу блока формирования ступенчатого напряжения и ко входу счетчика с переменным коэффициентом деления, выход которого является вторым выходом блока управления и подключен ко входу генератора видеоимпульсов, вход которого является третьим выходом блока управления и 5 подключен ко второму входу блока формирования ступенчатого напряжения, выход которого является четвертым выходом блока управления.

Q Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Балл Г.А. Аппаратурный корреляционный анализ случайных процесМ., Энергия

1968, С.54сов . 5 55.

2. Авторское свидетельство СССР № 514300, кл. G Об G 7/19, 1976 (прототип).