Коррелометр Советский патент 1981 года по МПК G06G7/19 

(54) КОРРЕЛОМЕТР

Изобретение относится к. вычислит ной технике и мохлет применяться при измерение функций взаимной корреляции двух стационарно связанных случайных сигналов временной задержки и схем умножения. Известен многоканальный коррелометр, содержащий генератор функций Уолша, биполярные ключи в каждом канале, подключенные через инте граторы ко входам сумматора, связанного с программным блоком, схему умножения, одним входом подключенную к источнику одного из выходных сигналов, а другим к фильтру йизких частот, дополнительный биполярный ключ, соединенный основным входом с источников второго входного сигнала, а выходом подключенный к фильтру низких частот i. Недостатком этого устройства является сложность конструкции из-за наличия программного устройства, за дающего масштабные коэффициенты. Известен коррелометр содержащий биополярные ключи, интеграторы, генератор функций Уолша, генератор сдвинутых функций Уолша и генератор импульсов Czl. Недостаток его состоит в том, что он предназначен для-вычисления автокорреляционных функций. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей коррелометра за счёт вычисления взаимных .корреляционных функций. Поставленная цель достигается тем, что в коррелометр, содержащий интеграторы, многовходовой сумматор, первую и вторую группы биполярных ключей, первые входы биполярных ключей первой группы объединены и являются первым входом коррелометра , первые входы биполярных ключей второй группы объединены и являются вторым входом коррелометра, вторые входы биполярных ключей первой группы объединены и подключены к выходу генератора функций Уолша, вторые входы биполярных ключей второй группы объединены и подключены к генератору сдвинутых функций Уолша, входы генераторов функций Уолша объединены и подключены к выходу генератора импульсов. Введены блоки вычитания квадраторы, двухвходовые сумматоры и блоки управления, выход каждого биполярного ключа первой группы соединен с первыми входами соответству лцего блока вычитания и двухвходового сумматора, выход каждого бипо лярного ключа второй группы подключен ко вторыгд входам соотвбтствуюцего блока вы гитания и двухвходрвого су лматора, выход каждого бл вычитания через еоответствукяцие по ледовательно соединенные интегратор и квадратор додключен к соотве ству1ядему инвертиру|эдему входу мно говходового сумматора, выход каждого двухвходового cy /Iмaтopa соединен через соответствующие послед вательно соединенные интегратор и квадратор с соответствующим неинвертируюгдим входом многовходового сумматора, вход блока управления подключен к выходу генератора импульсов, а выход - ко входам сброса интеграторов. Блок управления коррелометра содержит многовходовой элемент ИЛИ-НЕ, элемент И, инвертор и счетчик, вход которого объединен со входом инвертора и является входом блока управления, выход инвертора соединен с первым входом элемента И, выход которого является выходом блока управления разрядные вьисоды счетчика подключены к соответствующим входам мно.говходового элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен ко втором входу элемента И. Взаимная корреляционная функция двух стационарных случайных сигна лов X(t) и у(t) определяется, как тг Н ExCt)v(fc+f) Ъ-О или в матричной форме у представляет собой циркулянтну матрицу, каждый k-й столбец которо ,1 , .;. N-1) определяется произведением k-oro оператора сдвига MI на вектор-столбец процесса у. Тогда () можно записать в виде MM-J у J иг1 JМ Следует отметить, что М М Для N k преобразование - произведение матр цы Уолша W на обратную ей W лучим г - L KV N .MK- yj Тогда с учетом соотношения W W, (З)можно записать в виде Как видно из (4), для вычисления k-ой ординаты взаимной корреляционной . функции RX (t) необходимо умножить вектор-строку коэффициентов преобразования Уолша процесса x(t) на k-й вектор-столбец коэффициентов преобразования Нц. На фиг.1 представлено предлагаемое устройство, блок-схема. Она содержит первую 1 и вторую 2 группы биполярных ключей, генератор 3 функций Уолша и генератор 4 сдвинутых функций Уолша, выходы которых соединены с управляющими входами биполярных ключей первой и второй групп соответственно, двухвходовые сумматоры 5 и блоки 6 вычитания, квадраторы 7, выходы которых соединены с прямыми и инверсными вхо-, дами многовходового сумматора 8, интеграторы 9, генератор 10 импульсов и блок 11 управления, первый выход которого соединен со входами генераторов 3, 4 функций Уолша, а второй со входами сброса интеграторов 9. Работа устройства происходит следующим образом. На аналоговые входы биполярных .ключей первой и второй группы биполярных ключей соответственно поступают в виде аналоговых напряжений иccлeдye лыe процессы x(t) и y(t). Одновременно на управляющие входы биполярных ключей с выходов генераторов 3, 4 поступают напряжения, изменяющиеся по закону функций Уолша,.в результате чего в ключах 1 и 2 происходит или пов- орение входного напряжения, если на управляющем входе присутствует напряжение, или инвертирование, если напряжение на управля1:ядем входе равно нулю. Преобразованные таким образом напряжения с выходов ключей 1 и 2 поступают на входы двухвходовьох сумматоров 5 и блоков 6 вычитания, выходные сигналы которых интегрируются на интеграторах 9 и далее возводятся в квадрат в квадраторах 7 и поступают на йходы вькодного сум матора. Напряжение с выходов квадраторов , входы которых соединены с выходами интеграторов, связанных с блоками вычитания 6, соединены синвертирующими входами сумматора а выходы квадраторов , входы которы соединены с выходами интеграторов, связанных с суматорами 5, соединен с неинвертирующими входами выходного сумматора 8. Такое преобразование происходит в течение времени где TO интервал задания функций Уолша. По окончании времени на выходе выходного сумматора 8 присутствует напряжение, пропорцио нальное значению функции взаимной корреляции Rxy (О). По команде блока 11 управления начинается следую щим этап вычисления (t)- По это .команде интеграторы 9 устанавливататся в, ноль. Генератор 3 функций Уолиа вырабатывает полный набор функций Уолыа, а генератор 4 сдвинутых функций Уолта вырабатывает функции Уолша, сдвинутые на время uFsfS- . После операций интегрирован измерения и вычитания, возведения квадрат и суммирования в выходном сумматоре 8 опять по окончании вре мени Тр5 на выходе выходного суммат В присутствует напряжение, пропорционсшьно.е соответствукяцему значению функции взаимной корреляции (ФВК). Аналогичным образом происходит вычисление остальных значений ФВК. Генератор сдвинутых функций Уолша представляет собой обычную схему г нератора функций Уолша, состоящую из двоичного счетчика и схем сложе ния по модулю 2, в которой двоичный счетчик работает не на вычитание, а на сложение, в результате чего по окончании каходого периода TO осуществляется сдвиг функции на TO/N . Блок управления (фиг.2) предста ляет собой двоичный счетчик 12 и группу многовходовых элементов ИЛИ-НЕ 13, инвертор 14 и элемент И 15. По окончании каждого Тд он сбрасывает интеграторы 5 и б в ноль . Описанное устройство является достаточно простым и расширяет функ циональные возможности известного. Формула изобретения 1. Коррелометр, содержащий интеграторы, многовходовой сумматор, первую и вторую группы биполярных ключей, первые входы биполярных клю чей первой группы объединены и являются первыг4 входом- коррелятора, первые входы биполярных ключей второй группы объединены и являются вторым входом коррелометра, вторые входы биполярных ключей первой группы объединены и .подключены к выходу генератора функций Уолша, вторые входы биполярных ключей в горой группы объединены и подключены к выходу генератора сдвинутых функций Уолша,входы генераторов функций Уолша объединены и подключены к вы- . ходу генератора импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет вычисления, функций взаимной корреляции, в коррелятор введены блоки вычитания, квадраторы, двухвходовне суглматоры и блок управления, выхбд каходого биполярного ключа первой группы соединен с первыми входами соответствуетцего блока вычитания и двухвходового сумматора, выход каждого биполярного ключа второй группы подключен ко вторым входам соответствующего блока вычитания и двухвходового сумматора, выход ка)хдого блока вычитания через соотвртствувдие последовательно сое.диненные интегратор и квадратор подключен к соответствующему инвертирующему входу многоЕхходового сумматора, выход каждого двухвходового сумглатора соединен через соответствующие последовательно соединенные интегратор и квадратор с соответствующим неинвертирующим входом многовходового сумматора, вход блока управления подключен к выходу генератора импульсов, а выход - ко вхо.дам сброса интеграторов. 2. Коррелометр по п .-1, о т л и чающийся тем, что блок управления содержит многовходовый элемент .ИЛИ-НЕ, элемент И, инвертор и счетчик, вход которого объединен со ВХОДОМ инвертора и является входом блока управления, выход инвертора соединен с первым входом элемента И, выход которого является выходом блока управления, разрядные выходы счетчика подключены к соответствующим входс1М многовходового элемента ИЛИ-НЕ, выход которого подключен ко. второму входу элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 383071, кл. G Об G 7/52, 1971. 2.Романюк Р.А.. Построение коррелометра на отрогональных фильтрах Уолша. Труды VII Всесоюзного симпозиума по методам представления и аппаратурному анализу случайных процессов, ; Секция IV. Таганрог-Ленинград, 1974, с. 28-31 (прототип).. X(t)

y(t)o . «

Ю

. i.

Rxuft:)

.O

.-J r