Цифровой коррелометр Советский патент 1982 года по МПК G06F17/15 

1

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть использовано для построения многоканальных коррелометров случайных стационарных эргодических сигналов с произвольными законами распределения.

Известен многоканальный коррелометр tипa значение-знак, содержащий аналого-цифровой преобразователь, дешифратор, блок сравнения и сумматбр. Недостатком такого коррелометра является относительно низкая точность измерений при малой разрядносЧи аналого-цифрового преобразователя 1}

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является коррелометр содержащий генератор вспомогательного сигнала, компаратор, регистр сдвига, сумматоры, аналого-цифровой преобразователь t lНедостатком известного коррелометра является невысокая точность измерений при малой разрядности выходного кода аналого-цифрового преобразователя. Повышение точности преобразования аналог-код связано со значительным усложнением аналого-цифрового преобразователя и ..снижением быстродействия коррелометра.

Цель изобретения - повышение точ10ности, т.е. уменьшение статистической погрешности при том же времени ; измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой коррелометр, содержа15щий аналого-цифровой преобразователь, вход которого является первым входом коррелометра, первый генератор вспомогательного сигнала, -регистр сдвига, первый компаратор, пepJЫй вход котоМрого является вторым входом коррелометра, второй вход подключен к выходу первого генератора вспомога тельного сигнала, а выход - к входу реJ9гистра сдвига, дешифратор, первый вход которого подключен к первому ин формационному выходу аналого-цифрового преобразователя, сумматоры, генератор таковых импульсов, выход которого соединен с управляющими вхо дами аналого-цифрового преобразователя, регистра сдвига и сумматоров, первые знаковые входы сумматоров под ключены к знаковому выходу аналогоцифрового преобразователя, вторые знаковые входы - к соответствующим выходам регистра сдвига, а информационные входы - к выходу дешифратора, введены дополнительный сумматор, второй генератор вспомогательного сигнала и второй компаратор, первый вход которого соединен с первым входом коррелометра, второй вход - с вы ходом второго генератора вспомогательного сигнала, третий вход - со вторым информационным выходом аналого-цифрового преобразователя, а выход второго компаратора подключен ко второму входу дешифратора, третий вход которого через дополнительный сумматор подключен к первому информационному выходу аналого-цифрово го преобразователя. На фиг. 1 изображена структурная схема коррелометра; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства. Коррелометр содержит аналого-цифровой преобразователь 1, первый 2 и второй 3 генераторы вспомогательного сигналов, первый 4 и второй 5 компараторы, регистр 6 сдвига, сумма торы 7 генератор 8 тактовых импульсов, дешифратор 9 и дополнительный сумматор 10. Первый вход коррелометра подключен к информационному входу аналогоцифрового преобразователя 1 и первом входу второго компаратора 5- Второй вход устройства соединен с первым входом первого компаратора А, второй вход которого подключен к выходу первого генератора 2 вспомогательного сигнала, а выход - к информационному входу регистра 6 сдвига. Второй вход второго компаратора 5 соединен с выходом второго генератора 3 вспомогательного сигнала, третий вход со вторым информационном выходом ана лого-цифрового преобразователя 1, а выход - со вторым входом дешифратора 9, первый вход которого подключен к первому информационному выходу аналого-цифрового преобразователя непосредственно, а третий вход - через дополнительный сумматор 10. Информационные входы сумматоров 7 соединены с выходом дешифратора 9, первые знаковые входы со знаковым выходом аналого-цифрового преобразователя 1, вторые знаковые входы - с соответствующими выходами регистра 6 сдвига., а управляющие входы подключены к выходу генератора 8 тактовых импульсов и управляющим входам регистра 6 сдвига и аналого-цифрового преобразователя 1 . Устройство работает следующим образом. Входной случайный центрированный сигнал у (it) сравнивается в первом компараторе k с выходной величиной первого генератора 2 вспомогательного сигнала g,(t). Сигнал g.(t) равномерно распределен на интервале f-А,А. С выхода компаратора на регистр 6 сдвига поступает знаковая функция 1, если у - g. 7 О (О, если у - g :f О В регистре 6 сдвига информация на один разряд импульсами с частотой следования , приходящих на управ-L ляющий вход регистра 6 сдвига с выхода генератора 8 тактовых импульсов. На вторые знаковые входы сумматоров 7с соответствующих выходов регистра 6 сдвига поступают CIV+K значения сигнала Q(t) в моменты времени t(i+K), где ,1 - (N-1)-номер цикла вычисления, ,1...(L-1) - номер выхода регистра 6 сдвига, L - количество определяемых ординат оценки корреляционной функции. В моменты времени на первом и втором информационных выходах аналого-цифрового преобразователя 1 формируются соответственно коды H-i и Е/, где В шаг квантования уровня входного сигнала, М - такое целое число, при котором выполняется неравенство Bj -ig/х | В() , на знаковом выходе формируется знаковая функция i1, если X 7 О О, если $ О 8дополнительном сумматоре 10 к значению h прибавляется единица. Второй генератор 3 вспомогательного сигнала формирует сигнал g(t) равномерно распредеяенны11 на интервале

(OB.) и статистически независимый от сигналов xCt),yrt) и g(t), напримео пилообразное напряжение (фиг. 2). Сигнал ) поступает на второй вход второго компаратора 5 в котором формируется переменная 1, если -1 to, если U - - 2. па первый второй и третий входы дешифратора 9 поступают соответствен но сигналы , (.п +). В дешифраторе 9 формируется код (И;|+с -), который поступает на информационный вход сумматоров 7- ЕслиО +ц то соответствующий сумматор 7 работает в режиме сложения и значение ( ) прибавляется к содержимому этого сумматора, в противном случае код() вычитывается из содержимого сумматора. За N циклов вычисления в суммато рах 6 сформируются суммы N-rj .,)(-l) где ®- знак сложения по модулю 2. Для получения к -ой ординаты оцен ки взаимной корреляционной функции сигналоз x(t) и у (t) достаточно зна чение Sj умножить на коэффициент про порциональности RVM(«|)BINKВведение несложных элементов (дополнительный сумматор, второй генера тор вспомогательного сигнала и второй компаратор) и новых соединений выгодно отличает предлагаемый коррелометр от известного, так как значительно повышает точность измерения при одинаковом времени анализа и оди наковой частоте импульсов генератора тактовых импульсов.Оценка взаимной корреляционной функции, определяемая при помощи известного коррелометра является смещенной и состоит из двух слагаемых, первое из которых равно аналоговой оценке взаимной корреляционной функции, а второе слагаемое определяется операцией квантования сигнала x(t) по уровню, в предлагаемом коррелометре второе слагаемое при увеличении N стремится к нулю, так как в пределах каждого шага кван тования производится сравнение анализируемого сигнала x(t) со вторым вспомогательным сигналом g«(t), то есть в предлагаемом коррелометре определяется несмещенная оценка взаимной корреляционной функции. Формула изобретения Цифровой коррелометр, содержащий аналого-цифровой перобразователь, вход которого является первым входом коррелометра. Первый генератор вспомогательного сигнала, регистр сдвига, первый компаратор, первый вход которого является вторым входом коррелометра, второй вход подключен к выходу первого генератора вспомогательного сигнала, а выход - к входу регистра сдвига, дешифратор, первый вход которого подключен к первому информационному выходу аналого-цифрового преобразователя, сумматоры, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя,регистра сдвига и сумматоров, первые знаковые входы сумматоров подключены к знаковому выходу аналого-цифрового преобразователя,вторые знаковые входы - к соответствующим выходам регистра сдвига,а информационные входы - к выходу дешифратора, отли чающййсятем, что, с целью повышения точности измерения, в коррелометр введены дополнительный сумматор, второй генератор вспомогательного сигнала и второй компаратор, первый вход которого соединен с первым входом коррелометра, второй вход - с выходом второго генератора вспомогательного сигнала, третий вход - со вторым информационным выходом аналого-цифрового преобразователя, выход второго компаратора подключен к второму входу дешифратора, третий вход которого .через дополни-у тельный сумматор подключен к первому информационному выходу андлого-цифрового преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № tt22010, кл. . G06 F. 15/336, 1971. 2.Мирский Г. Я. Атаратурное опг ределение характеристик случайных процессов. М., Энергия. 1372, с. 190-200 (прототип .

фиг. f

lx((}l,92(t)

lx(t)l

(h(ti

|1-У| t Т

у/

фиг. г

/