RU1777160C - Device for determining static characteristics of random processes - Google Patents

Device for determining static characteristics of random processes

Info

Publication number
RU1777160C
RU1777160C SU894757964A SU4757964A RU1777160C RU 1777160 C RU1777160 C RU 1777160C SU 894757964 A SU894757964 A SU 894757964A SU 4757964 A SU4757964 A SU 4757964A RU 1777160 C RU1777160 C RU 1777160C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
amplifier
quadrator
gain
Prior art date
Application number
SU894757964A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Дмитриевич Гладунов
Original Assignee
Государственный союзный сибирский научно-исследовательский институт авиации им.С.А.Чаплыгина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственный союзный сибирский научно-исследовательский институт авиации им.С.А.Чаплыгина filed Critical Государственный союзный сибирский научно-исследовательский институт авиации им.С.А.Чаплыгина
Priority to SU894757964A priority Critical patent/RU1777160C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1777160C publication Critical patent/RU1777160C/en

Links

Landscapes

  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  дисперсии, третьего и четвертого кумул нтов и определени  коэффициентов асимметрии и эксцесса. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет измерени  третьего и четвертого кумул нтов и определени  коэффициента асимметрии. Измерение дисперсии процесса производитс  с использованием нулевого модул ционного метода по эталонному гауссовскому шуму следующей совокупностью элементов с соответствующими св з ми: коммутатор 1 , усилитель 2 с измен ющимс  знаком коэффициента усилени , сумматор 7, квадратор 8, блок 10 умножени , центрирующий фильтр 13, усилитель напр жени  16, генератор шума 4, усилитель 3 с регулируемым коэффициентом усилени , генератор тактовых импульсов 5. Измерение кумул нтов основано на сравнении полных мощностей квадратично преобразованных эталонного шума и анализируемого процесса при равенстве их дисперсий на выходе второго квадратора 9. Выделение сигналов осуществл етс  синхронным детектированием сигнала, квадратора 9 с помощью блока умножени  12, центрирующего фильтра 15, блока умножени  11, центрирующего фильтра 14. Смещение нул  квадратора 8 заданием опорного напр жени  U позвол ет получить сигнал квадратора 9 с составл ющей, пропорциональной третьему кумул нту. Периодическое инвертирование сигнала в усилителе с измен ющимс  знаком коэффициента усилени  2 с частотой, в два раза меньшей частоты модул ции, позвол ет разделить при синхронном детектировании сигнала с выхода квадратора 9 сигналы, пропорциональные третьему и четвертому кумул нтов. Регистратор 17 преобразует в цифровой код сигналы, пропорциональные дисперсии, третьему и четвертому кумул нтам, определ ет коэффициенты асимметрии и эксцесса и производит индикацию полученных результатов . Опорные колебани  дл  синхронного детектировани  формируют генератором тактовых импульсов 5 и делителем тактовой частоты 6. 1 ил. (Л С VJ XI VI о The invention relates to measuring technique and can be used to measure dispersion, third and fourth cumulants and determine the asymmetry and excess coefficients. The purpose of the invention is to expand the functionality by measuring the third and fourth cumulants and determining the asymmetry coefficient. The dispersion of the process is measured using the zero modulation method according to the reference Gaussian noise with the following set of elements with the corresponding connections: switch 1, amplifier 2 with variable gain, adder 7, quadrator 8, multiplication unit 10, centering filter 13, amplifier voltage 16, noise generator 4, amplifier 3 with adjustable gain, clock generator 5. Measurement of cumulants is based on a comparison of the total powers of quadratically converted the reference noise and the analyzed process with the equality of their variances at the output of the second quadrator 9. The signals are extracted by synchronously detecting the signal, quadrator 9 using the multiplication unit 12, the centering filter 15, the multiplication unit 11, the centering filter 14. The zero offset of the quadrator 8 by setting the reference voltage The voltage U allows obtaining a signal of a quadrator 9 with a component proportional to the third cumulant. Periodic inversion of the signal in an amplifier with a changing sign of gain 2 with a frequency twice as low as the modulation frequency allows separation of signals proportional to the third and fourth cumulants when synchronously detecting the signal from the output of quadrator 9. The registrar 17 converts into a digital code signals proportional to the dispersion of the third and fourth cumulants, determines the asymmetry and excess coefficients, and displays the results obtained. The reference oscillations for synchronous detection are generated by a clock generator 5 and a clock divider 6. 1 il. (L C VJ XI VI o

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и можег быть использовано при исследовании и классификации случайных процессов дл  измерени  дисперсии , третьего и четвертого кумул нтов веро тностного распределени  случайного процесса, в том числе на фоне гауссов- ских помех, а также определени  коэффициентов асимметрии и эксцесса.The invention relates to measuring technique and can be used in the study and classification of random processes for measuring variance, the third and fourth cumulants of the probability distribution of a random process, including against a background of Gaussian interference, as well as determining the asymmetry and kurtosis coefficients.

Известно устройство дл  определени  статистических характеристик случайных процессов, содержащее квадратор, выходA device for determining the statistical characteristics of random processes, containing a quadrator, output

которого подключен к входу первого центрирующего фильтра и первому входу блока умножени , выход которого соединен с входом второго центрирующего фильтра, сумматор , инвертор, усилитель напр жени  и линейный усилитель с регулируемым коэффициентом усилени , управл ющий и информационные входы которого соединены соответственно с выходами усилител  напр жени  и первого центрирующего филь- тра, а выход - через инвертор подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с вторым входом блока умножени , выход второго центрирующего фильтра соединен с входом усилител  напр жени , а второй вход сумматора подключен к выходу квадратора, вход которого  вл етс  входом устройства.which is connected to the input of the first centering filter and the first input of the multiplication unit, the output of which is connected to the input of the second centering filter, an adder, an inverter, a voltage amplifier and a linear amplifier with an adjustable gain, the control and information inputs of which are connected respectively to the outputs of the voltage amplifier and the first centering filter, and the output through the inverter is connected to the first input of the adder, the output of which is connected to the second input of the multiplication unit, the output of the second centering The filter is connected to the input of the voltage amplifier, and the second input of the adder is connected to the output of a quad, the input of which is the input of the device.

В устройстве производитс  измерение дисперсии случайного процесса путем квадрировани  с последующим усреднением . Подстройкой уровн  сигнала, пропорционального дисперсии процесса , обеспечиваетс  его равенство значениюмощностипеременной составл ющей процесса после квадратора , По величине коэффициента преобразовани  сигнала, пропорционального дисперсии, определ етс  оценка коэффициента эксцесса, смещенна  на посто-  нную величину.The device measures the variance of a random process by quadration, followed by averaging. By adjusting the signal level proportional to the dispersion of the process, it is ensured that it is equal to the power value of the variable component of the process after the quadrator. The value of the conversion coefficient of the signal proportional to the dispersion determines the estimate of the excess coefficient, shifted by a constant value.

Недостатком данного устройства  вл етс  невозможность измерени  таких статистических характеристик, как третьего и четвертого кумул нтов, определ ющих, в частности, коэффициент асимметрии. Это не позвол ет использовать устройство дл  достоверной классификации случайных процессов, а также процессов, поступающих на вход устройства в аддитивной смеси с гауссовской помехой. Кроме того, устройство определ ет смещенное на посто нную величину значение коэффициента эксцесса, что также затрудн ет оперативную классификацию процессов.The disadvantage of this device is the inability to measure such statistical characteristics as the third and fourth cumulants, which determine, in particular, the asymmetry coefficient. This does not allow the use of the device for reliable classification of random processes, as well as processes entering the input of the device in an additive mixture with a Gaussian noise. In addition, the device determines the kurtosis coefficient shifted by a constant value, which also complicates the operational classification of processes.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению  вл етс  устройство дл  определени  статистических характеристик случайных процессов, содержащее квадратор, вход ко- торого  вл етс  входом устройства, а выход квадратора подключен к первому входу блока умножени  непосредственно, а через первый центрирующий фильтр - к информационному входу усилител  с регулируемым коэффициентом усилени , управл ющий вход которого соединен с выходом усилител  напр жени , вход которого подключен к выходу второго центрирующего фильтра, генератор тактовых импульсов, усилительjcThe closest in technical essence to the present invention is a device for determining the statistical characteristics of random processes, containing a quadrator, the input of which is the input of the device, and the output of the quadrator is connected directly to the first input of the multiplication unit, and to the information input through the first centering filter an amplifier with an adjustable gain, the control input of which is connected to the output of a voltage amplifier, the input of which is connected to the output of the second centering fil fast, clock, amplifierjc

измен ющимс  знаком коэффициента усилени  и коммутатор, первый информационный вход которого подключен к выходу квадратора, а второй информационный вход коммутатора соединен с выходом усилител  с регулируемым коэффициентом усилени , выход коммутатора подключен к второму входу блока умножени , выход которого соединен с информационным входом усилител  с измен ющимс  знаком коэффициента усилени , выход которого подключен к входу второго центрирующего фильтра, а управл ющие входы коммутатора и усилител  с измен ющимс  знаком коэффициента усилени  подключены к выходу генератора тактовых импульсов ,with a changing sign of the gain and the switch, the first information input of which is connected to the output of the quadrator, and the second information input of the switch is connected to the output of the amplifier with a variable gain, the output of the switch is connected to the second input of the multiplication unit, the output of which is connected to the information input of the amplifier with sign of the gain, the output of which is connected to the input of the second centering filter, and the control inputs of the switch and amplifier with a variable sign of the coefficient gain factors are connected to the output of the clock generator,

В данном устройстве реализуетс  измерение дисперсии случайного процесса путем квадрировани  и последующего усреднени . Сигнал, полученный возведением анализируемого процесса в четвертую степень, сравниваетс  в смежных временных интервалах работы устройства с сигналом , полученным умножением квадрата анализируемого процесса на составл ющую , пропорциональную дисперсии процесса . Подстройкой составл ющей, пропорциональной дисперсии, обеспечиваетс  равенство сигналов. По величине коэффициента преобразовани  составл ющей, пропорциональной дисперсии, производитс  определение статистической характеристики , пропорциональной смещенному значению коэффициента эксцесса.This device measures the variance of a random process by squaring and then averaging. The signal obtained by raising the analyzed process to the fourth power is compared in adjacent time intervals of the operation of the device with the signal obtained by multiplying the square of the analyzed process by a component proportional to the variance of the process. By adjusting the component proportional to the dispersion, equal signals are ensured. Using the magnitude of the conversion coefficient of the component proportional to the variance, a statistical characteristic is determined that is proportional to the offset value of the excess coefficient.

Недостаток устройства - невозможность измерени  кумул нтов третьего и четвертого пор дков и определени  коэффициента асимметрии, что не позвол ет достоверно классифицировать анализируемые процессы, особенно, когда они за- шумлены гауссовской помехой.A disadvantage of the device is the impossibility of measuring the cumulants of the third and fourth orders and determining the asymmetry coefficient, which does not allow one to reliably classify the analyzed processes, especially when they are noisy by Gaussian noise.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет дополнительного измерени  третьего, четвертого кумул нтов и определени  коэффициента асимметрии веро тностного распределени  случайного процесса .The aim of the invention is to expand the functionality by additionally measuring the third, fourth cumulants and determining the asymmetry coefficient of the probability distribution of the random process.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  определени  статистических характеристик случайных процессов, содержащее первый квадратор, первый и второй центрирующие фильтры, усилитель с регулируемым коэффициентом усилени , усилитель с измен ющимс  знаком коэффициента усилени , усилитель напр жени , первый блок умножени , коммутатор и генератор тактовых импульсов, причем выход первого квадратора соединен со входомThis goal is achieved in that in a device for determining the statistical characteristics of random processes, comprising a first quadrator, a first and second centering filters, an amplifier with a variable gain, a variable-gain amplifier, a voltage amplifier, a first multiplication unit, a switch and a generator clock pulses, the output of the first quad being connected to the input

первого сомножител  первого блока умножени , выход первого центрирующего фильтра соединен со входом усилител  напр жени , выход которого подключен ко входу задани  значени  коэффициента усилени  усилител  с регулируемым коэффициентом усилени , выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора , управл ющий вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, введены генератор шума, сумматор , второй и третий блоки умножени , второй квадратор, третий центрирующий фильтр, регистратор и делитель частоты, причем выход генератора шума подключен к информационному входу усилител  с регулируемым коэффициентом усилени , выход усилител  напр жени  соединен с входом регистрации дисперсии регистратора, вход первого блока умножени  подключен ко входу первого центрирующего фильтра, вход второго сомножител  первого блока умножени  объединен со входом первого сомножител  второго блока умножени , со входом делител  частоты и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход первого квадратора соединен со входом второго квадратора, выход которого подключен ко входу второго сомножител  второго блока умножени  и входу первого сомножител  третьего блока умножени , вход второго сомножител  которого объединен со входом задани  знака усилител  с измен ющимс  знаком коэффициента усилени  и подключен к выходу делител  частоты , выходы второго и третьего блоков умножени  через соответственно второй и третий центрирующие фильтры соединены со входами соответственно регистрации четвертого и третьего кумул нтов регистратора , вход первого квадратора подключен к выходу сумматора, первый вход которого  вл етс  входом задани  опорного напр жени  устройства, а второй вход соединен с выходом усилител  с измен ющимс  знаком коэффициента усилени , информационный вход которого подключен к выходу коммутатора, второй информационный вход которого  вл етс  информационным входом устройства.the first factor of the first multiplication unit, the output of the first centering filter is connected to the input of the voltage amplifier, the output of which is connected to the input of the gain value of the amplifier with an adjustable gain, the output of which is connected to the first information input of the switch, the control input of which is connected to the output of the clock generator pulses, a noise generator, adder, second and third multiplication units, a second quadrator, a third centering filter, a recorder and a frequency divider, etc. whereby the output of the noise generator is connected to the information input of an amplifier with a controlled gain, the output of a voltage amplifier is connected to the registration input of the variance of the recorder, the input of the first multiplication unit is connected to the input of the first centering filter, the input of the second factor of the first multiplication unit is combined with the input of the first factor of the second multiplication unit , with the input of the frequency divider and connected to the output of the clock generator, the output of the first quadrator is connected to the input of the second quadrator, the output to which is connected to the input of the second factor of the second multiplication unit and the input of the first factor of the third multiplication unit, the input of the second factor of which is combined with the input of the sign of the amplifier with the changing sign of the gain and connected to the output of the frequency divider, the outputs of the second and third multiplication units through respectively the second and the third centering filters are connected to the inputs of the registration of the fourth and third cumulators of the recorder, respectively, the input of the first quad is connected to the output of the adder a, the first input of which is the input of the reference voltage setting of the device, and the second input is connected to the output of the amplifier with a variable sign of the gain, the information input of which is connected to the output of the switch, the second information input of which is the information input of the device.

Введение новых элементов и соответствующих св зей позвол ет расширить функциональные возможности предлагаемого устройства за счет измерени , нар ду с такими статистическими характеристиками как дисперси  и коэффициент эксцесса, третьего и четвертого кумул нтов веро тностного распределени  анализируемого процесса и, на их основе, определение коэффициента асимметрии В отличии отThe introduction of new elements and corresponding relationships allows us to expand the functionality of the proposed device by measuring, along with such statistical characteristics as the dispersion and kurtosis coefficient, the third and fourth cumulants of the probability distribution of the analyzed process and, based on them, determining the asymmetry coefficient B differences from

моментов, третий и четвертый кумул нты  вл ютс  характеристиками, независимыми от дисперсии. Вследствие такой инвариантности упрощаетс  схема стабилизации диспер- сии в устройстве и погрешность измерени  дисперсии мало сказываетс  на оценках третьего и четвертого кумул нтов. Измерение кумул нтов в предлагаемом устройстве расшир ет его возможности, позвол   по этимmoments, the third and fourth cumulants are dispersion independent characteristics. Owing to such invariance, the dispersion stabilization scheme in the device is simplified and the error in measuring the dispersion has little effect on the estimates of the third and fourth cumulants. Measuring cumulants in the proposed device expands its capabilities, allowing for these

статистическим характеристикам обнаружить, выделить и классифицировать процесс на фоне аддитивной гауссовской помехи. По вл етс  возможность обнаруживать такие изменени  процесса, когда его мощность остаетс  посто нной.statistical characteristics to detect, isolate and classify the process against the background of additive Gaussian interference. It will be possible to detect such changes in the process when its power remains constant.

Измерение третьего и четвертого кумул нтов в предлагаемом устройстве основано на сравнении полных мощностей квадратично преобразованных эталонногоThe measurement of the third and fourth cumulants in the proposed device is based on a comparison of the total powers of the quadratically transformed reference

гауссовского шума и анализируемого случайного процесса, подаваемых на вход устройства в смежные одинаковые временные интервалы при равных значени х их дисперсий ,Gaussian noise and the random process being analyzed, applied to the input of the device at adjacent identical time intervals with equal values of their dispersions,

Обеспечение равенства дисперсий и измерение дисперсии анализируемого процесса осуществл етс  с использованием нулевого модул ционного метода измерени . Частота модул ции выбираетс  стандартной дл  модул ционного приема. Использу  известные соотношени  (см. А.Н.Малахов , Кумул нтный анализ случайных негауссовских процессов и их преобразований . М., Советское радио, 1978 г..Ensuring the equality of dispersions and measuring the variance of the analyzed process is carried out using a zero modulation measurement method. The modulation frequency is selected as standard for modulation reception. Using well-known relations (see A.N. Malakhov, Cumulative analysis of random non-Gaussian processes and their transformations. M., Soviet Radio, 1978.

стр.250...252), при произвольном виде плотности распределени  собственных шумов устройства, полные мощности сигналов после квадратичного преобразовани  с известным посто нным смещением 1Г можноp. 250 ... 252), with an arbitrary form of the distribution density of the device’s own noise, the full signal powers after a quadratic transformation with a known constant offset of 1 G can be

представить выражени ми: дл  эталонного центрированного стационарного гауссовского шумаrepresent by expressions: for a reference centered stationary Gaussian noise

4545

Л2 L2

Р - + 4uW3y + 4u4Dy + Dr) +P - + 4uW3y + 4u4Dy + Dr) +

+ 2(Dy + Dr)2 + (Dy + Dr) + (1a)+ 2 (Dy + Dr) 2 + (Dy + Dr) + (1a)

50fifty

дл  анализируемого центрированного стационарного процесса:for the analyzed centered stationary process:

Р A2{W4X + W4y + 4u(W3 + Л/з) +P A2 {W4X + W4y + 4u (W3 + L / s) +

4i/(Dx + Dy) + 2(DX + Dy)z +4i / (Dx + Dy) + 2 (DX + Dy) z +

2i22i2

+Px + Dy) + UT),+ Px + Dy) + UT),

(16)(sixteen)

где А - коэффициент передачи первого квадратора;where A is the transfer coefficient of the first quadrator;

А/зу. Л/4У - третий и четвертый кумул нты собственного шума:A / zu. L / 4U - the third and fourth cumulative noise of own noise:

Л/зх. Л/4Х - третий и четвертый кумул нты анализируемого процесса:L / s. L / 4X - the third and fourth cumulants of the analyzed process:

Dy, Dx,Dr-дисперсии собственного шума устройства, анализируемого процесса и эталонного гауссовского шума.Dy, Dx, Dr-dispersion of the intrinsic noise of the device, the analyzed process and the reference Gaussian noise.

При равенстве дисперсий эталонного гауссовского шума и анализируемого процессаWith the equality of the variances of the reference Gaussian noise and the analyzed process

Dr DxDr dx

(2)(2)

разность полных мощностей после первого квадратичного преобразовани  определ етс  выражениемthe difference in total powers after the first quadratic transformation is determined by the expression

dP A2(W4x + 4uW3x)dP A2 (W4x + 4uW3x)

(3)(3)

Таким образом, характеристики собственного шума произвольного вида не вход т в выражени  дл  разности полных мощностей . Сигнал, пропорциональный разности полных мощностей, выдел етс  в устройстве как посто нна  составл юща  после второго квадратичного преобразовани . Дл  разделени  составл ющих, пропорциональных четвертому W4X и третьему Л/зх кумул нтам , при заданном смещении и первого квадратичного преобразовани , используетс  периодическое, с частотой в два раза меньшей частоты модул ции, инвертирование входного анализируемого процесса. При этом третий кумул нт Wax мен ет знак, что позвол ет компенсировать слагаемое 4А при измерении четвертого кумул нта Л/4Х (см. выражение (3)) и синхронным детектором в отдельном канале выделить составл ющую 4А uWax пропорциональную третьему кумул нту Л/зх. При известном смещении и это позвол ет определить третий кумул нт Л/зх .Thus, the characteristics of the intrinsic noise of an arbitrary kind are not included in the expressions for the difference in total powers. A signal proportional to the difference in total powers is allocated in the device as a constant component after the second quadratic transformation. To separate the components proportional to the fourth W4X and the third L / C cumulants, at a given bias and the first quadratic transformation, a periodic inversion of the input process under analysis is used, with a frequency twice as low as the modulation frequency. In this case, the third cumulative factor Wax changes sign, which makes it possible to compensate for the term 4A when measuring the fourth cumulant L / 4X (see expression (3)) and select the component 4A uWax proportional to the third cumulant L / sx in a separate channel with a synchronous detector . With a known bias, this also makes it possible to determine the third cumulant L / sx.

На чертеже приведена структурна  схема предлагаемого устройства.The drawing shows a structural diagram of the proposed device.

Устройство содержит коммутатор 1, усилитель 2 с измен ющимс  знаком коэффициента усилени ,усилитель 3 с регулируемым коэффициентом усилени , генератор шума 4, генератор тактовых импульсов 5, делитель тактовой частоты 6, сумматор 7, первый 8 и второй 9 квадраторы, первый 10, второй 11 и третий 12 блоки умножени , первый 13, второй 14 и третий 15 центрирующие фильтры, усилитель напр жени  16, регистратор 17.The device comprises a switch 1, an amplifier 2 with a varying gain sign, an amplifier 3 with an adjustable gain, a noise generator 4, a clock generator 5, a clock divider 6, an adder 7, the first 8 and second 9 squares, the first 10, the second 11 and third 12 multiplication units, first 13, second 14 and third 15 centering filters, voltage amplifier 16, recorder 17.

Устройство содержит коммутатор 1, выполненный , например, на основе аналоговых коммутаторов в интегральном исполнении серии 590, или с использованием симметрирующих трансформаторов на длинных лини х и идентичных переключающих диодов. Второй информационный вход коммутатора 1  вл етс  входом устройства, а первый информационный вход подключенThe device comprises a switch 1, made, for example, on the basis of analog switches in the integral design of the 590 series, or using balancing transformers on long lines and identical switching diodes. The second information input of the switch 1 is the input of the device, and the first information input is connected

к выходу усилител  с регулируемым коэффициентом усилени  3. Управл ющий вход коммутатора 1 подсоединен к выходу генератора тактовых импульсов 5. Выход коммутатора 1 соединен с информационным входом усилител  с измен ющимс  знаком коэффициента усилени  2, вход задани  знака которого подключен к выходу делител  тактовой частоты 6. Усилитель с измен 0 ющимс  знаком коэффициента усилени  2 может быть выполнен, например, в виде последовательного соединени  симметрирующего трансформатора на длинных лини х, коммутатора (аналогичного рассмотренно5 му выше) и малошум щего усилител  с посто нным коэффициентом усилени  и требуемой полосой частот. В ыход усилител  с измен ющимс  знаком коэффициента усилени  2 через второй вход сумматора 7, вы0 полненного в виде управл емой по первому входу задаваемым опорным напр жением и схемы сдвига уровн  посто нной составл ющей сигнала, подключен к входу первого квадратора 8. Выход квадратора 8 соединенto the output of an amplifier with an adjustable gain 3. The control input of the switch 1 is connected to the output of the clock generator 5. The output of the switch 1 is connected to the information input of the amplifier with a variable sign of the gain 2, the sign reference input of which is connected to the output of the clock divider 6. An amplifier with a variable sign of gain 2 can be made, for example, in the form of a series connection of a balancing transformer on long lines, a switch (similar renno5 mu above) and a low noise amplifier with a constant gain factor and the desired frequency band. The output of the amplifier with a variable sign of the gain 2 through the second input of the adder 7, made in the form of a reference voltage controlled by the first input and a constant level component of the signal shifting circuit, is connected to the input of the first quadrator 8. The output of the quadrator 8 is connected

5 с входом второго квадратора 9 и со входом первого сомножител  первого блока умножени  10, вход второго сомножител  которого объединен со входом первого сомножител  второго блока умножени  11,5 with the input of the second quadrator 9 and with the input of the first factor of the first block of multiplication 10, the input of the second factor of which is combined with the input of the first factor of the second block of multiplication 11,

0 со входом делител  частоты 6 и подключен к выходу генератора тактовых импульсов 5. Выход первого блока умножени  10 подключен ко входу первого центрирующего фильтра 13, выход которого соединен со входом0 with the input of the frequency divider 6 and is connected to the output of the clock 5. The output of the first block of multiplication 10 is connected to the input of the first centering filter 13, the output of which is connected to the input

5 усилител  напр жени  16, выход которого подключен ко входу задани  значени  коэффициента усилени  усилител  с регулируемым коэффициентом усилени  3 и входом регистрации дисперсии регистратора 17,5, a voltage amplifier 16, the output of which is connected to the input of the gain value of the amplifier with an adjustable gain 3 and the dispersion registration input of the recorder 17,

0 Выход второго квадратора 9 подключен ко входу второго сомножител  второго блока умножени  11 и ко входу первого сомножител  третьего блока умножени  12, вход второго сомножител  которого соединен с0 The output of the second quadrator 9 is connected to the input of the second factor of the second block of multiplication 11 and to the input of the first factor of the third block of multiplication 12, the input of the second factor of which is connected to

5 выходом делител  тактовой частоты 6. Выходы второго и третьего блоков умножени  11, 12, через соответственно второй и третий центрирующие фильтры 14, 15 соединены со входами соответственно регистрации5 by the output of the clock divider 6. The outputs of the second and third blocks of multiplication 11, 12, through the second and third centering filters 14, 15, respectively, are connected to the inputs of the registration, respectively

0 четвертого и третьего кумул нтов регистратора 17. Квадраторы 8 и 9, одинаковые по схемному исполнению, могут быть выполнены , например, на базе широкополосных аналоговых перемножителей в интеграль5 ном исполнении, или с использованием балансных модул торов на диодах с квадратичной характеристикой, например, обращенных, и симметрирующих трансформаторах на длинных лини х. Все блоки умножени , как и все центрирующие фильтры0 of the fourth and third cumulators of the recorder 17. Squared 8 and 9, identical in circuit design, can be performed, for example, on the basis of broadband analog multipliers in the integrated design, or using balanced modulators on diodes with a quadratic characteristic, for example, inverted , and balancing transformers on long lines x. All multiplication blocks, like all centering filters

идентичны друг другу. Блоки умножени  могут быть выполнены на базе интегральных перемножителей или балансных модул торов , а центрирующие фильтры - как фильтры низких частот на базе активных RC структур. Усилитель напр жени  16 может быть выполнен на стандартных операционных усилител х в интегральном исполнении . Генератор тактовой частоты 5  вл етс  стандартным генератором пр моугольных колебаний, выполненным на интегральных цифровых микросхемах, и генерирует стабильное по частоте и уровню пр моугольное колебание со скважностью равной двум. Делитель тактовой частоты 6 также выполнен на цифровых микросхемах и осуществл ет деление основной тактовой частоты в два оаза. В качестве генератора шума 4, выход которого подключен к информационному входу усилител  с регулируемым коэффициентом усилени  3, может использоватьс  либо стандартный источник шума, либо генератор на основе цифровых генераторов псевдослучайных последовательностей (М- последовательностей), нагруженных фильтрами низких частот. Период повторени  последовательности должен быть много больше времени измерени  статистических характеристик анализируемого процесса. Усилитель с регулируемым коэффициентом усилени  3 представл ет собой малошум щий усилитель со стабилизированным коэф- фициентом усилени , нагруженный линейным, электрически управл емым аттенюатором . Регистратор 17 может быть выполнен на базе специализированного программируемого микрокалькул тора Электроника МК 64, в котором возможен асинхронный прием и обработка аналоговой информации в режиме Работа с ВУ по семи каналам и выдача информации как на встроенный индикатор, так и в цифровых кодах на внешнее устройство (см. Техническое описание и инструкци  по эксплуатации микрокалькул тора Электроника МК 64). Регистратор 17 осуществл ет преобразование в цифровую форму и обработку цифровых отсчетов поступающих на его входы сигналов с использованием записанной в специальную пам ть программы обработки и производит индикацию измер емых статистических характеристик: дисперсии, третьего и четвертого кумул нтов, коэффициентов асимметрии и эксцесса.identical to each other. Multiplication units can be made on the basis of integrated multipliers or balanced modulators, and centering filters can be performed as low-pass filters based on active RC structures. The voltage amplifier 16 can be implemented on standard integrated operational amplifiers. Clock 5 is a standard square wave oscillator based on integrated digital circuits and generates a frequency and level stable waveform with a duty cycle of two. The clock divider 6 is also made on digital circuits and divides the main clock frequency into two oases. Either a standard noise source or a generator based on digital pseudorandom sequence generators (M-sequences) loaded with low-pass filters can be used as a noise generator 4, the output of which is connected to the information input of an amplifier with an adjustable gain of 3. The sequence repetition period should be much longer than the time taken to measure the statistical characteristics of the analyzed process. The variable gain amplifier 3 is a low noise amplifier with a stabilized gain factor, loaded with a linear, electrically controlled attenuator. The recorder 17 can be made on the basis of a specialized programmable microcalculator Electronics MK 64, in which asynchronous reception and processing of analog information is possible in the Working with WU mode through seven channels and outputting information to both the built-in indicator and digital codes to an external device (see Technical description and operating instructions for microcalculator Electronics MK 64). The recorder 17 digitizes and processes the digital samples of the signals arriving at its inputs using the processing program recorded in a special memory and displays the measured statistical characteristics: dispersion, third and fourth cumulants, asymmetry coefficients and kurtosis.

Устройство работает следующим образом . Анализируемый центрированный стационарный процесс X(t) и эталонный центрированный стационарный гауссов- ский шум, поступающий от генератора шумаThe device operates as follows. Analyzed centered stationary process X (t) and reference centered stationary Gaussian noise coming from the noise generator

4 через усилитель с регулируемым коэффициентом усилени  3, поочередно, в течение половины периода тактовой частоты, подаютс  коммутатором 1 на вход усилител  с4 through the amplifier with adjustable gain 3, alternately, for half the period of the clock frequency, are fed by the switch 1 to the input of the amplifier with

измен ющимс  знаком коэффициента усилени  2. Управл ющий сигнал с выхода делител  тактовой частоты 6 через каждый период тактовой частоты измен ет знак коэффициента усилени  усилител  2. При этомchanging the sign of the gain 2. The control signal from the output of the clock divider 6 through each period of the clock frequency changes the sign of the gain of the amplifier 2.

каждый раз мен етс  пол рность и анализируемого процесса и эталонного шума и, следовательно , измен етс  знак коэффициента асимметрии анализируемого процесса. У га- уссовского шума коэффициент асимметрииeach time the polarity of the process being analyzed and the reference noise change, and therefore, the sign of the asymmetry coefficient of the process being analyzed changes. Gaussian noise has an asymmetry coefficient

равен нулю. Полученное колебание после сумматора 3, где оно надел етс  посто нной составл ющей и, поступает на вход первого квадратора 8. Полные мощности сигналов на выходе первого квадратора 8 вequal to zero. The resulting oscillation after the adder 3, where it is endowed with a constant component, is fed to the input of the first quadrator 8. The total power of the signals output from the first quadrator 8 to

одном из периодов тактовой частоты можно записать в следующем виде:one of the periods of the clock frequency can be written as follows:

дл  анализируемого процесса:for the analyzed process:

2525

Р + Л/4У -t W3X (Dx+ + Dy) + 2(DX + Dy)2 + (Dx + Dy) + , (4) дл  эталонного гауссовского шума:P + L / 4U -t W3X (Dx + + Dy) + 2 (DX + Dy) 2 + (Dx + Dy) +, (4) for the reference Gaussian noise:

30thirty

Р + 4uWay + 4tT(Dy + Dr) + + 2(Dy + Dr)2 + (Dy + D,) + ,(5)P + 4uWay + 4tT (Dy + Dr) + + 2 (Dy + Dr) 2 + (Dy + D,) +, (5)

где: в выражени х последние члены в квадратных скобках - мощности посто нных составл ющих. Их разность определ етс  выражением:where: in expressions, the last terms in square brackets are the powers of the constant components. Their difference is determined by the expression:

dP A2(Dx-Dr).dP A2 (Dx-Dr).

В следующем периоде тактовой частоты выражени  дл  полных мощностей отличаютс  лишь знаком третьего кумул нта Л/зх анализируемого процесса. Из сигнала с выхода первого квадратора 8 синхроннымIn the next period of the clock frequency, the expressions for the total powers differ only in the sign of the third cumulative L / s of the analyzed process. From the output signal of the first quad 8 synchronous

детектированием с помощью первого блока умножени  10 и первого центрирующего фильтра 13 выдел етс  сигнал разности посто нных составл ющих, пропорциональный разности дисперсий анализируемого процесса и эталонного шума. После усилени  в усилителе напр жени  16 этот сигнал по цепи обратной св зи измен ет коэффициент усилени  усилител  с регулируемым коэффициентом усилени  3 до техBy detecting with the first multiplication unit 10 and the first centering filter 13, a DC component difference signal is proportional to the difference between the variances of the analyzed process and the reference noise. After amplification in the voltage amplifier 16, this signal in the feedback circuit changes the gain of the amplifier with an adjustable gain of 3 to those

пор, пока не будет обеспечено равенство дисперсийuntil the variance is ensured

Dx Dr.Dx Dr.

В этом случае разность полных мощностей сигналов на выходе первого квадратора 8 определ етс  выражением:In this case, the difference in the total signal powers at the output of the first quadrator 8 is determined by the expression:

dP A2(W/jx + 4uW3x),dP A2 (W / jx + 4uW3x),

и различна в смежные периоды тактовой частоты из-за смены знака третьим кумул нтом анализируемого процесса. Посто нна  составл юща  сигнала на выходе второго квадратора 9 пропорциональна полным мощност м сигналов на выходе первого квадратора 9. Из этой составл ющей синхронным детектированием с помощью второго блока умножени  11, второго центрирующего фильтра 14 и колебани  тактовой частоты выдел етс  составл юща  разности полных мощностей 4А и Л/зх, пропорциональна  четвертому кумул нту анализируемого процесса, Аналогично, синхронным детектированием с помощью третьего блока.умножени  12, третьего центрирующего фильтра 15 и сигнала делител  тактовой частоты выдел етс  составл юща  разностч полных мощностей , пропорциональна  третьему кумул нту анализируемого процесса. Эти напр жени  совместно с сигналом с выхода усилител  напр жени  16, пропорциональным дисперсии анализируемого процесса, поступают на входы регистрации регистратора 17. После преобразовани  в цифровую форму, цифровые отсчеты сигналов используютс  дл  определени  оценок дисперсии, третьего и четвертого кумул нтов и коэффициентов асимметрии и эксцесса. Регистратор 17 осуществл ет индикацию полученных оценок статистических характеристик анализируемого процесса или выдает их значени  потребителю в цифровой форме.and is different in adjacent periods of the clock frequency due to a change in sign with the third cumulant of the analyzed process. The constant component of the output of the second quadrator 9 is proportional to the total power of the signals output of the first quadrator 9. From this component, the component of the total power difference 4A is extracted from the second multiplication unit 11, the second centering filter 14 and the clock frequency oscillation. and L / sx, is proportional to the fourth cumulant of the analyzed process, Similarly, by synchronous detection using the third block. Multiplication 12, the third centering filter 15 and the divider signal a component of the total power difference is proportional to the third cumulant of the analyzed process. These voltages, together with the signal from the output of the voltage amplifier 16, which is proportional to the variance of the analyzed process, are fed to the registration inputs of the recorder 17. After digitalizing, the digital samples of the signals are used to determine the variance estimates, the third and fourth cumulants, and the asymmetry and kurtosis coefficients . The recorder 17 displays the obtained estimates of the statistical characteristics of the analyzed process or provides their values to the consumer in digital form.

Расширение функциональных возможностей предлагаемого устройства достигаетс  как за счет того, что одновременно с дисперсией и коэффициентом эксцесса, измер ютс  третий и четвертый кумул нты, так и за счет по влени  возможности определени  коэффициента асимметрии на основе третьего кумул нта и, вследствие этого, более достоверной классификации анализируемого процесса. Более того, измерение кумул нтов дает возможность вести классификацию процессов, даже если они поступают на вход устройства совместно с аддитивной гэуссовской помехой, в частности , имеющей дрейф по дисперсии. В известных устройствах определение истинных веро тностных характеристик анализируемого процесса в этом случае невозможно Использование кумул нтов одномерной плотности рлспредг-лени  слуThe expansion of the functionality of the proposed device is achieved both due to the fact that simultaneously with the dispersion and kurtosis coefficient, the third and fourth cumulants are measured, and due to the appearance of the possibility of determining the asymmetry coefficient based on the third cumulant and, as a result, a more reliable classification the analyzed process. Moreover, the measurement of cumulants makes it possible to classify the processes, even if they arrive at the input of the device together with an additive Gaussian noise, in particular, having a dispersion drift. In known devices, it is impossible to determine the true probabilistic characteristics of the analyzed process in this case. Use of cumulants of the one-dimensional density of the spread distribution

чайного процесса более удобно дл  оперативной классификации процессов, чем моментов (в том числе и нормированных центральных), а также дл  сравнени  с гауссовским шумом. Если анализируемый процесс гауссовский, то все его высшие кумул нты равны нулю, в отличии от четных моментов. Поэтому анализ отклонений от гауссовского закона можно произвести сThe tea process is more convenient for the operational classification of processes than for moments (including normalized central ones), as well as for comparison with Gaussian noise. If the analyzed process is Gaussian, then all its higher cumulants are equal to zero, in contrast to even moments. Therefore, the analysis of deviations from the Gaussian law can be done with

0 меньшей инструментальной погрешностью. Знание кумул нтов веро тностного распределени  процесса дает возможность коли- честоенно оценить степень отклонени  закона распределени  от гауссовского.0 less instrumental error. The knowledge of the cumulants of the probabilistic distribution of the process makes it possible to honestly assess the degree of deviation of the distribution law from the Gaussian one.

Claims (1)

5 Формула изобретени 5 Claims Устройство дл  определени  статистических характеристик случайных процессов, содержащее первый квадратор, первый и второй центрирующий фильтры, усилитель сA device for determining the statistical characteristics of random processes, comprising a first quadrator, a first and second centering filters, an amplifier with 0 регулируемым коэффициентом усилени , усилитель с измен ющимс  знаком коэффициента усилени , усилитель напр жени , первый блок умножени , коммутатор и генератор тактовых импульсов, причем выход0 adjustable gain, an amplifier with a variable sign of the gain, a voltage amplifier, a first multiplication unit, a switch and a clock generator, the output being 5 первого квадратора соединен с входом первого сомножител  первого блока умножени , выход первого центрирующего фильтра соединен с входом усилител  напр жени , выход которого подключен к входу задани 5 of the first quadrator is connected to the input of the first factor of the first multiplication unit, the output of the first centering filter is connected to the input of the voltage amplifier, the output of which is connected to the reference input 0 значени  коэффициента усилени  усилител  с регулируемым коэффициентом усилени , выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора, управл ющий вход которого подключен к вы5 ходу генератора тактовых импульсоо, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей устройства за счет измерени  третьего и четвертого кумул нтов и определени  коэффициента0 values of the gain of the amplifier with an adjustable gain, the output of which is connected to the first information input of the switch, the control input of which is connected to the output of the clock generator, characterized in that, in order to expand the functionality of the device by measuring the third and fourth cumulants and determining the coefficient 0 асимметрии, в нею введены генератор шума , сумматор, второй и третий блоки умножени , второй квадратор, третий центрирующий фильтр, регистратор и делитель частоты, причем выход генератора шу5 ма подключен к информационному входу усилител  с регулируемым коэффициентом усилени , выход усилител  напр жени  соединен с входом регистрации дисперсии регистратора, выход первого блока умноже:Asymmetry, it introduces a noise generator, adder, second and third multiplication units, a second quadrator, a third centering filter, a registrar and a frequency divider, the output of the noise generator being connected to the information input of an amplifier with a controlled gain, the output of a voltage amplifier is connected to the registrar dispersion registration input, the output of the first block is multiplied: 0 ни  подключен к входу первого центрирующего фильтра, вход второго сомножител  первого блока умножени  объединен с входом первого сомножител  второго блока умножени , с входом делител  частоты и0 is not connected to the input of the first centering filter, the input of the second factor of the first block of multiplication is combined with the input of the first factor of the second block of multiplication, with the input of the frequency divider 5 подключен к выходу генератора тактовых импульсов, выход первого квадратора соединен с входом второго квадратора, выход которого подключен к входу второго сомножител  второго блок умножени  и входу первого сомножител  третьего блока умноженм , вход второго сомножител  третьего блока умножени  объединен с входом задани  знака усилител  с измен ющимс  знаком коэффициента усилени  и подключен к выходу делител  частоты, выходы второго и третьего блоков умножени  через соответственно второй и третий центрирующие фильтры соединены соответственно с входами регистрации четвертого и третьего кумул нтов регистратора, вход первого5 is connected to the output of the clock generator, the output of the first quadrator is connected to the input of the second quadrator, the output of which is connected to the input of the second factor of the second multiplication unit and the input of the first factor of the third unit is multiplied, the input of the second factor of the third multiplication unit is combined with the input of the sign of the amplifier with a variable a gain coefficient sign and is connected to the output of the frequency divider, the outputs of the second and third multiplication units are connected, respectively, through the second and third centering filters register respectively with the inputs of the fourth and third cumulative ntov registrar input of the first 00 квадратора подключен к выходу сумматора. первый вход которого  вл етс  входом задани  опорного напр жени  устройства, второй вход которого соединен с выходом усилител  с измен ющимс  знаком коэффициента усилени , информационный вход которого подключен к выходу коммутатора, второй информационный вход которого  вл етс  информационным входом устройства .a quad is connected to the output of the adder. the first input of which is the input of the reference voltage setting of the device, the second input of which is connected to the output of the amplifier with a variable sign of the gain, the information input of which is connected to the output of the switch, the second information input of which is the information input of the device.
SU894757964A 1989-11-09 1989-11-09 Device for determining static characteristics of random processes RU1777160C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894757964A RU1777160C (en) 1989-11-09 1989-11-09 Device for determining static characteristics of random processes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894757964A RU1777160C (en) 1989-11-09 1989-11-09 Device for determining static characteristics of random processes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1777160C true RU1777160C (en) 1992-11-23

Family

ID=21479004

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894757964A RU1777160C (en) 1989-11-09 1989-11-09 Device for determining static characteristics of random processes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1777160C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 1334169, кл. G 06 G 7/52, 1986. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3229198A (en) Eddy current nondestructive testing device for measuring multiple parameter variables of a metal sample
US4451782A (en) Spectrum analyzer
US2678581A (en) Signal comparison apparatus
US4700129A (en) Phase measurement apparatus with automatic calibration
US6233529B1 (en) Frequency spectrum analyzer having time domain analysis function
US4785236A (en) Device for measuring voltage by scanning
RU1777160C (en) Device for determining static characteristics of random processes
US5001416A (en) Apparatus and method for detecting and measuring changes in linear relationships between a number of high frequency signals
US3821648A (en) Automatic noise figure indicator
RU2642475C2 (en) Zero radiometer
US3471779A (en) Method and apparatus for testing dynamic response using chain code input function
JPS592349B2 (en) power measurement device
RU2235340C1 (en) Null radiometer
RU2103698C1 (en) Device for measurement of harmonic signal phase shift
RU2745796C1 (en) Fast zero radiometer
SU1285396A1 (en) Device for measuring phase shift
US4605868A (en) Peak-to-peak detection apparatus
EP0095234B1 (en) Signal peak-to-peak detection method and apparatus
US3763427A (en) Panoramic and automatic return loss measuring system
SU752197A1 (en) Transformation coefficient meter
RU2168733C1 (en) Microwave radiometer
SU552570A1 (en) Device for determining quadrupole transmission coefficient
US3427558A (en) Self-balancing digital r.f. bridge
US2692974A (en) Velocity-modulated oscillator analyzer
SU1670408A1 (en) Phase-amplitude optical displacement transducer