RU2046359C1 - Multiple-harmonic predicting filter - Google Patents
Multiple-harmonic predicting filter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2046359C1 RU2046359C1 RU93026244A RU93026244A RU2046359C1 RU 2046359 C1 RU2046359 C1 RU 2046359C1 RU 93026244 A RU93026244 A RU 93026244A RU 93026244 A RU93026244 A RU 93026244A RU 2046359 C1 RU2046359 C1 RU 2046359C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- inputs
- decoder
- counter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для экстраполяции случайного процесса, содержащего периодическую компоненту с неизвестным периодом повторения. The invention relates to radio engineering and can be used to extrapolate a random process containing a periodic component with an unknown repetition period.
На фиг. 1 изображена структурная схема полигармонического предсказывающего фильтра; на фиг.2 структурная схема блока разложения на компоненты; на фиг.3 временные диаграммы работы устройства. In FIG. 1 shows a block diagram of a polyharmonic predictive filter; figure 2 is a structural diagram of a block decomposition into components; figure 3 timing diagrams of the operation of the device.
Полигармонический предсказывающий фильтр (фиг.1) содержит второй сумматор 1, элемент 2 задержки, блок 3 разложения на компоненты, вычислители 4-1, 4-К дисперсий компонент, третий сумматор 5, делитель 6, блок 7 вычисления, пороговый блок 8, усилитель 9, дифференцирующий блок 10, вычислитель 11 дисперсии, первый счетчик 12, первый дешифратор 13, первый блок 14 постоянной памяти, первый элемент И 15, второй элемент И 16, вторые блоки 17-1,17-N постоянной памяти, цифроаналоговые преобразователи 18-1,18-N, фильтры 19-1, 19-N, экстраполяторы 20-1,20-N, третий сумматор 21. The polyharmonic predictive filter (Fig. 1) contains a
Блок 3 разложения на компоненты (фиг.2) содержит генератор 22 тактовых импульсов, второй счетчик 23, второй дешифратор 24, третьи элементы И 25-1, 25-К, переключатель 26, аналого-цифровой преобразователь 27.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
Перед началом работы элементы устройства устанавливаются в исходное состояние: в счетчик 12 записывается число р=4, счетчик 23 устанавливается в нулевое состояние. На вход устройства, являющегося первым входом первого сумматора 1, поступает сигнал х(t) (фиг.3а), представляющий собой реализацию аддитивной смеси периодической составляющей, которую удобно представить в виде суммы N гармоник и случайной составляющей:
X(t)Amcos m ωt + ζ(t) Xn(t)+ζ(t) (1) где Аm амплитуда m-й гармонической составляющей;
Т, ω период и опорная частота периодической составляющей, величина которой заранее неизвестна (ω=2 π/Т);
Xn(t) периодическая составляющая;
ζ(t) случайная составляющая;
Тр= q ˙ T длина реализации;
q число периодов в реализации.Before starting work, the elements of the device are set to the initial state: the number p = 4 is recorded in
X (t) A m cos m ωt + ζ (t) X n (t) + ζ (t) (1) where A m is the amplitude of the m-th harmonic component;
T, ω period and reference frequency of the periodic component, the value of which is not known in advance (ω = 2 π / Т);
X n (t) is a periodic component;
ζ (t) is a random component;
T p = q ˙ T implementation length;
q the number of periods in implementation.
Для того, чтобы прогнозировать (экстраполировать) на произвольное время упреждения Δ tэ, т.е. найти величину х*(t+ Δ tэ), необходимо знание амплитуд гармонических составляющих Аm и величины опорной частоты ω.In order to predict (extrapolate) for an arbitrary lead time Δ t e , i.e. to find the value x * (t + Δ t e ), it is necessary to know the amplitudes of the harmonic components A m and the magnitude of the reference frequency ω.
Величина опорной частоты ω находится следующим образом. С выхода сумматора 1 реализации случайного процесса х(t) через усилитель 9 и элемент 2 задержки, время задержки которого равно длине реализации Трсигнала х(t), поступает на первый вход блока 3 разложения на компоненты. При этом первый вход блока 3 разложения на компоненты является одновременно первым входом аналого-цифрового преобразователя 27, на второй вход которого поступают тактовые импульсы с периодом Δtэ с второго входа генератора 22 тактовых импульсов. В аналого-цифровом преобразователе 27 происходит дискретизация исходной реализации и преобразование ее в цифровую форму (фиг.2а).The value of the reference frequency ω is as follows. From the output of the
В качестве аналого-цифрового преобразователя 27 блока 3 разложения на компоненты применяется стандартный АЦП, на выходе которого синхронно с каждым тактовым импульсом формируется многоразрядный цифровой код, соответствующий значению входного аналогового сигнала в данный такт (фиг.3б, в, г). Этот цифровой код поступает одновременно на первые входы всех систем элементов И 25-1,25-К. Каждый элемент И 25-1,25-К представляет собой блок и n элементов И, где n разрядность выходного сигнала АЦП 27. As an analog-to-
На управляющие входы элементов И 25-1,25-К поступают сигналы с выходов дешифратора 24. Причем в каждый такт дискретизации только на одном выходе дешифратора 24 появляется сигнал, открывающий в данный момент времени только один из элементов И 25-1,25-К, через который код отсчета амплитуды сигнала Хt/i, где i=4,p, с выхода АЦП 27 поступает только на один из К выходов блока разложения на компоненты.The control inputs of the elements And 25-1.25-K receive signals from the outputs of the
Таким образом, управление элементами И 25-1,25-К, где К=Тр/ Δ tэ, осуществляется сигналами с выходов дешифратора 24, вход которого подключен к выходу счетчика 23. Счетчик 23 подсчитывает число импульсов с выхода генератора 22 тактовых импульсов. На выходах элементов И 25-1,25-К, а, следовательно, и 1.К-м выходах блока 3 разложения на компоненты формируются компоненты случайного процесса Хt/i=Xi+ ζt/i(фиг.3,б.к). Количество выделяемых компонент на различных тактах вычислений (в зависимости от значения р) различное и определяется содержимым счетчика 12.Thus, the control elements And 25-1,25-K, where K = T p / Δ t e , is carried out by the signals from the outputs of the
Как было отмечено выше, на первом шаге вычислений в счетчике 12 записано число р=4 и на выходе дешифратора 13 формируется управляющий сигнал, поступающий на второй вход блока 3 разложения на компоненты, являющийся одновременно К+1 входом переключателя 26. В соответствии с управляющим сигналом (в данном случае пропорциональным 4) переключатель 26 подключает свой четвертый вход (четвертый выход дешифратора 24) к своему выходу (к второму входу счетчика 23). Поэтому как только счетчик 23 сосчитает четыре тактовых импульса с выхода генератора 22 тактовых импульсов, на четвертом выходе дешифратора 24 появляется импульс, пропускающий на выход элемента И 25-4 отсчет амплитуды с выхода аналого-цифрового преобразователя 27 (фиг.3д), и этот же импульс через переключатель 26 коммутируется на второй вход счетчика 23 и сбрасывает его в нулевое состояние. Таким образом, на первом шаге на выходах 1-4 блока 3 разложения на компоненты появляются четыре последовательности (фиг. 3н, ж, з, и) отсчетов амплитуды входного сигнала: на первом выходе отсчеты с номерами 1,5,9, на втором выходе отсчеты с номерами 2,6,10, на третьем выходе отсчеты с номерами 3,7,11, на четвертом выходе отсчеты с номерами 4,8,12, Далее каждая из четырех компонент случайного процесса Хt/i, где i=1.4, поступает на соответствующий вычислитель 4-1,4-К, с выхода которых значения дисперсии i-й компоненты Sx/i 2 подаются на сумматор 5. С выхода сумматора 5 величина суммы дисперсий компонент подается на делитель 6, на управляющий вход которого подается сигнал с выхода дешифратора 13. На выходе делителя 6 получаем среднее значение дисперсии всех р=4 компонент, т.е.As noted above, at the first step of the calculation, the number p = 4 is written in the
= S
С выхода делителя 6 измеренное среднее значение дисперсии всех р компонент поступает на вход блока 7 вычитания, на второй вход которого поступает вычисленное значение дисперсии процесса Sx 2. Значение дисперсии процесса Sx 2 измеряется с помощью вычислителя 11 дисперсии, на вход которого поступает случайный процесс х(t) c K+1 выхода блока разложения на компоненты. На выходе блока 7 вычитания формируется разность дисперсий
D S
DS
Случайная величина дисперсии D подчиняется f2 распределению, является мощностью и по ней можно судить о наличии периодической составляющей. Величина разности дисперсий D в пороговом блоке 8 сравнивается с порогом, величина которого поступает с выхода блока 14 постоянной памяти. В блок постоянной памяти предварительно записываются все возможные значения порогов для задаваемых вероятностей ошибочных принятий решения 1-го и 2-го рода, которые для χ2 распределения являются табулированными. Выбор заданного значения порога осуществляется управляющим сигналом, поступающим с выхода дешифратора 13. В этом случае степень свободы для χ2 распределения νр-1, где р содержимое счетчика 12.The random value of the variance D obeys the f 2 distribution, is a power, and it can be used to judge the presence of a periodic component. The magnitude of the variance difference D in the
В случае, когда превышение порога не произошло и на выходе порогового блока 8 не формируется импульсное напряжение, задержанный в элементе 2 задержки сигнал снова поступает на вход сумматора 1. С выхода сумматора 1 задержанная реализация х(t) через усилитель 9 поступает на дифференцирующий блок 10. На выходе дифференцирующего блока 10 формируется импульс, поступающий на счетный вход счетчика 12, увеличивая содержимое счетчика на 1 (р=4+1=5). In the case when the threshold has not been exceeded and the impulse voltage is not generated at the output of the
Таким образом, в счетчике записывается число р=5. На выходе дешифратора 13 формируется управляющий сигнал, соответствующий числу р=5, записанному в счетчике 12. Теперь уже в соответствии с управляющим сигналом (в данном случае пропорциональным пяти) переключатель 26 подключает пятый выход дешифратора 24 к второму входу счетчика 23. Поэтому на втором шаге вычислений на выходах 1-5 блока 3 разложения на компоненты появляются пять последовательностей отсчетов амплитуды входного сигнала: на первом выходе отсчеты с номерами 1,6,11. на втором выходе отсчеты с номерами 2,7,12. на третьем выходе отсчеты с номерами 4,9,14. на пятом выходе отсчеты с номерами 5,10,16. Далее работа устройства аналогична описанной ранее. Thus, the number p = 5 is written in the counter. At the output of the
Такой процесс происходит до тех пор, пока не произойдет превышение порога и на выходе порогового блока 8 не сформируется импульсное напряжение. Превышение порога говорит о том, что в случайной последовательности х(t) с заданными ошибками обнаружена периодическая составляющая с периодом р ˙ Δ tэ. Далее импульсный сигнал (его задний фронт) порогового блока 8 подается на приведение счетчика 12 в исходное состояние и на разрешение элементов И 15 и 16. На вход элемента И 16 поступает код счетчика 12, соответствующий значению периода выявленной периодической составляющей, и через элемент И 16 код поступает на адресные входы блоков 17.1,17.N, в которых каждому выходу элемента И 16 соответствуют свои формирователи цифровых значений частот К/p, соответствующие кратным периодам периодической составляющей случайного процесса х(t).Such a process occurs until a threshold is exceeded and an impulse voltage is generated at the output of the
Блоки 17.1.17.N постоянной памяти выполнены так, что при входном коде, например, равном 4N, на их выходах будут присутствовать кратные значения входного кода. На выходе блока 17.1 постоянной памяти выходной код будет равен 4N Δ tэ; на входе блока 17.2 выходной код будет равен 2N Δ tэ и т.д. а на выходе блока 17. N выходной код будет равен 4. Δ tэ. C выхода блока 17 постоянной памяти цифровые значения частот поступают на входы ЦАП 18, в которых происходит преобразование цифровых значений частот в управляющее аналоговое напряжение, поступающее на управляющие входы перестраиваемых резонансных фильтров 19. На вторые входы перестраиваемых резонансных фильтров 19 через элемент И 15 поступает реализация случайного процесса х(t) с выхода сумматора 1 через усилитель 9. С выхода перестраиваемых резонансных фильтров 19 на входы экстраполяторов 20 поступают амплитуды m-х гармонических составляющих Аmсигнала х(t). Каждая гармоническая составляющая при известных Am и ωmможет быть экстраполирована на произвольное время упреждения Δ tэ. С выходов экстраполяторов 20 экстраполированные на произвольное время упреждения Δ tэ гармонические составляющие поступают на сумматор 21, на выходе которого можно получить предсказанное значение случайного процесса х(t) на произвольное время упреждения.Blocks 17.1.17.N of permanent memory are designed so that when the input code, for example, is 4N, multiple outputs of the input code will be present at their outputs. At the output of the constant memory block 17.1, the output code will be 4N Δ t e ; at the input of block 17.2, the output code will be 2N Δ t e , etc. and the output of block 17. N the output code will be 4. Δ t e . From the output of the permanent memory unit 17, the digital frequency values are fed to the inputs of the DAC 18, in which the digital values of the frequencies are converted to a control analog voltage supplied to the control inputs of the tunable resonant filters 19. At the second inputs of the tunable resonant filters 19, an implementation of random process x (t) from the output of
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93026244A RU2046359C1 (en) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | Multiple-harmonic predicting filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93026244A RU2046359C1 (en) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | Multiple-harmonic predicting filter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2046359C1 true RU2046359C1 (en) | 1995-10-20 |
RU93026244A RU93026244A (en) | 1995-10-20 |
Family
ID=20141514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93026244A RU2046359C1 (en) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | Multiple-harmonic predicting filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2046359C1 (en) |
-
1993
- 1993-05-07 RU RU93026244A patent/RU2046359C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1975, с.162.. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2046359C1 (en) | Multiple-harmonic predicting filter | |
SU1004900A1 (en) | Device for compensating chromatogram base line drift | |
SU1048420A1 (en) | Digital panoramic frequency meter | |
SU1107135A1 (en) | Digital correlator for detecting echo | |
SU951744A1 (en) | Message compression device | |
SU1444942A1 (en) | Device for measuring characteristics of a-d converters | |
SU570211A1 (en) | Device for analysing statistic characteristics of radio signal phase | |
SU1113816A1 (en) | Device for solving boundary-value problems | |
SU1702527A1 (en) | Time interval-to-code converter | |
SU942064A1 (en) | Device for analysis of multi-component signals | |
SU742811A1 (en) | Device for measuring the difference in amplitude of two discrete electric signals | |
SU635436A1 (en) | Spectrum analyzer | |
SU809188A1 (en) | Device for primary data processing | |
SU1444674A1 (en) | Amplitude detector | |
RU2063048C1 (en) | Device for measuring maximal value of pulse analog signal | |
SU920735A2 (en) | Digital function generator | |
SU1262523A1 (en) | Multichannel digital correlator | |
SU1174956A1 (en) | Device for monitoring and registering operation of equipment | |
SU813466A1 (en) | Function generator | |
SU377798A1 (en) | ALL-UNION | |
SU1120385A1 (en) | Multichannel angle-to-phase-to-code digitazer | |
SU955048A1 (en) | Random process generator | |
RU1812518C (en) | Device for analysis of signals in real-time scale | |
SU1123042A1 (en) | Device for checking vehicle operation | |
RU2068576C1 (en) | Device for detection of frequency characteristics of units of dynamic systems |