RU2177637C2 - Multichannel sign correlator - Google Patents
Multichannel sign correlator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2177637C2 RU2177637C2 RU99101015/09A RU99101015A RU2177637C2 RU 2177637 C2 RU2177637 C2 RU 2177637C2 RU 99101015/09 A RU99101015/09 A RU 99101015/09A RU 99101015 A RU99101015 A RU 99101015A RU 2177637 C2 RU2177637 C2 RU 2177637C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- inputs
- correlometer
- counter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в измерительных системах, предназначенных для анализа характеристик стохастической взаимосвязи случайных процессов. The invention relates to measuring technique and can be used in measuring systems designed to analyze the characteristics of the stochastic relationship of random processes.
Известен цифровой знаковый коррелометр для измерения корреляционных функций случайных процессов с любым законом распределения вероятностей, содержащий два входных устройства, входы которых являются входами коррелометра, а выходы соединены с первыми входами первого и второго сравнивающих устройств, вторые входы которых подключены к выходам соответственно первого и второго генераторов случайных равновероятных сигналов, первый и второй выходы первого сравнивающего устройства соединены с нулевым и единичным входами первого триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с первыми входами первой и второй схем совпадения, вторые входы которых подключены к первому и второму выходам второго сравнивающего устройства, выход генератора импульсов опроса соединен через кнопку пуска с единичным входом второго триггера, с управляющим входом второго сравнивающего устройства и с управляющим входом делителя-коммутатора, основной вход которого соединен с выходами первой и второй схем совпадения, каждый канальный выход делителя-коммутатора, соединен с входом соответствующего счетчика импульсов, управляющий выход делителя- коммутатора подключен к управляющему входу первого сравнивающего устройства и к сигнальному входу временного селектора, выход которого соединен через делитель частоты с нулевым входом второго триггера, прямой выход которого соединен с управляющим входом временного селектора, с управляющими входами первой и второй схем совпадения, а также с управляющими входами счетчиков импульсов. Показание i-ого счетчика импульсов в конце цикла измерения соответствует i-ой ординате корреляционной (или взаимной корреляционной) функции (А.С. СССР N 304583, МКИ G 06 F 15/34. Бюл. N 17, 1971). Known digital sign correlometer for measuring the correlation functions of random processes with any probability distribution law, containing two input devices, the inputs of which are inputs of the correlometer, and the outputs are connected to the first inputs of the first and second comparison devices, the second inputs of which are connected to the outputs of the first and second generators, respectively random equiprobable signals, the first and second outputs of the first comparison device are connected to the zero and single inputs of the first trigger, the direct and inverse outputs of which are connected to the first inputs of the first and second matching circuits, the second inputs of which are connected to the first and second outputs of the second comparison device, the output of the polling pulse generator is connected via the start button to a single input of the second trigger, with the control input of the second comparison device and with the control input of the divider-switch, the main input of which is connected to the outputs of the first and second matching circuits, each channel output of the divider-switch is connected to the input corresponding pulse counter, the control output of the divider-switch is connected to the control input of the first comparator and to the signal input of the temporary selector, the output of which is connected through the frequency divider to the zero input of the second trigger, the direct output of which is connected to the control input of the temporary selector, with the control inputs of the first and the second matching circuit, as well as with the control inputs of the pulse counters. The reading of the i-th pulse counter at the end of the measurement cycle corresponds to the i-ordinate of the correlation (or cross-correlation) function (AS USSR N 304583, MKI G 06 F 15/34. Bull. N 17, 1971).
Недостатком данного знакового коррелометра является большая статистическая погрешность при ограниченной длительности реализаций исследуемых сигналов. The disadvantage of this sign correlometer is a large statistical error with a limited duration of the implementation of the studied signals.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является коррелометр, содержащий первый и второй компараторы, первый и второй дополнительные блоки умножения, первый и второй триггеры, генератор тактовых импульсов, распределитель импульсов, группу из N триггеров и N блоков умножения, первую и вторую группы из М счетчиков, третью группу из N счетчиков, N блоков коммутации и М блоков деления, причем первые входы первого и второго компараторов являются соответственно первым и вторым входами коррелометра, а вторые входы компараторов подключены к шине нулевого потенциала, выходы первого и второго компараторов соединены с первыми информационными входами первого и второго дополнительных блоков умножения соответственно, вторые информационные входы которых подключены к прямым выходам первого и второго триггеров соответственно, счетные входы которых соединены с выходами первого и второго дополнительных блоков умножения соответственно, выход первого дополнительного блока умножения соединен с входом распределителя импульсов, а выход второго дополнительного блока умножения соединен со вторыми управляющими входами каждого блока коммутации, инверсный выход первого триггера соединен с установочными входами всех триггеров группы, выходы распределителя импульсов соединены со счетными входами соответствующих триггеров группы, с первыми управляющими входами соответствующих блоков коммутации и с входами установки соответствующих счетчиков третьей группы, тактовые входы которых объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, а выходы счетчиков третьей группы соединены со вторыми информационными входами одноименных блоков коммутации, инверсный выход второго триггера соединен со вторыми информационными входами каждого блока умножения, первые входы которых соединены с выходами триггеров группы, а выходы соединены с первыми входами блоков коммутации, группа управляющих входов каждого последующего блока коммутации соединена с группой выходов предыдущего блока коммутации, а группа выходов n-го блока коммутации соединена с группой управляющих входов первого блока коммутации, первые выходы блоков коммутации объединены и подключены через соответствующие счетчики первой группы к первым входам соответствующих блоков деления, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих счетчиков второй группы, входы которых соединены соответственно с объединенными вторыми выходами блоков коммутации, выходы блоков деления являются выходами коррелометра (А.С. СССР N 1224806, МКИ G 06 F 15/336. Бюл. N 14, 1986). The closest in technical essence to the present invention is a correlometer containing the first and second comparators, first and second additional multiplication units, first and second triggers, a clock pulse generator, pulse distributor, a group of N triggers and N blocks of multiplication, the first and second groups of M counters, a third group of N counters, N switching blocks and M division blocks, with the first inputs of the first and second comparators being the first and second inputs of the correlometer, respectively, and the second inputs of the parators are connected to the zero potential bus, the outputs of the first and second comparators are connected to the first information inputs of the first and second additional multiplication units, respectively, the second information inputs of which are connected to the direct outputs of the first and second triggers, respectively, the counting inputs of which are connected to the outputs of the first and second additional blocks multiplication, respectively, the output of the first additional unit of multiplication is connected to the input of the pulse distributor, and the output of the second of the first multiplication unit is connected to the second control inputs of each switching unit, the inverse output of the first trigger is connected to the installation inputs of all the triggers of the group, the outputs of the pulse distributor are connected to the counting inputs of the corresponding triggers of the group, to the first control inputs of the corresponding switching units and to the installation inputs of the corresponding counters of the third group whose clock inputs are combined and connected to the output of the clock generator, and the outputs of the counters of the third group are connected to with the information inputs of the switching blocks of the same name, the inverse output of the second trigger is connected to the second information inputs of each multiplication block, the first inputs of which are connected to the outputs of the group triggers, and the outputs are connected to the first inputs of the switching blocks, the group of control inputs of each subsequent switching block is connected to the group of outputs of the previous the switching unit, and the group of outputs of the nth switching unit is connected to the group of control inputs of the first switching unit, the first outputs of the switching units combined and connected through respective counters of the first group to the first inputs of a corresponding dividing unit, the second inputs of which are connected to the outputs of the respective counters of the second group, whose inputs are connected respectively with the combined second output switching units whose outputs are the outputs of blocks dividing a correlation (AS USSR N 1224806, MKI G 06 F 15/336. Bull. N 14, 1986).
Недостатком данного коррелометра является низкая статистическая точность получения оценок корреляционной и взаимной корреляционной функций. Кроме того данный коррелометр позволяет анализировать только сигналы с нормальным законом распределения. The disadvantage of this correlometer is the low statistical accuracy of obtaining estimates of the correlation and mutual correlation functions. In addition, this correlometer allows you to analyze only signals with a normal distribution law.
Целью предлагаемого изобретения является повышение точности получения оценок корреляционной и взаимной корреляционной функций и расширение функциональных возможностей за счет анализа случайных процессов с любым законом распределения. The aim of the invention is to increase the accuracy of obtaining estimates of the correlation and mutual correlation functions and expand the functionality by analyzing random processes with any distribution law.
Цель достигается тем, что в коррелометр, содержащий первый и второй компараторы, первые входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелометра, выход второго компаратора соединен с входом формирователя коротких импульсов, выход которого соединен с информационным входом первого распределителя импульсов, группу из N двоичных счетчиков, счетные входы которых объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, группу из N RS- триггеров, введены первый и второй генераторы случайных равномерно распределенных сигналов, инвертор, первый, второй и третий элементы И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, реверсивный счетчик, делитель с перестраиваемым коэффициентом деления, второй распределитель импульсов, RS-триггер и М блоков обработки временных интервалов, причем выходы первого и второго генераторов случайных равномерно распределенных сигналов соединены со вторыми входами соответственно первого и второго компараторов, выход первого компаратора соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и со знаковым входом каждого из М блоков обработки временных интервалов, выход второго компаратора соединен с первым входом первого элемента И непосредственно и через инвертор соединен с первым входом второго элемента И, а также со вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с входом управления направлением счета реверсивного счетчика, вторые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к входу "Пуск" коррелометра, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с входом записи единицы и входом записи нуля каждого из М блоков обработки временных интервалов, N выходов первого распределителя импульсов соединены с входами сброса соответствующих N RS-триггеров группы, входы установки которых объединены и подключены к входу "Пуск" коррелометра, прямые выходы N RS-триггеров группы соединены с входами разрешения счета соответствующих N двоичных счетчиков группы, входы сброса которых объединены и подключены к входу "Пуск" коррелометра, прямой выход последнего N-ого RS-триггера группы соединен также с управляющим входом первого распределителя импульсов и со вторым входом третьего элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход соединен со счетным входом реверсивного счетчика, вход сброса которого подключен к входу "Пуск" коррелометра, выход реверсивного счетчика является выходом оценки нулевой ординаты корреляционной функции, выход i-ого (где i= 1, 2, ..., N) двоичного счетчика группы соединен с i-ыми входами приема данных всех блоков обработки временных интервалов, выход последнего N-ого двоичного счетчика группы является одним из выходов коррелометра и несет информацию о длительности времени измерения, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом делителя с перестраиваемым коэффициентом деления и со счетным входом каждого из М блоков обработки временных интервалов, установочный вход делителя с перестраиваемым коэффициентом деления подключен к входу "Пуск" коррелометра, а вход задания коэффициента деления является входом задания шага задержки измерения корреляционной функции, вход управления делителя с перестраиваемым коэффициентом деления и вход управления второго распределителя импульсов объединены и подключены к прямому выходу RS-триггера, вход установки которого подключен к входу "Пуск" коррелометра, выход делителя с перестраиваемым коэффициентом деления соединен с информационным входом второго распределителя импульсов, М выходов которого соединены с входами запуска соответствующих М блоков обработки временных интервалов, последний М-ый выход второго распределителя импульсов соединен также с входом сброса RS- триггера, входы установки блоков обработки временных интервалов объединены и подключены к входу "Пуск" коррелометра, выход j-ого (где j=1, 2, ..., М) блока обработки временных интервалов является выходом j-ой оценки ординаты корреляционной функции. The goal is achieved in that in the correlometer containing the first and second comparators, the first inputs of which are respectively the first and second inputs of the correlometer, the output of the second comparator is connected to the input of the short pulse shaper, the output of which is connected to the information input of the first pulse distributor, a group of N binary counters , the counting inputs of which are combined and connected to the output of the clock generator, a group of N RS triggers, the first and second random generators are distributed uniformly distributed with ignals, inverter, first, second and third elements AND, element EXCLUSIVE OR, reversible counter, divider with tunable division factor, second pulse distributor, RS-trigger and M blocks of processing time intervals, and the outputs of the first and second generators of randomly uniformly distributed signals are connected with the second inputs of the first and second comparators, respectively, the output of the first comparator is connected to the first input of the EXCLUSIVE OR element and to the sign input of each of the M time processing blocks of intervals, the output of the second comparator is connected to the first input of the first AND element directly and through the inverter is connected to the first input of the second AND element, as well as to the second input of the EXCLUSIVE OR element, the output of which is connected to the counter direction control input of the reversible counter, the second inputs of the first and second elements And combined and connected to the “Start” input of the correlometer, the outputs of the first and second elements AND are connected respectively to the input of the recording unit and the input of the recording of zero of each of the M processing time and of the intervals, N outputs of the first pulse distributor are connected to the reset inputs of the corresponding N RS-triggers of the group, the installation inputs of which are combined and connected to the "Start" input of the correlometer, the direct outputs of the N RS-triggers of the group are connected to the input resolution inputs of the corresponding N binary group counters, inputs which are combined and connected to the start input of the correlometer, the direct output of the last Nth RS-trigger of the group is also connected to the control input of the first pulse distributor and to the second input of the third element the first input of which is connected to the output of the clock generator, and the output is connected to the counting input of the reverse counter, the reset input of which is connected to the "Start" input of the correlometer, the output of the reverse counter is the output of estimating the zero ordinate of the correlation function, the output of the ith (where i = 1 , 2, ..., N) the binary counter of the group is connected to the i-th data input inputs of all time interval processing units, the output of the last N-th binary counter of the group is one of the outputs of the correlometer and carries information about the time duration In order to measure, the output of the clock pulse generator is connected to the counting input of the divider with a tunable division coefficient and to the counting input of each of the M time interval processing units, the setup input of the divider with a tunable division coefficient is connected to the Start input of the correlometer, and the input of setting the division coefficient is an input setting the delay step for measuring the correlation function, the control input of the divider with a tunable division coefficient and the control input of the second pulse distributor are connected and connected to the direct output of the RS-flip-flop, the installation input of which is connected to the “Start” input of the correlometer, the output of the divider with a tunable division coefficient is connected to the information input of the second pulse distributor, the M outputs of which are connected to the start inputs of the corresponding M time interval processing units, the last The m-th output of the second pulse distributor is also connected to the reset input of the RS-trigger, the installation inputs of the processing units of time intervals are combined and connected to the "Start" input correlometer Exit j-th (where j = 1, 2, ..., M) of the processing unit is output timeslots j-th correlation function evaluation ordinates.
В каждом из М блоков обработки временных интервалов первый вход элемента ИЛИ объединен с входами сброса двоичного счетчика и реверсивного счетчика и является входом установки блока, выход элемента ИЛИ соединен с входом сброса RS-триггера, вход установки которого является входом запуска блока, а прямой выход соединен с входом разрешения счета двоичного счетчика и со вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, счетный вход двоичного счетчика объединен с первым входом третьего элемента И и является счетным входом блока, выход двоичного счетчика соединен со вторыми входами N схем сравнения, первые входы которых являются N входами приема данных блока, выходы первых (N-1) схем сравнения соединены с входами (N-1-входового элемента ИЛИ соответственно, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход последней N-ой схемы сравнения соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ, выход второго элемента И соединен со счетным входом Т-триггера, входы установки и сброса которого являются соответственно входом записи единицы и входом записи нуля блока, выход Т-триггера соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого является знаковым входом блока, а выход соединен с входом управления направлением счета реверсивного счетчика, счетный вход которого подключен к выходу третьего элемента И, выход реверсивного счетчика является выходом блока обработки временных интервалов. In each of the M time interval processing units, the first input of the OR element is combined with the reset inputs of the binary counter and the reverse counter and is the input of the unit installation, the output of the OR element is connected to the reset input of the RS trigger, the installation input of which is the block start input, and the direct output is connected with the permission input for counting the binary counter and with the second inputs of the first, second and third elements AND, the counting input of the binary counter is combined with the first input of the third element And is the counting input of the block, output d the counter is connected to the second inputs of N comparison circuits, the first inputs of which are N inputs for receiving data from the unit, the outputs of the first (N-1) comparison circuits are connected to the inputs of the N-1 input element OR, respectively, whose output is connected to the first input of the second element And, the output of the last N-th comparison circuit is connected to the first input of the first AND element, the output of which is connected to the second input of the OR element, the output of the second And element is connected to the counting input of the T-trigger, the installation and reset inputs of which are respectively the input recording unit and block zero input, the output of the T-trigger is connected to the second input of the EXCLUSIVE OR element, the first input of which is the sign input of the block, and the output is connected to the counter direction control input of the reversible counter, the counting input of which is connected to the output of the third AND element, output the reverse counter is the output of the processing unit of time intervals.
На фиг. 1 представлена структурная схема коррелометра; на фиг.2 - структурная схема блока обработки временных интервалов; на фиг.3 - структурная схема формирователя коротких импульсов и временные диаграммы его работы. In FIG. 1 is a structural diagram of a correlometer; figure 2 is a structural diagram of a processing unit of time intervals; figure 3 is a structural diagram of a shaper of short pulses and time diagrams of its operation.
Коррелометр содержит первый 1 и второй 2 генераторы случайных равномерно распределенных сигналов, первый 3 и второй 4 компараторы, формирователь 5 коротких импульсов, первый 6 и второй 17 распределители импульсов, группу RS-триггеров 71-7N, группу двоичных счетчиков 81-8N, инвертор 9, первый 10, второй 11 и третий 12 элементы И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, реверсивный счетчик 14, генератор 15 тактовых импульсов, делитель 16 с перестраиваемым коэффициентом деления, RS-триггер 18 и блоки 191-19M обработки временных интервалов.The correlometer contains the first 1 and second 2 generators of randomly uniformly distributed signals, the first 3 and second 4 comparators, a shaper of 5 short pulses, the first 6 and second 17 pulse distributors, a group of RS-flip-flops 7 1 -7 N , a group of binary counters 8 1 -8 N , inverter 9, first 10, second 11 and third 12 elements AND, element EXCLUSIVE OR 13, reversible counter 14, clock generator 15, divider 16 with tunable division factor, RS-trigger 18 and time processing units 19 1 -19 M intervals.
Каждый из блоков обработки временных интервалов содержит элемент ИЛИ 20, RS-триггер 21, двоичный счетчик 22, N схем сравнения 231-23N, (N-1-входовой элемент ИЛИ 24, первый 25, второй 26 и третий 27 элементы И, Т-триггер 28, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29 и реверсивный счетчик 30.Each of the time interval processing units contains an
Формирователь коротких импульсов содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31 и Т-триггер 32. The short pulse shaper contains an element EXCLUSIVE OR 31 and a T-
Выходы первого 1 и второго 2 генераторов случайных равномерно распределенных сигналов соединены со вторыми входами соответственно первого 3 и второго 4 компараторов, первые входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелометра, выход первого 3 компаратора соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 и со знаковым входом каждого из N блоков 191-19M обработки временных интервалов, выход второго 4 компаратора соединен с входом формирователя 5 коротких импульсов, с первым входом первого 10 элемента И непосредственно и через инвертор 9 соединен с первым входом второго 11 элемента И, а также со вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, выход которого соединен с входом управления направлением счета реверсивного счетчика 14, вторые входы первого 10 и второго 11 элементов И объединены и подключены к входу "Пуск" коррелометра, выходы первого 10 и второго 11 элементов И соединены соответственно с входом записи единицы и входом записи нуля каждого из М блоков 191-19M обработки временных интервалов, выход формирователя 5 коротких импульсов соединен с информационным входом первого 6 распределителя импульсов, N выходов которого соединены с входами сброса соответствующих N RS-триггеров 71-7N группы, входы установки которых объединены и подключены к входу "Пуск" коррелометра, прямые выходы N RS-триггеров 71-7N группы соединены с входами разрешения счета соответствующих N двоичных счетчиков 81-8N группы, входы сброса которых объединены и подключены к входу "Пуск" коррелометра, счетные входы N двоичных счетчиков 81-8N группы тоже объединены и подключены к выходу генератора 15 тактовых импульсов, прямой выход последнего N-ого RS-триггера 7N группы также соединен с управляющим входом первого 6 распределителя импульсов и со вторым входом третьего 12 элемента И, первый вход которого подключен к выходу генератора 15 тактовых импульсов, а выход соединен со счетным входом реверсивного счетчика 14, вход сброса которого подключен к входу "Пуск" коррелометра, а выход является выходом оценки нулевой ординаты корреляционной функции, выход i-ого (где i= 1,2, . . . , N) двоичного счетчика 8i группы соединен с i-ыми входами приема данных всех блоков 191-19M обработки временных интервалов, выход последнего N-ого двоичного счетчика 8N группы является одним из выходов коррелометра и несет информацию о длительности времени измерения, выход генератора 15 тактовых импульсов соединен со счетным входом делителя 16 с перестраиваемым коэффициентом деления и со счетными входами М блоков 191-19M обработки временных интервалов, установочный вход делителя 16 с перестраиваемым коэффициентом деления подключен к входу "Пуск" коррелометра, а вход задания коэффициента деления является входом задания шага задержки измерения корреляционной функции, вход управления делителя 16 с перестраиваемым коэффициентом деления и вход управления второго 17 распределителя импульсов объединены и подключены к прямому выходу RS-триггера 18, вход установки которого подключен к входу "Пуск" коррелометра, выход делителя 16 с перестраиваемым коэффициентом деления соединен с информационным входом второго 17 распределителя импульсов, М выходов которого соединены с входами запуска соответствующих М блоков 191-19M обработки временных интервалов, последний М-ый выход второго 17 распределителя импульсов соединен также с входом сброса RS-триггера 18, входы установки М блоков 191-19M обработки временных интервалов объединены и подключены к входу "Пуск" коррелометра, выход j-ого (где j= 1,2,..., М) блока 19j обработки временных интервалов является выходом j-ой оценки ординаты корреляционной функции.The outputs of the first 1 and second 2 generators of randomly distributed signals are connected to the second inputs of the first 3 and second 4 comparators respectively, the first inputs of which are the first and second inputs of the correlometer, the output of the first 3 comparators is connected to the first input of the EXCLUSIVE OR 13 element and to the sign input each of the N blocks January 19 -19 M processing timeslots output of the second comparator 4 is connected to the input of the 5 short pulses, with a first input of the first AND gate 10 directly through an inverter 9 it is connected to the first input of the second element 11 AND, as well as to the second input of the element EXCLUSIVE OR 13, the output of which is connected to the input of the direction control of the counting counter 14, the second inputs of the first 10 and second 11 elements And are combined and connected to the input "Start "correlometer, the outputs of the first 10 and second 11 elements And are connected respectively to the input recording unit and the input recording zero of each of the M blocks 19 1 -19 M processing time intervals, the output of the shaper 5 short pulses connected to the information input house of the first 6 pulse distributor, N outputs of which are connected to the reset inputs of the corresponding N RS-triggers 7 1 -7 N groups, the installation inputs of which are combined and connected to the start input of the correlometer, direct outputs of N RS-triggers 7 1 -7 N groups connected to the resolution enable inputs of the corresponding N binary counters of the 8 1 -8 N group, the reset inputs of which are combined and connected to the Start input of the correlometer, the counting inputs of the N binary counters 8 1 -8 N of the group are also combined and connected to the output of the 15 clock pulse generator direct output last th N-th RS-flip-flop 7 N groups are also connected to the control input of the first 6 distributor pulses and a second input of the third 12 element and having a first input connected to the output of the generator 15, clock pulses and the output connected to the counting input of down counter 14, input the reset of which is connected to the “Start” input of the correlometer, and the output is the output of estimating the zero ordinate of the correlation function, the output of the ith (where i = 1,2,. . . , N) the binary counter 8 i of the group is connected to the i-th inputs of the data reception of all blocks 19 1 -19 M processing time intervals, the output of the last N-th binary counter 8 N groups is one of the outputs of the correlometer and carries information about the duration of the measurement time, the output of the clock generator 15 is connected to the counting input of the divider 16 with a tunable division coefficient and to the counting inputs of M blocks 19 1 -19 M for processing time intervals, the installation input of the divider 16 with a tunable division coefficient is connected to the input to the "correlometer, and the input of setting the division coefficient is the input of setting the delay step for measuring the correlation function, the control input of the divider 16 with a tunable division coefficient and the control input of the second 17 pulse distributor are combined and connected to the direct output of the RS-trigger 18, the installation input of which is connected to the input The "start" of the correlometer, the output of the divider 16 with a tunable division ratio is connected to the information input of the second 17 pulse distributor, the M outputs of which are connected to the start inputs with tvetstvuyuschih M blocks January 19 -19 M processing time slots, the last M-th output of the second pulse distributor 17 is also connected to the reset input of RS-trigger 18, inputs of M blocks on January 19 -19 M processing timeslots are combined and connected to the input of "Start "of the correlometer, the output of the jth (where j = 1,2, ..., M) block 19 j of processing time intervals is the output of the jth estimate of the ordinate of the correlation function.
В каждом из М блоков обработки временных интервалов первый вход элемента ИЛИ 20 объединен с входами сброса двоичного счетчика 22 и реверсивного счетчика 30 и является входом установки блока, выход элемента ИЛИ 20 соединен с входом сброса RS-триггера 21, вход установки которого является входом запуска блока, а прямой выход соединен с входом разрешения счета двоичного счетчика 22 и со вторыми входами первого 25, второго 26 и третьего 27 элементов И, счетный вход двоичного счетчика 22 объединен с первым входом третьего 27 элемента И и является счетным входом блока, выход двоичного счетчика 22 соединен со вторыми входами N схем сравнения 231-23N, первые входы которых являются N входами приема данных блока, выходы первых (N-1) схем сравнения 231-23N-1 соединены с входами (N-1)-входового элемента ИЛИ 24 соответственно, выход которого соединен с первым входом второго 26 элемента И, выход последней N-ой схемы сравнения 23N соединен с первым входом первого 25 элемента И, выход которого соединен со вторым входом элемента ИЛИ 20, выход второго 26 элемента И соединен со счетным входом Т-триггера 28, входы установки и сброса которого являются соответственно входом записи единицы и входом записи нуля блока, выход Т- триггера 28 соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29, первый вход которого является знаковым входом блока, а выход соединен с входом управления направлением счета реверсивного счетчика 30, счетный вход которого подключен к выходу третьего элемента И 27, выход реверсивного счетчика 30 является выходом блока обработки временных интервалов.In each of the M time slot processing units, the first input of the
Коррелометр может измерять корреляционные и взаимные корреляционные функции и работает следующим образом. The correlometer can measure correlation and mutual correlation functions and works as follows.
При измерении взаимной корреляционной функции Rxy(τ) исследуемые центрированные случайные сигналы и поступают соответственно на первый и второй входы коррелометра, то есть на первые входы соответственно первого 3 и второго 4 компараторов, на вторые входы которых поступают сигналы ξ1 (t) и ξ2 (t) с выходов соответственно первого 1 и второго 2 генераторов случайных равномерно распределенных сигналов. Значения каждого из вспомогательных сигналов ξ1 (t) и ξ2 (t) независимы относительно друг друга, а также по отношению к значениям исследуемых сигналов (t) и (t). Сигналы ξ1 (t) и ξ2 (t) распределены равномерно внутри интервалов от -А до +А и от -В до +В соответственно, то есть их плотности вероятностей имеют вид
причем величины А и В должны удовлетворять следующим условиям
где максимально возможные абсолютные значения, которые могут принять соответственно сигналы (t) и (t).When measuring the cross-correlation function R xy (τ), the studied centered random signals and arrive respectively at the first and second inputs of the correlometer, that is, at the first inputs of the first 3 and second 4 comparators, respectively, the second inputs of which receive signals ξ 1 (t) and ξ 2 (t) from the outputs of the first 1 and second 2 random generators, respectively distributed signals. The values of each of the auxiliary signals ξ 1 (t) and ξ 2 (t) are independent with respect to each other, as well as with respect to the values of the studied signals (t) and (t). The signals ξ 1 (t) and ξ 2 (t) are distributed uniformly inside the intervals from -A to + A and from -B to + B, respectively, that is, their probability densities are of the form
moreover, the quantities A and B must satisfy the following conditions
Where the maximum possible absolute values that signals can take respectively (t) and (t).
В качестве вспомогательных сигналов ξ1 (t) и ξ2 (t) допускается использование линейно изменяющихся периодических сигналов (см. Мирский Г.Я. Характеристики стохастической взаимосвязи и их измерения - М.: Энергоиздат, 1982, с. 190). В частности можно использовать сигналы треугольной формы (схему генератора треугольной формы см. в книге: Применение прецизионных аналоговых микросхем /А.Г.Алексенко, Е.А.Коломбет, Г.И.Стародуб. - М.: Радио и связь, 1985, с. 165, рис. 4.11).As auxiliary signals ξ 1 (t) and ξ 2 (t) it is allowed to use linearly varying periodic signals (see Mirsky G.Ya. Characteristics of stochastic interconnection and their measurements - M .: Energoizdat, 1982, p. 190). In particular, triangular-shaped signals can be used (a triangular-shaped generator circuit can be found in the book: Application of precision analog microcircuits / A.G. Aleksenko, E.A. Kolombet, G.I. Starodub. - M .: Radio and communications, 1985, p. 165, Fig. 4.11).
Первый 3 и второй 4 компараторы осуществляют операции сравнения соответственно сигнала (t) с сигналом ξ1 (t) и сигнала (t) с сигналом ξ2 (t). В результате этих операций будем иметь сигналы z1(t) и z2(t), которые являются знаковыми сигналами, то есть их можно описать с помощью знаковой функции
где Sgn{...} - символ знаковой функции.The first 3 and second 4 comparators carry out operations of comparison, respectively, of the signal (t) with the signal ξ 1 (t) and the signal (t) with the signal ξ 2 (t). As a result of these operations, we will have signals z 1 (t) and z 2 (t), which are sign signals, that is, they can be described using the sign function
where S gn {...} is the symbol of the sign function.
Поскольку на практике схемы сравнения всегда фиксируют нулевые значения знаковых сигналов с равной вероятностью либо как "+1", либо как "-1", при измерениях обычно используют знаковую функцию, которая принимает значения "-1" и "+1" (см. Мирский Г.Я. Характеристики стохастической взаимосвязи и их измерения - М.: Энергоиздат, 1982, с.179). В соответствии с этим выражения (4) и (5) можно записать в следующем виде
При технической реализации коррелометра в качестве первого 3 и второго 4 компараторов можно использовать интегральные компараторы (см. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Т.5. - М.: КУбК-а, 1997, с.113-119). В этом случае уровни логической единицы на выходах первого 3 и второго 4 компараторов будут соответствовать значению "+1" знаковых сигналов z1(t) и z2(t), а уровни логического нуля на выходах этих компараторов будут соответствовать значению "-1" знаковых сигналов z1(t) и z2(t).Since, in practice, comparison schemes always record zero values of sign signals with equal probability either as "+1" or as "-1", during measurements usually use a sign function that takes the values "-1" and "+1" (see Mirsky G.Ya. Characteristics of the stochastic relationship and their measurement - M .: Energoizdat, 1982, p. 179). In accordance with this, expressions (4) and (5) can be written as follows
In the technical implementation of the correlometer, as the first 3 and second 4 comparators, you can use integrated comparators (see Nefedov A.V. Integrated circuits and their foreign counterparts: Reference. V.5. - M .: KUBK-a, 1997, p.113 -119). In this case, the logical unit levels at the outputs of the first 3 and second 4 comparators will correspond to the value “+1” of the sign signals z 1 (t) and z 2 (t), and the logic zero levels at the outputs of these comparators will correspond to the value “-1” sign signals z 1 (t) and z 2 (t).
Сигнал z2(t) с выхода второго 4 компаратора поступает на вход формирователя 5 коротких импульсов, который в моменты времени смены логического уровня сигналом z2(t) выдает на своем выходе короткие импульсы. Формирователь 5 коротких импульсов может иметь различные схемные решения, необходимо лишь только то, чтобы он в точности выполнял свое функциональное назначение. Один из возможных вариантов такого формирователя и временные диаграммы его работы представлены на фиг.3. В данном случае он основан на использовании элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31, один из входов которого является входом формирователя, а выход соединен со счетным входом Т-триггера 32 и является выходом формирователя, выход Т-триггера соединен с вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 31.The signal z 2 (t) from the output of the second 4 comparator is fed to the input of the shaper 5 of short pulses, which at the time of the change of the logic level by the signal z 2 (t) gives short pulses at its output. Shaper 5 short pulses can have various circuit solutions, it is only necessary that he accurately fulfill his functional purpose. One of the possible options for such a shaper and timing diagrams of its operation are presented in figure 3. In this case, it is based on the use of the EXCLUSIVE OR
Импульсы с выхода формирователя 5 коротких импульсов поступают на информационный вход первого 6 распределителя импульсов. The pulses from the output of the shaper 5 short pulses are fed to the information input of the first 6 pulse distributor.
В исходном состоянии коррелометра на прямых выходах группы RS-триггеров 71-7N и на прямом выходе RS-триггера 18 присутствуют уровни логического нуля.In the initial state of the correlometer, at the direct outputs of the group of RS-flip-flops 7 1 -7 N and at the direct output of the RS-flip-flop 18 there are logical zero levels.
Уровни логического нуля с прямых выходов RS-триггеров 71-7N группы поступают на входы разрешения счета соответствующих двоичных счетчиков 81-8N группы и запрещают им счет тактовых импульсов, поступающих на их счетные входы с выхода генератора 15 тактовых импульсов.Logical zero levels from the direct outputs of the RS-flip-flops of the 7 1 -7 N group go to the count resolution inputs of the corresponding binary counters of the 8 1 -8 N group and prohibit them from counting the clock pulses arriving at their counting inputs from the output of the 15 clock pulse generator.
Первый 6 распределитель импульсов, а также делитель 16 с перестраиваемым коэффициентом деления и второй 17 распределитель импульсов не функционируют, так как уровни логического нуля, поступающие на их управляющие входы с прямых выходов соответственно N-ого RS-триггера 7N группы и RS-триггера 18, блокируют их работу.The first 6 pulse distributor, as well as the divider 16 with a tunable division coefficient and the second 17 pulse distributor, do not work, since the logic zero levels supplied to their control inputs from the direct outputs of the Nth RS-flip-flop 7 of the N group and the RS-flip-flop 18, respectively block their work.
Одновременно уровень логического нуля с прямого выхода N-ого RS-триггера 7N группы поступает и на второй вход третьего 12 элемента И и запрещает прохождение тактовых импульсов на счетный вход реверсивного счетчика 14. At the same time, the logic zero level from the direct output of the Nth RS-flip-flop 7N of the group goes to the second input of the third 12 And element and prohibits the passage of clock pulses to the counting input of the reverse counter 14.
Блоки 191-19M обработки временных интервалов также не функционируют.Blocks 19 1 -19 M processing time intervals also do not function.
Начало работы коррелометра осуществляется по сигналу "Пуск". Сигнал "Пуск" представляет собой короткий импульс. Момент времени действия этого сигнала определяет начало процесса измерения взаимной корреляционной функции Rxy( τ ) и соответствует времени t0, которое принимается равным нулю, то есть t0=0.The start of the correlometer is carried out by the "Start" signal. The start signal is a short pulse. The instant of action of this signal determines the beginning of the process of measuring the mutual correlation function R xy (τ) and corresponds to a time t 0 that is assumed to be zero, that is, t 0 = 0.
По сигналу "Пуск" в коррелометре осуществляются следующие установки:
- двоичные счетчики 81-8N группы и реверсивный счетчик 14 обнуляются;
- на прямых выходах группы RS-триггеров 71-7N и RS-триггера 18 устанавливаются уровни логической единицы;
- целочисленное значение Kд коэффициента деления записывается в делитель 16 с перестраиваемым коэффициентом деления.At the start signal, the following settings are made in the correlometer:
- binary counters 8 1 -8 N groups and the reverse counter 14 are reset;
- at the direct outputs of the group of RS-flip-flops 7 1 -7 N and RS-flip-flop 18 levels of the logical unit are set;
- the integer value K d of the division coefficient is recorded in the divider 16 with a tunable division coefficient.
Кроме того, сигнал "Пуск" поступает на вторые входы первого 10 и второго 11 элементов И. При этом на первый вход первого 10 элемента И поступает непосредственно сигнал z2(t), а на первый вход второго 11 элемента И сигнал z2(t) поступает через инвертор 9. В соответствии с этим если в момент времени t0 действия сигнала "Пуск", принимаемого за начало процесса измерения, сигнал z2(t) имеет уровень логической единицы (это означает, что z2(t0)= Sgn(t0)-ξ2(t0)} =+1), то сигнал "Пуск" проходит на выход первого 10 элемента И и далее поступает на входы записи единицы всех блоков 191-19M обработки временных интервалов. Если же в момент времени t0 действия сигнала "Пуск" сигнал z2(t) имеет уровень логического нуля (это означает, что z2(t0)=Sgn{ y(t0) - ξ2 (t0)} =-1), то сигнал "Пуск" проходит на выход второго 11 элемента И и далее поступает на входы записи нуля всех блоков 191-19M обработки временных интервалов. Фактически это означает, что в момент действия сигнала "Пуск", то есть в момент времени t0, соответствующий началу процесса измерения, в блоки 191-19M обработки временных интервалов записывается начальное значение z2(t0) сигнала z2(t).In addition, the "Start" signal is supplied to the second inputs of the first 10 and second 11 elements I. In this case, the signal z 2 (t) is directly transmitted to the first input of the first 10 element And, and the signal z 2 (t ) arrives through the inverter 9. Accordingly, if at the time t 0 the action of the “Start” signal, taken as the beginning of the measurement process, the signal z 2 (t) has a logic level (this means that z 2 (t 0 ) = S gn (t 0 ) -ξ 2 (t 0 )} = + 1), then the “Start” signal passes to the output of the first 10 element And then it goes to the recording inputs of a unit of all blocks 19 1 -19 M processing time intervals. If, at the time t 0 of the start signal, the signal z 2 (t) has a logic zero level (this means that z 2 (t 0 ) = S gn {y (t 0 ) - ξ 2 (t 0 )} = -1), then the "Start" signal passes to the output of the second 11 And element and then goes to the inputs of the zero recording of all blocks 19 1 -19 M processing time intervals. Practically, this means that at the moment of action of the signal "Start", i.e. at time t 0 corresponding to the start of the measurement process, in units January 19 -19 M processing timeslots recorded initial value z 2 (t 0) of the signal z 2 (t )
Сигнал "Пуск" поступает также на входы установки блоков 191-19M обработки временных интервалов и переводит их в режим ожидания.The “Start” signal also arrives at the inputs of the installation of blocks 19 1 -19 M processing time intervals and puts them into standby mode.
На этом все установки завершаются, и начинается непосредственно процесс измерения взаимной корреляционной функции Rxy ().On this, all settings are completed, and the process of measuring the mutual correlation function R xy ( )
Сигналы z1(t) и z2(t) поступают соответственно на первый и второй входы элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, который выполняет функцию знакового умножителя. Если знаки сигналов z1(t) и z2(t) совпадают, то на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 будет присутствовать уровень логического нуля. Это означает, что результат произведения этих сигналов равен "+1". Если знаки сигналов z1(t) и z2(t) являются противоположными, то на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 будет присутствовать уровень логической единицы. Это означает, что результат произведения этих сигналов равен "-1". Сигнал с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13 поступает на вход управления направлением счета реверсивного счетчика 14. При этом уровень логического нуля на этом входе определят прямой счет реверсивного счетчика 14 (режим суммирования тактовых импульсов), а уровень логической единицы определят обратный счет реверсивного счетчика 14 (режим вычитания тактовых импульсов). (В качестве реверсивного счетчика 14 можно использовать, например, реверсивный счетчик К555ИЕ13. См. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Т. 5. - М.: КУбК-а, 1997. С. 168.)
Уровень логической единицы с прямого выхода N-oгo RS-триггера 7N группы поступает на второй вход третьего 12 элемента И и разрешает прохождение тактовых импульсов с его первого входа на счетный вход реверсивного счетчика 14. В зависимости от уровня сигнала на входе управления направлением счета реверсивный счетчик 14 будет работать или в режиме суммирования входной последовательности тактовых импульсов или в режиме вычитания.The signals z 1 (t) and z 2 (t) are respectively supplied to the first and second inputs of the EXCLUSIVE OR 13 element, which performs the function of a sign multiplier. If the signs of the signals z 1 (t) and z 2 (t) coincide, then at the output of the EXCLUSIVE OR 13 element there will be a logic zero level. This means that the result of the product of these signals is "+1". If the signs of the signals z 1 (t) and z 2 (t) are opposite, then the level of the logical unit will be present at the output of the EXCLUSIVE OR 13 element. This means that the result of the product of these signals is -1. The signal from the output of the EXCLUSIVE OR 13 element is input to the control direction of the counting direction of the reverse counter 14. In this case, the logic zero level at this input will determine the direct count of the reverse counter 14 (clock summation mode), and the level of the logical unit will determine the countdown of the reverse counter 14 (mode subtracting clock pulses). (For example, a reversible counter 14 can be used, for example, a reversible counter K555IE13. See Nefedov A.V. Integrated microcircuits and their foreign analogues: Reference book. V. 5. - M .: KUBK-a, 1997. P. 168.)
The level of a logical unit from the direct output of an N-th RS-flip-flop of the 7th N group goes to the second input of the third 12 And element and allows the passage of clock pulses from its first input to the counting input of the reversible counter 14. Depending on the signal level at the input of the direction control, the counting is reversible counter 14 will operate either in the summation mode of the input clock sequence or in the subtraction mode.
Уровни логической единицы с прямых выходов RS-триггеров 71-7N группы поступают на входы разрешения счета соответствующих двоичных счетчиков 81-8N группы и разрешают им счет тактовых импульсов, поступающих на их счетные входы с выхода генератора 15 тактовых импульсов. (В качестве двоичных счетчиков 81-8N можно использовать, например, счетчик К555ИЕ10. См. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Т.5. - М.: КУбК-а, 1997, с.166.)
Уровень логической единицы с выхода N-oгo RS-триггера 7N группы поступает также на управляющий вход первого 6 распределителя импульсов и разрешает ему работу. В результате этого импульсы, поступающие с выхода формирователя 5 коротких импульсов на информационный вход первого 6 распределителя, последовательно проходят на его выходы. При этом первый импульс проходит на первый выход, второй импульс - на второй выход, и т.д. N-ый импульс проходит на N-ый выход. В общем случае i-ый импульс проходит на i-ый выход (где i=1,2,3,..., N). Распределитель импульсов может быть построен на основе дешифратора и двоичного счетчика. (В частности, в качестве дешифратора можно использовать микросхемы К155ИДЗ или К555ИДЗ и схемы аналогичные им по назначению. Примеры схем включения дешифратора и их использования см., например, Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986, с. 115-118.)
Принимая во внимание, что сигнал "Пуск" определяет момент времени t0, соответствующий началу процесса измерения, будем иметь, что импульсы на выходах первого 6 распределителя импульсов соответствуют моментам времени t1, t2, t3,..., tN, в которые сигнал z2(t) меняет свое значение после подачи сигнала "Пуск".Levels of logical units from the direct outputs of the RS-flip-flops of the 7 1 -7 N group go to the count resolution inputs of the corresponding binary counters of the 8 1 -8 N group and enable them to count the clock pulses received at their counter inputs from the output of the 15 clock pulse generator. (As binary counters 8 1 -8 N, you can use, for example, the counter K555IE10. See Nefedov A.V. Integrated circuits and their foreign counterparts: Handbook. V.5. - M .: KUBK-a, 1997, p. 166.)
The level of the logical unit from the output of the N-th RS-flip-flop of the 7th N group also goes to the control input of the first 6 pulse distributor and allows it to work. As a result of this, the pulses coming from the output of the shaper 5 short pulses to the information input of the first 6 distributor, sequentially pass to its outputs. In this case, the first pulse passes to the first output, the second pulse to the second output, etc. The N-th pulse passes to the N-th output. In the general case, the i-th pulse passes to the i-th output (where i = 1,2,3, ..., N). The pulse distributor can be built on the basis of a decoder and a binary counter. (In particular, K155IDZ or K555IDZ microcircuits and similar circuits for their intended purpose can be used as a decoder. For examples of how to enable a decoder and how to use them, see, for example, Zeldin EA Digital Integrated Circuits in Information and Measurement Equipment. - L .: Energoatomizdat, Leningrad Department, 1986, p. 115-118.)
Taking into account that the “Start” signal determines the time t 0 corresponding to the beginning of the measurement process, we will have that the pulses at the outputs of the first 6 pulse distributor correspond to time t 1 , t 2 , t 3 , ..., t N , in which the signal z 2 (t) changes its value after the start signal is given.
Импульсы с выходов первого 6 распределителя импульсов поступают последовательно в моменты времени t1, t2, t3,..., tN, на входы сброса соответствующих RS-триггеров 71-7N группы. В результате этого RS-триггеры 71-7N группы последовательно устанавливают на своих выходах уровни логического нуля, которые, поступая на входы разрешения счета двоичных счетчиков 81-8N группы, также последовательно в моменты времени t1, t2, t3,...,tN, прекращают процесс счета тактовых импульсов, поступающих с выхода генератора 15 тактовых импульсов на счетные входы двоичных счетчиков 81-8N группы. В итоге в двоичных счетчиках 81-8N группы будут накоплены числа в двоичном коде l1, l2,.. .,lN, определяющие моменты времени t1, t2, t3,..., tN, то есть t1=liT0. Здесь i=1,2,..., N, а Т0 - период следования тактовых импульсов. Фактически это означает, что в двоичных счетчиках 81-8N группы запоминаются в двоичном коде значения моментов времени t1, t2,...,tN, в которые сигнал z2(t) меняет свое значение.The pulses from the outputs of the first 6 pulse distributor arrive sequentially at times t 1 , t 2 , t 3 , ..., t N , to the reset inputs of the corresponding RS-triggers 7 1 -7 N groups. As a result of this, the RS-triggers of the 7 1 -7 N group sequentially set logic zero levels at their outputs, which, arriving at the counting resolution inputs of binary counters 8 1 -8 N groups, also sequentially at time t 1 , t 2 , t 3 , ..., t N , stop the process of counting clock pulses from the output of the generator 15 clock pulses to the counting inputs of binary counters 8 1 -8 N groups. As a result, in binary counters of the 8 1 -8 N group, numbers in the binary code l 1 , l 2 , ..., l N will be accumulated, which determine the moments of time t 1 , t 2 , t 3 , ..., t N , then there is t 1 = l i T 0 . Here i = 1,2, ..., N, and T 0 is the repetition period of clock pulses. In fact, this means that in binary counters 8 1 -8 N groups are stored in binary code the values of the times t 1 , t 2 , ..., t N , at which the signal z 2 (t) changes its value.
При этом i-ый двоичный счетчик 8i группы хранит значение момента времени ti. Следует отметить, что число lN, которое хранит N-ый двоичный счетчик SN группы, определяет длительность реализации tN сигнала z2(t), которая равна времени Тp измерения взаимной корреляционной функции Rxy( τ ), т.е.In this case, the i-th binary counter 8 i of the group stores the value of the time t i . It should be noted that the number l N that stores the Nth binary counter of the SN group determines the implementation duration t N of the signal z 2 (t), which is equal to the measurement time T p of the mutual correlation function R xy (τ), i.e.
Tp = tN = lNT0 (8)
Уровень логического нуля с выхода последнего N-ого RS- триггера 7N группы поступает на управляющий вход первого 6 распределителя импульсов и прекращает его работу, а также поступает на второй вход третьего 12 элемента И и запрещает прохождение тактовых импульсов на счетный вход реверсивного счетчика 14. В итоге в реверсивном счетчике 14 будет накоплено число S0 в двоичном коде, определяющее оценку нулевой ординаты (0) знаковой взаимной корреляционной функции сигналов z1(t) и z2(t). Применяя известное преобразование (см. Мирский Г.Я. Характеристики стохастической взаимосвязи и их измерения - М. : Энергоиздат, 1982, с. 191), получаем, что оценка нулевой ординаты взаимной корреляционной функции сигналов (t) и (t) с учетом выражения (8) равна
где величины А и B определяются соотношениями (3).T p = t N = l N T 0 (8)
The logic zero level from the output of the last Nth RS-trigger of the 7th N group goes to the control input of the first 6 pulse distributor and stops its work, and also goes to the second input of the third 12 And element and prohibits the passage of clock pulses to the counting input of the counter 14. As a result, the number S 0 in binary code will be accumulated in the reverse counter 14, which determines the estimate of the zero ordinate (0) the sign mutual correlation function of the signals z 1 (t) and z 2 (t). Applying the well-known transformation (see Mirsky G.Ya. Characteristics of stochastic interconnection and their measurements - M.: Energoizdat, 1982, p. 191), we obtain that the estimate of the zero ordinate of the mutual correlation function of signals (t) and (t) taking into account expression (8) is equal to
where the quantities A and B are determined by relations (3).
Нетрудно видеть, что преобразование (9) носит линейный характер. It is easy to see that the transformation (9) is linear.
Как было показано выше, по сигналу "Пуск" на прямом выходе RS-триггера 18 устанавливается уровень логической единицы, который по ступает на управляющие входы делителя 16 с перестраиваемым коэффициентом деления и второго 17 распределителя импульсов и разрешает им работу. При этом по сигналу "Пуск" в делитель 16 с перестраиваемым коэффициентом деления заносится целочисленное значение K∂ коэффициента деления, которое задает шаг Δτ задержки измерения взаимной корреляционной функции
где Т0 и f0 - соответственно период и частота следования тактовых импульсов с выхода генератора 15 тактовых импульсов.As was shown above, by the “Start” signal, a direct logic level is set at the direct output of the RS-flip-flop 18, which arrives at the control inputs of the divider 16 with a tunable division coefficient and the second 17 pulse distributor and allows them to work. In this case, according to the “Start” signal, an integer value K ∂ of the division coefficient is entered into the divider 16 with a tunable division coefficient, which sets the step Δτ of the measurement delay of the mutual correlation function
where T 0 and f 0 - respectively, the period and repetition rate of clock pulses from the output of the generator 15 clock pulses.
Таким образом, период выходных импульсов делителя 16 с перестраиваемым коэффициентом деления составляет K∂ периодов входных импульсов.Thus, the period of the output pulses of the divider 16 with a tunable division ratio is K ∂ periods of the input pulses.
(В качестве делителя 16 с перестраиваемым коэффициентом деления можно использовать, например, хорошо известную интегральную микросхему программируемого таймера К580ВИ53 или его аналоги. Режим работы 2 данного таймера обеспечивает период выходных импульсов таймера равным K∂ периодов входных импульсов, где K∂ - начальное содержимое счетчика таймера. См. Алексенко А. Г. , Галицын А.А., Иванников А.Д. Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на микропроцессорах: Программирование, типовые решения, методы отладки. - М. : Радио и связь, 1984, с. 65-72).(As a divider 16 with a tunable division factor, one can use, for example, the well-known K580VI53 programmable timer integrated circuit or its analogs. Operation mode 2 of this timer provides a timer output pulse period equal to K ∂ input pulse periods, where K ∂ is the initial content of the timer counter . See Aleksenko A. G., Galitsyn A. A., Ivannikov A. Design of electronic equipment on microprocessors: Programming, typical solutions, debugging methods. - M.: Radio and communications, 1984, pp. 65-72) .
Импульсы с выхода делителя 16 с перестраиваемым коэффициентом деления поступают на информационный вход второго 17 распределителя импульсов и последовательно с интервалом времени Δτ = K∂Т0 появляются на его выходах. Причем первый импульс появляется на первом выходе через время Δτ. Второй импульс появляется на втором выходе через время 2Δτ, и т.д. Последний М-ый импульс появляется на М-ом выходе через время МΔτ. В общем случае j-ый импульс появляется на j-ом выходе через время jΔτ.
Импульсы с М выходов второго 17 распределителя импульсов поступают на входы запуска соответствующих М блоков 191-19M обработки временных интервалов.The pulses from the output of the divider 16 with a tunable division coefficient are fed to the information input of the second 17 pulse distributor and sequentially with the time interval Δτ = K ∂ T 0 appear at its outputs. Moreover, the first pulse appears at the first output after a time Δτ. The second pulse appears at the second output after 2Δτ, etc. The last Mth pulse appears at the Mth output after a time MΔτ. In the general case, the jth pulse appears at the jth output after a time jΔτ.
The pulses from the M outputs of the second 17 pulse distributor are fed to the start inputs of the corresponding M blocks 19 1 -19 M processing time intervals.
Импульс с последнего M-ого выхода второго 17 распределителя импульсов поступает также на вход сброса RS-триггера 18 и устанавливает на его прямом выходе уровень логического нуля, который запрещает работу делителя 16 с перестраиваемым коэффициентом деления и второго 17 распределителя импульсов. The pulse from the last Mth output of the second 17 pulse distributor is also fed to the reset input of the RS flip-flop 18 and sets the logic zero on its direct output, which prohibits the operation of the divider 16 with a tunable division factor and the second 17 pulse distributor.
Блоки 191-19M обработки временных интервалов имеет идентичные структуры. При этом j-ый блок 19j обработки временных интервалов осуществляет оценку j-ой ординаты взаимной корреляционной функции Rxy(j Δτ (где j=1,2...,М).Blocks 19 1 -19 M processing time intervals has identical structures. In this case, the jth block 19 j of processing time intervals evaluates the jth ordinate of the mutual correlation function R xy (j Δτ (where j = 1,2 ..., M).
Рассмотрим работу j-ого блока 19j обработки временных интервалов (см. фиг.2).Consider the work of the j-th block 19 j processing time intervals (see figure 2).
В зависимости от значения сигнала z2(t) в момент времени t0 начала процесса измерения сигнал "Пуск", пройдя через первый 10 или второй 11 элементы И, поступает соответственно на вход записи единицы или на вход записи нуля блока 19j обработки временных интервалов, и далее он поступает соответственно или на вход установки или на вход сброса Т-триггера 28. (В качестве Т-триггера 28 можно использовать, например, триггер К555ТВ9. См. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Т. 5. - М.: КУбК-а, 1997, с.278). В соответствии с этим на прямом выходе Т-триггера 28 устанавливается уровень логической единицы или уровень логического нуля. Таким образом, в Т-триггере 28 запоминается начальное значение z2(t0). Одновременно импульс "Пуск" поступает на вход установки блока 19j обработки временных интервалов. В результате этого двоичный счетчик 22 и реверсивный счетчик 30 обнуляются, а на прямом выходе RS-триггера 21 устанавливается уровень логического нуля, который поступает на вторые входы первого 25, второго 26 и третьего 27 элементов И. В результате этого первый 25 и второй 26 элементы И блокируют прохождение сигналов с выходов соответственно N-ой схемы сравнения 23N и (N-1)-входового элемента ИЛИ. Кроме того, тактовые импульсы, поступающие на счетный вход блока 19j обработки временных интервалов, не проходят через третий 27 элемент И на счетный вход реверсивного счетчика 30. Уровень логического нуля с прямого выхода RS-триггера 21 поступает также на вход разрешения счета двоичного счетчика 22 и запрещает счет тактовых импульсов, поступающих на его счетный вход.Depending on the value of the signal z 2 (t) at the time t 0 of the beginning of the measurement process, the “Start” signal, passing through the first 10 or second 11 AND elements, is supplied respectively to the input of the recording unit or to the input of the zero recording of the time interval processing unit 19j, and then it goes, respectively, either to the installation input or to the reset input of the T-
После начальных установок блок 19j обработки временных интервалов переходит в режим ожидания, то есть ожидает сигнал на входе запуска с соответствующего выхода второго 17 распределителя импульсов коррелометра.After the initial settings, the time interval processing unit 19 j goes into standby mode, that is, it waits for a signal at the start input from the corresponding output of the second 17 correlometer pulse distributor.
Через время задержки, которое для j-ого блок 19j обработки временных интервалов равно jΔτ, на его вход запуска с j-ого выхода второго 17 распределителя импульсов поступает импульс. По этому импульсу на прямом выходе RS-триггера 21 устанавливается уровень логической единицы, который, с одной стороны, поступая на вход разрешения счета двоичного счетчика 22, разрешает ему счет тактовых импульсов, с другой стороны, поступая на второй вход третьего 27 элемента И, разрешает прохождение тактовых импульсов на счетный вход реверсивного счетчика 30.After a delay time, which is equal to jΔτ for the j-th time interval processing unit 19 j , the pulse is received at its start input from the j-th output of the second 17 pulse distributor. Based on this pulse, a direct logic level is set at the direct output of the RS-flip-
Значения l1, l2, ..., lN с выходов двоичных счетчиков 81-8N коррелометра поступают на входы приема данных j-ого блок 19j обработки временных интервалов и, следовательно, поступают на первые входы соответствующих схем сравнения 231-23N вторые входы которых объединены и подключены к выходу двоичного счетчика 22. По мере заполнения двоичного счетчика 22, схемы сравнения 231-23N будут последовательно выдавать импульсы на своих выходах. (В качестве схем сравнения можно использовать, например, микросхемы К555СП1 и их аналоги. См. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник /М.И. Богданович, И.Н.Грель, С.А.Дубина и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - Минск: Беларусь, Полымя. С. 262. Рис. 2.190 и 2.191.) Фактически импульсы на выходах схем сравнения 231-23N будут соответствовать моментам времени t1, t2,.. tN изменения значений сигнала z2(t), задержанным на время jΔτ по отношению к началу процесса измерения. Импульсы с выходов схем сравнения 231-23N-1 поступают на соответствующие входы (N-1)-входового элемента ИЛИ 24. (Отметим, что (N-1)-входовой элемент ИЛИ 24 достаточно просто можно реализовать, например, в виде последовательного соединения простых двухвходовых элементов ИЛИ.) Импульсы с выхода (N-1)-входового элемента ИЛИ 24 через второй 26 элемент И поступают на счетный вход T- триггера 28, в результате чего Т-триггер 28 последовательно изменяет свое состояние. Принимая во внимание, что в начальный момент времени t0 в Т-триггер 28 было записано начальное значение z2(t0), получаем, что сигнал на выходе Т-триггера 28 фактически представляет собой сигнал z2(t), задержанный на время jΔτ, то есть будем иметь на выходе Т-триггера 28 сигнал z2(t-jΔτ). Сигнал z2(t-jΔτ) поступает на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29, на первый вход которого поступает сигнал z1(t). Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29 осуществляет операцию знакового умножения сигналов, поступающих на его входы, то есть сигналов z1(t) и z2(t-jΔT).The values l 1 , l 2 , ..., l N from the outputs of the binary counters 8 1 -8 N of the correlometer are fed to the inputs of the data reception of the j-th block 19 j of processing time intervals and, therefore, are fed to the first inputs of the corresponding comparison schemes 23 1 -23 N the second inputs of which are combined and connected to the output of the
Сигнал с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 29 поступает на вход управления направлением счета реверсивного счетчика 30. При этом уровень логического нуля на этом входе определят прямой счет реверсивного счетчика 30 (режим суммирования тактовых импульсов), а уровень логической единицы определят обратный счет реверсивного счетчика 30 (режим вычитания тактовых импульсов). The signal from the output of the EXCLUSIVE OR 29 element is input to the control direction of the counting of the
После срабатывания последней схемы сравнения 23N, что соответствует времени измерения Tp=tN, импульс с выхода этой схемы сравнения через первый 25 элемент И поступает на второй вход элемента ИЛИ 20 и далее поступает на вход сброса RS-триггера 21, в результате чего на его прямом выходе устанавливается уровень логического нуля и процесс определения j-ой ординаты Rxy(jΔτ) взаимной корреляционной функции завершается. К этому моменту времени в реверсивном счетчике 30 будет накоплено число Sj в двоичном коде, определяющее оценку j-ой ординаты знаковой взаимной корреляционной функции сигналов z1(t) и z2(t). Как и в случае определения нулевой ординаты взаимной корреляционной функции, применяя известное преобразование, связывающее знаковую и обычную взаимные корреляционные функции (см. Мирский Г.Я. Характеристики стохастической взаимосвязи и их измерения - М.: Энергоиздат, 1982. С. 191), получаем, что оценка j-ой ординаты взаимной корреляционной функции сигналов (t) и (t) с учетом выражения (8) равна
где величины А и B определяются соотношениями (3).After the last comparison circuit 23 N is triggered, which corresponds to the measurement time T p = t N , the pulse from the output of this comparison circuit through the first 25 AND element is fed to the second input of the
where the quantities A and B are determined by relations (3).
Следует отметить, что преобразование (11) так же, как и преобразование (9), носит линейный характер. It should be noted that the transformation (11) as well as the transformation (9) is linear.
Аналогичным образом работают все блоки 191-19M обработки временных интервалов.Similarly, all blocks 19 1 -19 M processing time intervals.
По окончанию работы последнего M-ого блока 19M обработки временных интервалов процесс измерения взаимной корреляционной функции Rxy(τ) завершается.At the end of the last Mth block 19 M processing time intervals, the measurement process of the mutual correlation function R xy (τ) is completed.
Процедура измерения корреляционной функции Rx(τ) аналогична выше рассмотренному процессу измерения взаимной корреляционной функции Rxy(τ). Отличие заключается лишь только в том, что исследуемый центрированный случайный сигнал (t) поступает на оба входа коррелометра, то есть на первые входы первого 3 и второго 4 компараторов.The procedure for measuring the correlation function R x (τ) is similar to the above process for measuring the mutual correlation function R xy (τ). The only difference is that the centered random signal under study (t) goes to both inputs of the correlometer, that is, to the first inputs of the first 3 and second 4 comparators.
Из приведенного описания видно, что по сравнению с устройством-прототипом предлагаемое устройство позволяет получать практически непосредственно оценки корреляционной (или взаимной корреляционной) функции, определяемые выражениями (9) и (11). При этом выражения (9) и (11) носят линейный характер, в то время, как в устройстве-прототипе необходимо использовать нелинейные преобразования. Все это позволяет уменьшить погрешность измерения корреляционной (или взаимной корреляционной) функции и работать с более короткими сигналами при заданной статистической погрешности. Кроме того предлагаемое устройство позволяет осуществлять измерение корреляционной (или взаимной корреляционной) функции случайных процессов с любым законом распределения, что расширяет его функциональные возможности. From the above description it is seen that, in comparison with the prototype device, the proposed device allows to obtain almost directly estimates of the correlation (or mutual correlation) functions defined by expressions (9) and (11). Moreover, expressions (9) and (11) are linear in nature, while non-linear transformations must be used in the prototype device. All this allows us to reduce the measurement error of the correlation (or cross-correlation) function and work with shorter signals for a given statistical error. In addition, the proposed device allows the measurement of the correlation (or mutual correlation) function of random processes with any distribution law, which expands its functionality.
Технически предлагаемое устройство реализуется на стандартных элементах, широко известных и применяемых в современной технике. Более того, при современном уровне развитии технологии производства интегральных микросхем в перспективе подобное устройство или отдельные его блоки целесообразно реализовать в виде больших интегральных схем. Technically, the proposed device is implemented on standard elements that are widely known and used in modern technology. Moreover, at the current level of development of the technology for the production of integrated circuits in the future, it is advisable to implement such a device or its individual blocks in the form of large integrated circuits.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99101015/09A RU2177637C2 (en) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | Multichannel sign correlator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99101015/09A RU2177637C2 (en) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | Multichannel sign correlator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99101015A RU99101015A (en) | 2000-12-27 |
RU2177637C2 true RU2177637C2 (en) | 2001-12-27 |
Family
ID=20214843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99101015/09A RU2177637C2 (en) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | Multichannel sign correlator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2177637C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2808390C1 (en) * | 2023-01-23 | 2023-11-28 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации | Digital sign correlator |
-
1999
- 1999-01-18 RU RU99101015/09A patent/RU2177637C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2808390C1 (en) * | 2023-01-23 | 2023-11-28 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации | Digital sign correlator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0484975A2 (en) | Continuous overlapping frequency measurement | |
RU2177637C2 (en) | Multichannel sign correlator | |
US3947673A (en) | Apparatus for comparing two binary signals | |
RU2252450C2 (en) | Parallel sign correlation meter | |
RU2174705C2 (en) | Parallel correlation meter | |
RU2174706C1 (en) | Device for metering distribution density of random process probabilities | |
JPH0455272B2 (en) | ||
RU2561999C1 (en) | Interpolating converter of time interval into digital code | |
SU1251707A1 (en) | Device for measuring time intervals | |
RU2379824C1 (en) | Time-interval metre | |
RU2010243C1 (en) | Meter of speed of linear change of frequency inside pulse | |
SU913394A1 (en) | Statistic analyzer | |
SU1056191A1 (en) | Stochastic converter | |
SU1124285A1 (en) | Random arrival generator | |
SU1425834A1 (en) | Device for measuring ratio of time intervals | |
SU1148005A1 (en) | Method and device for grouping integrated circuits according to speed of response | |
SU1095103A1 (en) | Device for analyzing shape of single electric pulses | |
SU1453414A1 (en) | Digital correlator for detecting an echo signal | |
RU2013011C1 (en) | Device for channel selection | |
RU99101015A (en) | MULTI-CHANNEL SIGNS CORRELOMETER | |
SU1307439A1 (en) | Meter of time intervals | |
SU1307440A1 (en) | Range meter of sequentially counted time intervals | |
SU599268A1 (en) | Meter of random pulse train peak values | |
SU879494A1 (en) | Device for digital processing of signals | |
SU1341651A2 (en) | Histogram forming device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NF4A | Reinstatement of patent | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090119 |