SU959103A1 - Знаковый коррел тор (его варианты) - Google Patents

Description

(54) ЗНАКОВБ1Й КОРРЕЛЯТОР (ЕГО ВАРИАНТЫ)

1

Изобретение относитс  к области вычислительной техники, может использоватьс  также в системах автоматики дл  автоматического контрол  и предназначено дл  определени  положени  (|)ункции взаимной коррел ции- сигналов.5

Известен коррел тор, содержащий первый и второй усилители-ограничители, входы которых соединены с входами коррел тора , элементы совпадени , тактовый генератор с делителем частоты, элемент задерж- Q ки (регистр), входы которых соединены с выходами элементов совпадени , первые входы которых соединены с выходом первого усилител -ограничител  1.

НедостатксЗм этого коррел тора  вл ютс  огр аниченные функциональные возможности, is так как он не позвол ет автоматически получить оценку положени  максимума функции взаимной коррел ции.

Известен также знаковый коррел тор, содержащий первый и второй усилители- j ограничители, узел задержки, блок усреднени  и блок индикации, вход которого соединен с выходом блока усреднени , вход которого соединен с выходом логического элемента, входы которого соединены с выходами первого и второго усилителеиограничителей 2.

Недостатками знакового коррел тора  вл ютс  ограниченные функциональные возможности . Так, если это устройство использовать дл  определени  положени  максимума функции взаимной коррел ции путем последовательного вычислени  значений функции взаимной коррел ции при различных величинах задержки, врем  измерени  оказываетс  весьма больщим (требуетс  большое количество замеров). При параллельном использовании таких устройств растут аппаратурные затраты. Если же использовать это устройство дл  определени  положени  максимума функции взаимной коррел ции по значению коэффициента коррел ции , получаема  оценка не дает однозначного определени  положени  максимума функции взаимной коррел ции, так как одному и тому же значению коэффициента коррел ции в этом случае соответствуют равные по модулю, но противоположные по знаку величины времени задержки.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей за счет определени  величины и знака задержки периодического входного сигнала.

Поставленна  цель достигаетс  в вариантах технических решений принципиально одним и тем же путем, а именно получением оценки знака величины задержки, соответствующей положению максимума функции взаимной коррел ции путем оценки знака коэффициента коррел ции одного сигнала и вспомогательного сигнала, сформированного из второго сигнала с помощью блока задержки, осуществл ющего аппроксимацию преобразовани  Гильберта этого второго сигнала.

Поставленна  цель дл  первого варианта достигаетс  тем, что в знаковый коррел тор , содержащий блок индикации, первый и второй .усилители-ограничители, входы которых  вл ютс  соответственно первым и вторым входами коррел тора, выход первого усилител -ограничител  соединен с первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключей к выходу блока задержки, вход которого соединен с выходом второго усилител -ограничител , выход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к входу первого блока усреднени , введены второй блок усреднени , второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и компаратор, входы которого подключены к щине нулевого потенциала и к выходу первого блока усреднени , входы второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго усилителей-ограничителей , а выход подключен ко входу второго блока усреднени , выходы которого соединены с первым входом блока индикации, второй вход которого подключен к выходу компаратора.

Во втором варианте цель достигаетс  тем, что в знаковый коррел тор, содержащий блок индикации, первый и второй усилители-ограничители , входы которых  вл ютс  соответственно первым и вторым входами коррел тора, выход первого усилител -ограничител  соединен с первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу блока задержки вход которого соединен с выходом второго усилител -ограничител , выход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен ко входу первого блока усреднени , введены второй и третий элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй блок усреднени , компаратор, выход которого подключен к первому входу блока индикации, входы компаратора соединены соответственно с щиной нулевого потенциала и с выходом первого блока усреднени , вход второго блока усреднени  подключен к выходу третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого соединены соответственно с выходом компаратора и с выходом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго усилител -ограничител .

На фиг. 1 приведена структурна  схема знакового коррел тора, соответствующего первому варианту; на фиг. 2 - структурна  схема знакового коррел тора, соответствующа  второму варианту; на фиг. 3 - структурна  схема примера выполнени  блока задержки; на фиг. 4 - график зависимости функции взаимной коррел ции от времени задержки, по сн ющий принцип работы знакового коррел тора.

Первый вариант (фиг. 1) знакового коррел тора содержит первый 1 и второй 2 усилители-ограничители, блок задержки 3, логический элемент 4, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, блоки усреднени  5 и 6, блок индикации 7, входы элемента 8 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены с выходами соответственно первого 1 и второго 2 усилителей-ограничителей , вход первого усилител -ограничител  соединен с первым входом 9 знакового коррел тора, второй вход 10 которого соединен со входом усилител -ограничител  2, входы компаратора 11 соединены с выходом блока усреднени  5 и шиной нулевого потенциала , входы блока индикации 7 подключены к выходам блока усреднени  6 и компаратора 11.

Второй вариант знакового коррел тора (фиг. 2) содержит дополнительно элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, а блок индикации выполнен в виде прибора-индикатора 13 и резистора 14.

Блок задержки (фиг. 3) содержит первый 15 и второй 16 резисторы, конденсатор 17, полевой транзистор 18, элемент усреднени  19, операционный усилитель 20, компаратор 21 и элемент ИСКЛЮЧАЮЮЩЕЕ ИЛИ 22, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом 23 и входом 24 блока задержки, вход 24 которого через первый резистор 15 соединен с инверсным входом операционного усилител  20 и через второй резистор 16 - с выходом операционного усилител  20, который соединен с пр мым входом компаратора 21, инверсный вход которого соединен с шиной опорного сигнала 25, а выход компаратора 21 соединен с выходом 23 блока задержки, вход 24 которого соединен через конденсатор 17 с пр мым входом операционного усилител  20 и стоком полевого транзистора 18, исток и затвор которого соединены соответственно с шиной 25 и выходом элемента усреднени  19, вход которого соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 22.

Claims (2)

1. Общий принцип работы коррел тора по сн етс  фиг. 4, на которой приведен график знаковой функции взаимной коррел ции в зависимости от величины задержки. Так как ход этого графика одинаков дл  гармонических пр моугольных и т. н. сигналов. то по известному значению коэффициента коррел ции Gg можно оценить положение максимума функции взаимной коррел ции макс : 1,1- (1-Go),(1) где Т - период сигнала. Подобна  оценка, однако, дает только модуль этой величины, так как одинаковым GO могут соответствовать как отрицательные , так и положительные Т ,4акоД-  устранени  такой неоднозначности в предложенном технической решении определ етс  знак коэффициента коррел ции Gj одного из входных сигналов и вспомогательного сигнала , получаемого из второго сигнала путем его задержки на четверть периода. Так как канал оценки знака также работает на основе оценки коэффициентакоррел ции, обеспечиваетс  высока  помехоустойчивость всего устройства. Ординату функции такой вспомогательной функции взаимной коррел ции показана на фиг. 4 .пунктирной линией, и коэффициент коррел ции GJ , получаемый при этом, имеет знак, обратный знаку истинного значени  t, и позвол ет получить однозначное определение положени  максимума. Рассмотрим работу знакового коррел тора , структурна  схема которого показана на фиг. 1. Исследуемые сигналы подаютс  -на входы 9 и 10 устройства, откуда поступают на входы усилителей-ограничителей 1 и 2, которые осуществл ют преобразование этих входных сигналов х и Y в форму логических сигналов, причем единичное лoг чecкoe значение присваиваетс  Положительным выходному сигналу соответствующего усилител -ограничител , а нулевой логический сигнал - отрицательному или нулевому. Выходные сигналы усилителей-ограничителей подаютс  на входы элемента 8, который осуществл ет выполнение операции СУММА ПО МОДУЛЮ ДВА. Таким образом , посто нна  составл юща  сигнала на выходе логического элемента 8 оказываетс  . величиной, однозначно определ ющей положение максимума функции взаимной коррел ции. Действительно, Оо K-f /|signx(t)+ signY(t)dt, (2) где Tn - посто нна  времени . блока элемента ) усреднени ; К - коэффициент пропорциональноИз (2) и (1) можно определить положение максимума по модулю, что позвол ет проградуцровать элемент индикации непосредственно в величинах, характеризующих положение максимума. Операцию усреднени  выполн ет блок усреднени  6, в качестве которого может быть использован интегратор или фильтр низкой частоты. Знак величины определ етс  выходным сиг налом компаратора 11, который определ етс  величиной сигнала на выходе блока усреднени  5, который выдел ет среднее значение сигнала на выходе логического элемента 4, выполн ющего логическую операцию СУММА ПО МОДУЛЮ ДВА, дл  сигнала sign x(t) и signylt - ). Таким образом Г,: определ етс  в соответствии с выражением signT aK:t -signJ signx(t)+signY(t- )it. т1БЛОК задержки, таким образом, может представл ть собой просто линию задержки. Однако, если измерени  провод тс  в некоторой полосе частот- входных сигналов, требуетс  перестройка времени задержки такой линии задержки, что не всегда возможно , а в случа х, когда частота сигнала неизвестна, то осуществление такой перестройки оказываетс  невозможным. В этом случае дл  формировани  сигнала, сдвинутого на четверть периода, можно воспользоватьс  широкополосным интегратором. Рассмотренные варианты по существу обеспечивают формирование-отдельных оценок модул  и знака фазового сдвига. В некоторых случа х оказываетс  более удобным получить результат в виде одного сигнала. ™ может быть достигнуто, например, в знаковом коррел торе,, структурна  схема которого показана на фиг. 2. Особенностью функционировани  этого знакового коррел тора  вл етс  использование дополнительного элемента 12, осуществл ющего логическую операцию ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, благодар  чему, если выходной сигнал компаратора 11 нулевой, сигналы с выхода логического элемента 8 приход т на блок усреднени  6 без изменений, а если выходной сигнал компаратора 11 единичный , то сигналы с выхода логического элемента 8 проход т на вход блока усреднени  6 инвертиру сь, благодар  чему обеспечиваетс  однозначна  индикаци  с помощью индикатора 13 величины ГмАлс на одной непрерывной щкале. Рассмотренные варианты знакового коррел тора расшир ют - возможности известных за счет определени  значени  и знака задержки периодического сигнала. Формула изобретени  1. Знаковый коррел тор, содержащий лок индикации, первый и второй усилители-ограничители , входы которых  вл ютс  соответственно первым и вторым входами коррел тора, выход первого усилител -ограничител  соединен с первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу блока задержки, вход которого соединен с выходом второго усилител -ограничител , выход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен ко входу первого блока усреднени , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет определени  величины и знака задержки периодического входного сигнала, в знаковый коррел тор введены второй блок усреднени , второй элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и компаратор, входы каждого подключены соответственно к шине нулевого потенциала и к выходу первогр блока усреднени , входы второго элемента ИСК ЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второй усилителей-ограничителей , а выход подключен ко входу второго блока усреднени , выходу которого соединены с первым входом блока индикации, второй вход которого подключен к выходу компаратора.
2. 2. Знаковый коррел тор, содержащий блок индикации, первый и второй усилители-ограничители , входы которых  вл ютс  соответственно первым и вторым входами коррел тора, выход пepвo o усилител -ограничител  соединен с первым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу

   блока задержки, вход которого соединен с выходом второго усилител -ограничител , выход первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен ко входу первого блока усреднени , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет определени  величины и знака задержки периодического входного сигнала , в знаковый коррел тор введены второй и третий элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй блок усреднени , компаратор, выход которого подключен к первому входу блока индикации, входы компаратора соединены соответственно с Шиной нулевого потенциала и с выходом первого блока усреднени ,.вход второго блока усреднени  подключен к выходу третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого соединены соответственно с вь1ходом компаратора и с выходом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого подключены соответственно к выходм первого и второго усилител -ограничител .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Курочкин С. С. Многоканальные счетные системы и коррелометры. М.. «Энерги , 1972, с. 223-231.

   2.Балл Г. А. Аппаратурный коррел ционный анализ случайных процессов. М., «Энерги , 1968, с. 50.

   .