SU972528A1 - Устройство дл определени законов распределени случайных сигналов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  определени  законов распределени  случайных сигналов в радиофизике , радиотехнике и в других област х, имеющих св зь со случайными сигналами о

Известно устройство дл  оценки характеристик случайных процессов, содержащее коррелометры, блок делени , сумматор, фильтр, блок формировалс  коэффициентов разложени , нелинейный преобразователь, блок умножени , сумматор, регистр 1.

Однако данное устройство характеризуетс  сложной конструкцией и имеет низкую точность измерени , поскольку очень трудно реализовать нелинейный .преобразователь.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  устройство дл/ получени  плотности . распределени  и функции распределение случайных процессов, содержащее усредн ющие устройства, перемножители , суммирующую схему, генератор импульсов, фильтр, хронирую-щее устройство, интегратор, индика-. тор плотности распределени , индикатор функции распределени  и функциональный преобразователь , выходы которого соединены через усредн ющие устройства и первые входы пере ,д множителей с входами суммирующей схемы, выход последней соединен с первым входом индикатора плотности распределени , а также через интегратор соединен с первым входом ин ,5 дикатора функции распределени , выход генератора импульсов через фильтр . соединен с вторыми входами перемножителей , а также через хронирующее устройство соединен с вторыми входами индикатора плотности распределени  и индикатора функции распределени .

При определении функции распределени  на вход функционального преобраэовател  подают случайный процесс x(t), реализации которого заранее неизвестны, а на выходах получают вполне определенные функции ), n-l,N, где число N определ етс  числом членов аппроксимирующего р да, а hn(x) - видом базисных функций f2. Получение из реализаций случайных процессов посредством функционального преобразовател  детерминированных и вполне конкретных функций членов базисных функций Ь,(х) , ,N  вл етс  чрезвычайно сложной, технически трудно реализауемсй задачей,, Получаемые.кривые распределени  при помощи известного устройства имеют низкое приближение к определ емой кривой исследуемого процесса, кроме того, измерение малых значений процесса сопровождаетс  значительными погрешност ми. Лоэтому известному устройству свойственен высокий уровень ошибок, основными источниками которых  вл ютс  неточности выходных функций hf(x) , ,N функционального преобразовател , а также конструктивна  сложность.

Цель изобретени   вл етс  повышение точности измерений

Эта цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее группу интеграторов , группу .перемножителей, первые входы которых соединены соответственно с выходами фильтра, выходы перемножителей группы соединены с вхо дами сумматора, выход которого подключен к входу индикатора плотности распределени  и через интегратор - к входу индикатора функции распределени , выход генератора импульсов соединен с входом фильтра и первым входом элемента И, выход которого через элемент задержки соединен с входами запуска индикатора плотности распределени  и индикатора функции распределени , дополнительно введены элемент ЗАПРЕТ, группа генераторов вспомогательного нормального случайного сигнала, группа блоков формировани  модул  разности напр жений, решающий блок, группа счетчиков, групва элементов И, счетчик Нормировани  резуль татов измерений, причем информационный вход элемента ЗАПРЕТ  вл етс  вхп ом устройства, а его выход соединен с входами запуска генераторов вспомогательных нормальных сигналов группы, с первыми входами блоков формированил модул  разности напр жений

группы и входом счетчика нормировани результатов, выход которого подключен к первым входам элементов И группы , входу генератора импульсов, второму входу элемента И и управл ющему входу элемента ЗАПРЕТ, выходы генераторов вспомогательных нормальных случайных сигналов группы соединены .соответственно с вторыми входами блоков формировани  модул  разности напр жений группу, выходы которых через интеграторы соединены с соответствующим входом решающего блока, каждый выход которого через счетчик групы подключен к второму входу соответствующего элемента И группы, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами группы перемножителе

Кроме того, решающий блок содержит запирающие диоды, усилитель и группу каналов, каждый из которых состоит из первого эмиттерного повторител  и последовательно соединенных сумматора напр жений, усилител  и второго эмиттерного повторител , входы которых  вл ютс  выходами блока входы Влока  вл ютс  соответственно первыми входами сумматоров напр жений и через запирающие диоды соединены с входом усилител , выход которого подключен к входам эмиттерных повторителей, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами сумматоров напр жений, а усилители каналов блока имеют общий нагрузочный эммитерный резистор„

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства дл  определени  законов распределени  случайных си|- налов.; на фиг. 2 - структурна  схема решающего блока; на фиг, 3 - его принципиальна  схема о

Устройство дл  определени  законо распределени  случайных сигналов, содержит генераторы 1-i-1|si вспомогательных нормальных случайных сигналов , блоки формировани  модул  разности напр жени , группу интеграторов 3-1-3|ч, решающий блок 4, счетчики 5/1-SN, группу элементов И 6/1-6, перемножители , сумматор 8, индикатор 9 плотности распределени , интегратор 10, индикатор

11функции распределени , элемент

12ЗАПРЕТ, счетчик 13 нормировани  результатов, генератор Т импульсов, фильтр 15, элемент И 16 и элемент

Claims (2)

17 задержки, врем  задержки котороГО равно времени задержки сигнала фильтром 15о В состав решающего блока вход т эмиттерные повторители 18, сумматоры 19 напр жений, усилители 20, эми терные повторители 21, резистор 22, диоды 23, усилитель Решающий блок по принципиальной схеме (фиг. 3) содержит N идентичных каналов, имеющих N входов и выходов , и схему выбора максимального из N сигналов, выполненную на транзисторе 25, диодах и резисторах 2 7-1-2 7щ« Выходные сигналы интеграторов ЗиЗ,, имеющие различные амплитуды, поступают на входы решающего устройства и, разветвл  сь, одновременно подаютс  через резисторы 27,-27,на сумматоры, выпол- ; ненные на резисторах ,ф ,N и на диоды 2б,-2б(д. Самый большой сигнал, открыв свой диод и будучи приложенным к анодам остальных диодов , одновременно все их закроет и откроет транзистор 25 При этом с его коллектора максимальный по абсолютной величине отрицательный потенциал, выделенный на резисторе 27, одновременно откроет транзисторы i а резисторах , 28j ., „ ,28 2выдел ютс  равные по ве личине отрицательные потенциалы, ко торые алгебраически суммируютс  с входными сигналами в сумматорах 28 28f3,,,28,4каждого кана ла. Так как отрицательный потенциал на всех рез сторах , , , равен по абсолютной величине, то результирующий отрицательный потенциал ПО абсолютной величине больше на резисторе 28j,4Toro канала, на вход которого был приложен минимальный вход ной сигнал. Этот наибольший отрицательный потенциал, открыв свой транзистор 25п1на резисторе 29, который  вл етс  эмиттерной нагрузкой всех транзисторов 25., 25ма1 выделит максимальный потенциал, что приведет к запиранию транзисторов всех каналов, кроме того, на входе которого был минимальный сигнал. При этом потенциалы на коллекторнь1х резисторах 282(,0.. ,28(,транзисторов 25,j,252j,o,,,25Nj, т.е. на выходах всех каналов 30 ,30,.,,30м кроме канала, имеющего минимальный сигнал на входе, равны нулю. Следовательно , только на выходе канала, имеющего минимальный входной сигнал, по вл етс  сигнал, что регистрируетс  счетчиком этого канала. Устройство работает следующим образом . Сигналы каждого генератора I/,-IM вспомогательного нормального случайного сигнала, синхронизованные по запуску с исследуемым случайным сигналом, поступают на первые входы блоков формировани  модул  разности своего канала, а на вторые входы всех блоков формировани  модул  разности через элемент 12 ЗА ПРЕТ поступает исследуемый случайный сигнал. В блоках формировани  модул  разности реализации соответству ющих генераторов вспомогательных случайных сигналов вычитаютс  из реализаций исследуемого случайного сигнала и от полученной разности вычисл етс  модуль выходные сигналы блоков формировани  модул  разности поступают на входы интеграторов своих каналов и накапливаютс  за врем  длительности исследуемого сигнала. С максимальной веро тностью наименьший сигнал будет накоплен в интеграторе того канала, реализаци  генератора вспомогательного нормального случайного сигнала в котором соответствует или наиболее сходна реализации исследуемого сигнала. После окончани  реализации исследуемого сигнала, накопленные в интеграторах сигналы поступают на входы решающего блока Л, где сигналы сравниваютс  между собой по .амплитуде и выдел етс  канал с минимальным сигналом, что регистрируетс  счетчиком того канала, реализаци  канального генератора вспомогательного нормального случайного сигнала которого соответствует или наиболее сходна реализации исследуемого сигнала. В результате такого анализа над ; реализаци ми исследуемого сигналу счетчики зарегистрируют Ц , l|s| количество реализаций ис следуемого сигнала X(t), совпадающих по величине или максимально сходных с реализаци ми генераторов вспомогательных нормальных случайных сигналов Xj(t), ,N.Таким образом, предлагаемое устройство всю совокупность I реализаций исследуемого процесса раздел ет на N подсовокупностей, законы распределени  которых соответствуют по веро тности законам распределени  соответствующих генераторов вспомогательных нормальных случайных сигналов. Веро тности определ ютс  следующим образом. Общее количество реализации исследуемого про цесса считываетс  счетчиком 13 норми ровани  результатов (его коэффициент пересчета устанавливаетс  заранее). При перевыполнении счетчика 13 норми ровани  результатов с его выхода подаетс  сигнал на управл ющий вход элемента 12 ЗАПРЕТ и далее на ее выход исследуекый случайный сигнал не подаетс , при этом на вторые входы блоков элементов И группы поступает сигнал с выхода счетчика нор мировани  результатов, и списываютс  нормированные показани  счетчиков 5-1-5м которые представл ют со3„ бой веро тности , ,N разде ленных подсовокупностей. Услови  регистрации кривых плотности и функции распределений требуют , чтобы они были функци ми времени . Следовательно, дл  аппаратурного определени  кривые плотности и функции распределени  должны быть представлены в виде функции времени Поэтому плотности и функции распред лени  подсовокупности исследуемого процесса представл ютс  в функции времени, которые формируютс  фильтром 15г При переполнении счетчика нормировани  результатов 13 его выходным сигналом запускаетс  генератор It импульсов, вырабатывающий единичные импульсы c(t) . фильтр 15 при подаче на его вход единичных импульсов дает импульсные отклики Wn(t), ,N. Импульсные отклики фильтра 15 Wn(t) завис т от времени также, как и плотности распределени  разделенных подсовокупностей - от X. Импульсные отклики фильтра 15 перемножаютс  с веро тност ми q , т.е„ выходными сигналами элементов И 6.,-6(цВ перемножител х 7i-7p). Выходные сигналы перемножителей суммируютс  в сумматоре 8. Сигналы с его выхода подаютс  на первый вход индикатора 9 плот ности распределени , и этот сигнал одновременно интегрируетс  интегратором 10, с выхода которого интегрированный сигнал подаетс  на первы вход индикатора 11 функции распреде ни . Нл вторые входы индикатора 9 кривой плотности распределени  и ин дикатора 11 функции распределени  подаютс  сигналы синхронизации через элемент И 1б и элемент 17 задержки со счетчика 13 нормировани  результатов и генератора импульсов. Таким образом, на индикаторах кривой плотности распределени  и функции распределени  синтезируютс  плотность распределени  и функци  распределени  исследуемого сигнала, состо щего .из N подсовокупностей, описываемых смес ми нормальных плотностей и функций распределений NN WU)(t),(,0,IIcv,f: N tN P( W CtMtrllcV F Ct) VnO V ( Введение в устройство элемента ЗАПРЕТ, блоков формировани  модулей разности группы интеграторов, решающего устройства, генераторов вспомогательных нормальных случайных сигналов позволит представить кривую функции распределени  в виде взвешенной суммы нормальных плотностей распределени  и кривую функции распределени  взвешенной суммой нормальных функций распределени , т.е в виде смеси нормальных распределений. При этом кажда  компонента Wf(t) или ) имеет теоретико-веро тностный смысл, что позволит значительно повысить точность определени  кривых плотностей и функции распределени  исследуемого сигнала. Формула изобретени  1. Устройство дл  определени  законов распределени  случайных сигналов , содержащее группу интеграторов , группу перемножителей, первые входы которых соединены соответственно с выходами фильтра, выходы перемножителей группы соединены с входами сумматора, выход которого подключен к входу индикатора плотности распределени  и через интегратор - к входу индикатора функции распределени  , выход генератора импульсов соединен с входом фильтра и первым входом элемента И, выход которого через элемент задержки соединен с входами запуска индикатора плотности распределени  и индикатора функции распределени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности , оно содержит элемент ЗАПРЕТ, группу блоков формировани  модул  разности напр жени , решающий блок, группу генераторов вспомогательных случайных нормальных сигналов, груп пу счетчиков, группу элементов И, счетчик нормировани  результатов из мерений, причем информационный вход элемента ЗАПРЕТ  вл етс  входом устройства , а его выход соединен с входом запуска генераторов вспомогатель ных нормальных случайных сигналов группы, первыми входами блоков форми ровани  модул  разности напр жений группы и входом счетчика нормировани  результатов, выход которого подключен к первым входам элементов И группы, входу генератора импульсов, второму входу элемента И и управл ющему входу элемента ЗАПРЕТ, выходы генераторов вспомогательных нормальных случайных сигналов группы соединены соответственно с вторыми входами блоков формировани  модул  разности напр жений группы, входы которых через интеграторы соединены с соответствуюи им входом решающего блока, каждый выход которого через счетчик группы подключен к второму входу соответствующего элемента И 810 соединены согруппы , выходы которых входами группы ответственно с вторыми перемножителейо 1, о т л и 2 , Устройство по п. чающеес  тем, что решающий блок содержит запирающие диоды, усилитель и группу каналов, каждый из которых состоит из первого эмиттерного повторител  и последовательно соединенных сумматора напр жений, усилител  и второго эмиттерного повторител , выходы которых  вл ютс  выходами блока, входы блока  вл ютс  соответственно первыми входами сумматоров напр жений и через запирающие диоды соединены с входом усилител  , выход которого подключен к входам эмиттерных повторителей, выходы которых соединены соответствсн Но с вторыми входами суммэ.оров напр жений , а усилители каналов имеют общий нагрузочный эмиттерный резистор Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1 о Автооское свидетельство СССР № 515П6, кл, G Об G 7/12, 1975.

2. Мирский ГоЯо Аппаратурное определение характеристик случайных процессов. Мо, Энерги , 1972, с. 333 (прототип).

.J