Устройство для вычисления функции взаимной крреляции в заданной полосе частот

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 462I84

Вова Соеетсита

Социалнотичеоиил

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 18.04.74 (21) 2016697/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 28.02.75. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 15.10.75 (51) М. Кл. G 06й| 7/19

Государственный комитет

Совета Министров СССР ао делам изобретений и открытий (53) УД К 681.333: 519.2 (088.8) (72) Автор изобретения

Б. И. Ромм (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЪ|ЧИСЛEHИЯ ФУНКЦИИ

ВЗАИМНОЙ КОРРЕЛЯЦИИ В ЗАДАННОЙ ПОЛОСЕ ЧАСТОТ

Изобретение относится к специализированным средствам аналоговой вычислительной техники и может применяться при измерении функции взаимной корреляции двух случайных сигналов (акустических, вибрационных, сейсмических, биологических и других) в заданной ограниченной частотной полосе.

Известно устройство для вычисления функции взаимной корреляции в заданной полосе частот, содержащее блоки определения коэффициентов Фурье, подключенные входами к блоку временной задержки, а выходами к входам блока умножения, и блок регистрации.

Цель изобретения — повышение точности измерения функции взаимной корреляции в полосе частот.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство содержит дополнительный блок умножения, сумматор и инвертор, причем входы дополнительного блока умножения соединены с вторыми выходами соответствующих блоков определения коэффициентов Фурье, а его выход подключен к входу сумматора, второй вход которого соединен с выходами блока умножения, а выход через инвертор с блоком регистрации.

На чертеже, представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 временной задержки, соединенный с входами блоков 2 и 3 определения коэффициентов Фурье. ьлоки определения коэффициентов Фурье могут быть выполнены по известным схемам.

Блоки 2 и 3 имеют по два выхода для выдачи из каждого блока сигналов, пропорциональных двум коэффициентам Фурье. Два выхода блоков 2 и 3 соединены с входами блока умножения 4.

Устройство содержит также сумматор 5, выход которого через |инвертор б масштабирования соединен с входом блока регистрации 7, и второй блок умножения 8, подключенный к соответствующим выходам блоков 2

15 и 3

Предлагаемое устройство работает следующим образом

Исследуемые сигналы в виде двух напряжений x(t) и g(t) в широкой полосе частот поступают на входы блока 1 временной задержки, где происходит задержка одного сигнала относительно другого. С выходов блока

1 напряжения поступают на входы блоков 2 и 3. В каждом из блоков 2 и З,производятся синусно-косинусные преобразования исследуемого сигнала. В результате этих преобразований на двух выходах каждого блока появляются напряжения, пропорциональные двум коэффициентам Фурье а, b " ) и ai», b ». С выходов блоков 2 и 3 напряжения, пропор462184 циональные а<"1 и а », поступают на входы блока умножения 4, а напряжения, пропорциональные Ь з и b » с двух других выходов блоков 2 и 3 поступают на входы второго блока умножения 8. Напряжения с выходов блоков умножения, пропорциональные а1 1а » и Ь<" Ф», поступают на выходы сумматора 5.

С выхода сумматора напряжение, пропорциональное величине a< >a »+b<"Ф» поступает на вход инвертора 6 масштабирования, коэффициент усиления которого равен 2. Выходное напряжение инвертора 6, пропорциональное измеряемой функции взаимной корреляции, поступает на вход блока регистрации 7, Схемы блоков 2 и 3 определения коэффициентов Фурье одинаковые, поэтому для конкретности изложения рассмотрена работа блока 2. Этот блок включает в себя генератор синусоидальных,и косинусоидальных напряжений, две схемы умножения и два интегратора, при этом два входа схем умножения соединены с выходами генератора, а выходы схем умножения соединены соответственно с входами интеграторов.

Блок работает следующим образом.

Исследуемый сигнал в виде напряжения поступает на два входа двух схем умножения.

Одновременно на вторые входы схем умножения поступают соответственно синусоидальное и косинусоидальное напряжения от генератора. Напряжения с выходов схем умножения поступают на входы интеграторов, с выходов которых выдается напряжение, пропорциональное коэффициентам Фурье.

Принцип работы предлагаемого устройства основан на существующей функциональной связи между значениями функции взаимной корреляции в полосе частот и значениями коэффициентов Фурье полученными в результате синусно-косинусных преобразований анализируемых сигналов. Если анализируемые сигналы, поступающие в блоки 2 и 3 в широкой полосе частот, представить в виде рядов

Фурье а1 0 и х = + Ъ а," cos 2 f,t+ b i sin2-«f,,t; (1)

2 юг=1 о» + ) î + + а(» cos (2 f (t+ ))

/с =1

+ ф siп(2-.f (t+ )) (2) то для обеспечения «фильтрации» сигналов в заданной полосе частот Af=f> — f, выражения

4 (1) и (2) следует переписать в виде

x(t) = a cos2-.f,t + b" sin2-,.f,t; (3)

g (t + -.) = а" соз (24а (+ -)) +

+ b»sin (2-.f,(t -{- ), (4) где f> и f — наименьшее и наибольшее значения частоты в заданной полосе, 10 кратные значению Af.

Можно показать, что в рассматриваемой полосе частот взаимная корреляционная функция выражается через коэффициент

Фурье

B,, (t+-) =а" а1»+О" bi" (5) где а1 1 = — ) x(t) cos(2- Дй;

2 Г

20 т ) x(t) sin(2"f,t)d

2 г

a » = — 1 у (t + -.) cos (2-, f, (8 + т)) 9;

2 ( о т

2 Г

6 " = — 7J у(t+ ) sin (2 f,(t +-,))dt; о

1

Т= — — временной интервал, на котором заЬ|

35 дан исследуемыи сигнал.

Соотношение (5) реализуется предлагаемым устройством.

Предмет изобретения

40 Устройство для вычисления функции взаимной корреляции в заданной полосе частот, содержащее блоки определения коэффициентов

Фурье, подключенные входами к блоку временной задержки, а выходами к входам бло45 ка умножения, и блок регистрации, отлич а ю щ е е с я тем, что, с целью .повышения точности, устройство содержит дополнительный блок умножения, сумматор и инвертор, причем входы дополнительного блока умножения соединены с вторыми выходами соответствующих блоков определения коэффициентов Фурье, à его выход подключен к входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока умножения, а выход через инвертор с блоком регистрации.

462184

Составитель В. )Ковинский

Техред А. Камышникова

Редактор Е. Караулова

Корректор Л Орлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2825/12 Изд. № 1206 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5