SU462184A1 - Apparatus for calculating the mutual crossover function in a given frequency band - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к специализированным средствам аналоговой вычислительной техники и может примен тьс  при измерении функции взаимной коррел ции двух случайных сигналов (акустических, вибрационных, сейсмических, биологических и других) в заданной ограниченной частотной полосе.The invention relates to specialized means of analog computing and can be used in measuring the cross-correlation function of two random signals (acoustic, vibrational, seismic, biological, etc.) in a given limited frequency band.

Известно устройство дл  вычислени  функции взаимной коррел ции в заданной полосе частот, содержащее блоки определени  коэффициентов Фурье, подключенные входами к блоку временной задержки, а выходами к входам блока умножени , и блок регистрации.A device for calculating the cross-correlation function in a given frequency band is known, comprising Fourier coefficient determination units connected by inputs to a time delay unit, and outputs to the inputs of a multiplication unit, and a recording unit.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  функции взаимной коррел ции в полосе частот.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy of the cross-correlation function in the frequency band.

Это достигаетс  тем, что предлагаемое устройство содержит дополнительный блок умножени , сумматор и инвертор, причем входы дополнительного блока умножени  соединены с вторыми выходами соответствующих блоков определени  коэффициентов Фурье, а его вьь ход подключен к входу сумматора, второй вход которого соединен с выходами блока умножени , а выход через инвертор с блоком регистрации.This is achieved by the fact that the proposed device contains an additional multiplication unit, an adder and an inverter, and the inputs of the additional multiplication unit are connected to the second outputs of the corresponding Fourier coefficient determination units, and its course is connected to the input of the adder, the second input of which is connected to the outputs of the multiplication unit, and output through the inverter with the registration unit.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Устройство содержит блок 1 временной задержки , соединенный с входами блоков 2 и 3 определени  коэффициентов Фурье.The device contains a block of 1 time delay connected to the inputs of blocks 2 and 3 of the determination of the Fourier coefficients.

Ьлоки определени  коэффициентов Фурье могут быть выполнены по известным схемам. Блоки 2 и 3 имеют по два выхода дл  выдачи из каждого блока сигналов, пропорциональных двум коэффициентам Фурье. Два выхода блоков 2 и 3 соедииены с входами блока умножени  4.Blocks for determining Fourier coefficients can be performed by known schemes. Blocks 2 and 3 have two outputs for issuing signals from each block, which are proportional to two Fourier coefficients. The two outputs of blocks 2 and 3 are connected to the inputs of multiplication block 4.

Устройство содержит также сумматор 5, выход которого через инвертор 6 масштабировани  соединен с входом блока регистрации 7, и второй блок умножени  8, подключенный к соответствующим выходам блоков 2 и 3.The device also contains an adder 5, the output of which through the inverter 6 scaling is connected to the input of the registration unit 7, and the second multiplication unit 8 connected to the corresponding outputs of blocks 2 and 3.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device works as follows.

Исследуемые сигналы в виде двух напр жений x(t) и y(t) в широкой полосе частот поступают на входы блока 1 временной задержки , где происходит задержка одного сигнала относительно другого. С выходов блока 1 напр жени  поступают на входы блоков 2 и 3. В каждом из блоков 2 и 3 производ тс  синусно-косинусные преобразовани  исследуемого сигнала. В результате этих преобразований на двух выходах каждого блока по вл ютс  напр жени , пропорциональные двум коэффициентам Фурье aW, и а ), ЫУ. С выходов блоков 2 и 3 напр жени , пропорциональные aW и , поступают на входы блока умножени  4, а напр жени , пропорциональные Ь( и &( с двух других выходов блоков 2 и 3 поступают на входы второго блока умножени  8. Напр жени  с выходов блоков умножени , пропорциональные и поступают на выходы сумматора 5. С выхода сумматора напр жение, пропорциональное величине aWa(2-f-&W6(y) поступает на вход инвертора 6 масштабировани , коэффициент усилени  которого равен 2. Выходное напр жение инвертора 6, пропорциональное измер емой функции взаимной коррел ции, поступает на вход блока регистрации 7. Схемы блоков 2 и 3 определени  коэффициентов Фурье одинаковые, поэтому дл  конкретности -изложени  рассмотрена работа блока 2. Этот блок включает в себ  генератор синусоидальных л косинусоидальных напр жений , две схемы умножени  .и два интегратора , при этом два входа схем умножени  соединены с выходами генератора, а выходы схем умножени  соединены соответственно с входами интеграторов. Блок работает следующим образом. Исследуемый сигнал в виде напр жени  поступает на два входа двух схем умножени . Одновременно на вторые входы схем умножени  поступают соответственно синусоидальное и косинусоидальное напр жени  от генератора . Напр жени  с выходов схем умножени  поступают на входы интеграторов, с выходов которых выдаетс  напр жение, пропорциональное коэффициентам Фурье. Принцип работы предлагаемого устройства основан на существующей функциональной св зи между значени ми функции взаимной коррел ции в полосе частот и значени ми коэффициентов Фурье .полученными в результате синусно-косинусных преобразований анализируемых сигналов. Если анализируемые сигналы , поступающие в блоки 2 и 3 в щирокой полосе частот, представить в виде р дов Фурье + ;4 cos2iry + &rsin2T:y; (1) У( + -) + ,(/ + ) + + ,( + )l.(2) то дл  обеспечени  «фильтрации сигналов в заданной полосе частот Л/ /2-fi выражени  (1) и (2) следует переписать в виде X (t) cos 2-f,t -f sin ,(; (3) y(f + -:),(i + ) + + ,( + T),(4) где /1 и /2 - наименьшее и наибольшее значени  частоты в заданной полосе, кратные значению Af. Можно показать, что в рассматриваемой полосе частот взаимна  коррел ционна  функци  выражаетс  через коэффициент Фурье 5if (f + а + (5) т x(f)cos(2r.f,t)df; x()sm(2r.f,t)df; а(у) А Г i/ ( + ,) cos 2т.1, (t + T)J dt; т b(y )(t + ) Sin 24, (t + ) dt; T-временной интервал, на котором задан исследуемый сигнал. Соотношение (5) реализуетс  предлагаемым устройством. Предмет изобретени  Устройство дл  вычислени  функции взаимной коррел ции в заданной полосе частот, содержащее блоки определени  коэффициентов Фурье, подключенные входами к блоку временной задержки, а выходами к входам блока умножени , и блок регистрации, отличающеес  тем, что, с целью .повышени  точности, устройство содержит дополнительный блок умножени , сумматор -и инвертор, причем входы дополнительного блока умножени  соединены с вторыми выходами соответствующих блоков определени  коэффициентов Фурье, а его выход подключен к входу сумматора, второй вход которого соединен с выходом блока умножени , а выход через инвертор с блоком регистрации.The signals under study in the form of two voltages x (t) and y (t) in a wide frequency band arrive at the inputs of block 1 of the time delay, where one signal is delayed relative to another. From the outputs of block 1, the voltages are fed to the inputs of blocks 2 and 3. In each of blocks 2 and 3, sine-cosine transformations of the signal under study are performed. As a result of these transformations, voltages appear at the two outputs of each block, proportional to the two Fourier coefficients aW, and a), ЫУ. From the outputs of blocks 2 and 3, the voltages proportional to aW and are fed to the inputs of multiplication unit 4, and the voltages proportional to b (and & (from the other two outputs of blocks 2 and 3 to the inputs of the second multiplication unit 8). the outputs of the multipliers are proportional and arrive at the outputs of the adder 5. From the output of the adder, a voltage proportional to the value of aWa (2-f- & W6 (y) is fed to the input of the scaling inverter 6, the gain factor of which is 2. Output voltage of the inverter 6 proportional to the measured cross-correlating function enters the input of the recording unit 7. The circuits of blocks 2 and 3 for determining the Fourier coefficients are the same, therefore, for specificity, the operation of block 2 is considered. This block includes a generator of sinusoidal and cosine-voltage stresses, two multiplication circuits, and two integrators, with This two inputs of the multiplication circuits are connected to the outputs of the generator, and the outputs of the multiplication circuits are connected respectively to the inputs of the integrators. The unit works as follows. The signal under study as a voltage is fed to the two inputs of two multiplication circuits. At the same time, the second inputs of the multiplication circuits receive a sine and cosine voltage, respectively, from the generator. The voltages from the outputs of the multiplication circuits are fed to the inputs of the integrators, from the outputs of which voltage is given that is proportional to the Fourier coefficients. The principle of operation of the proposed device is based on the existing functional relationship between the values of the cross-correlation function in the frequency band and the values of the Fourier coefficients obtained as a result of sine-cosine transforms of the analyzed signals. If the analyzed signals entering blocks 2 and 3 in a wide frequency band are represented as Fourier series +; 4 cos2iry + & rsin2T: y; (1) In (+ -) +, (/ +) + +, (+) l. (2), to ensure that the "filtering of signals in a given frequency band L / / 2-fi of expressions (1) and (2) follows rewrite as X (t) cos 2-f, t-f sin, (; (3) y (f + -:), (i +) + +, (+ T), (4) where / 1 and / 2 is the smallest and largest frequency values in a given band, multiples of the value of Af. It can be shown that in the frequency band in question the mutual correlation function is expressed in terms of the Fourier coefficient 5if (f + a + (5) t x (f) cos (2r.f , t) df; x () sm (2r.f, t) df; a (y) A G i / (+,) cos 2t.1, (t + T) J dt; m b (y) (t +) Sin 24, (t +) dt; T-time interval on which the signal under study is given. Relation (5) to realiz The invention relates to a device for calculating a cross-correlation function in a given frequency band, containing Fourier coefficient determination units connected by inputs to a time delay unit, and outputs to a multiplication unit inputs, and a recording unit, characterized in that, with. increase the accuracy, the device contains an additional multiplication unit, an adder, and an inverter, and the inputs of the additional multiplication unit are connected to the second outputs of the corresponding coefficient determination units Fourier, and its output is connected to the input of the adder, the second input of which is connected to the output of the multiplication unit, and the output through the inverter with the registration unit.