Параллельный знаковый коррелометр

Параллельный знаковый коррелометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в измерительных системах, предназначенных для анализа характеристик стохастической взаимосвязи случайных процессов.

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-го счетчика импульсов в конце цикла измерения соответствует i-й ординате корреляционной (или взаимной корреляционной) функции (А.С. СССР №304583, МКИ G 06 F 15/34, Бюл. №17, 1971).

Недостатком данного знакового коррелометра является большая статистическая погрешность при ограниченной длительности реализации исследуемых сигналов.

Известен многоканальный знаковый коррелометр, содержащий два блока сравнения, выходы которых подключены к соответствующим информационным входам блока накопления через блок равнозначности и распределения, первый управляющий вход которого соединен с выходом генератора и с управляющим входом второго блока сравнения, генератор случайного равновероятного сигнала, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого является первым входом коррелометра, один из входов блока равнозначности и распределения соединен через блок формирования нулевой ординаты и первый элемент И со своим вторым управляющим входом, управляющий выход блока равнозначности и распределения подключен к другому входу первого элемента И, единичному входу триггера управления и через элемент ИЛИ к управляющему входу первого блока сравнения, выход триггера управления соединен с управляющим входом блока переключения процессов и через второй элемент И - с другим входом элемента ИЛИ, выход генератора импульсов опроса подключен к нулевому входу триггера управления и другому входу второго элемента И, выходы блока переключения процессов подключены к первому и второму входам коррелометра, а выход соединен с информационным входом второго блока сравнения, второй вход которого подключен к нулевой шине (А.С. СССР №538368, МКИ G 06 F 15/34, Бюл. №45, 1976).

Как и в предыдущем случае, в этом многоканальном знаковом коррелометре каждый цикл вычисления корреляционной функции основан на непрерывном опросе только одного из блоков сравнения при фиксированном результате опроса другого блока сравнения, что также ведет к большой статистической погрешности при ограниченной длительности реализации исследуемых сигналов. Кроме того, наличие только одного генератора случайного равновероятного сигнала ограничивает класс законов распределения случайных процессов, для анализа которых может быть использован данный коррелометр.

Известно устройство для определения знаковой корреляционной функции, содержащее два детектора знака, два формирователя импульсов, два преобразователя время-код, блок синхронизации и коммутатор, причем входы первого и второго детекторов знака являются соответствующими информационными входами устройства, выходы первого и второго детекторов знака соединены соответственно с информационными входами первого и второго формирователей импульсов, выходы которых являются соответственно первым и вторым входами сигнала изменения знака устройства, информационный выход первого преобразователя время-код соединен с первым информационным входом коммутатора, выход признака коммутации которого соединен с входами начальной установки первого и второго формирователей импульсов и первого преобразователя время-код, тактовый вход которого соединен с первым выходом блока синхронизации, адресный вход коммутатора является входом задания номера входного сигнала устройства, информационный вход коммутатора является выходом кода длительности входного сигнала устройства, стробирующий вход коммутатора является входом разрешения считывания кода длительности устройства, информационные выходы сигнала предельной длительности первого и второго преобразователей время-код являются соответственно выходами предельной длительности первого и второго сигналов устройства, тактовые входы первого и второго преобразователей время-код соединены с первым выходом блока синхронизации, второй и третий выходы которого соединены с входами сброса соответственно первого и второго преобразователей время-код, первый и второй входы останова блока синхронизации соединены соответственно с выходами признака сигнала первого выхода и признака сигнала второго выхода коммутатора, второй информационный вход которого соединен с информационным выходом второго преобразователя время-код, вход начальной установки которого соединен с выходом признака коммутации коммутатора (А.С. СССР №1628067, МКИ G 06 F 15/336, Бюл. №6, 1991).

В данном устройстве процесс вычисления корреляционной функции разделяется на два этапа: сначала происходит запись данных об исследуемых сигналах, а затем осуществляется последующая обработка записанных данных. Это снижает быстродействие устройства. Использование конвейерного режима обработки данных при параллельном вычислении ординат корреляционной функции требует соблюдения порядка следования событий, связанных с порядковым номером вычисления ординат корреляционной функции. С увеличением числа параллельно вычисляемых ординат корреляционной функции увеличивается время длительности полного цикла конвейерной обработки данных. В результате этого время длительности полного цикла конвейерной обработки данных может превысить интервал времени между двумя последовательными событиями записи результатов преобразования исследуемых сигналов, что ведет к нарушению последовательности событий и не позволяет достичь оптимального повышения производительности вычисления ординат корреляционной функции. Кроме того, данный коррелометр позволяет анализировать только сигналы с нормальным законом распределения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является параллельный знаковый коррелометр, содержащий первый и второй компараторы, первый и второй генераторы случайных равномерно распределенных сигналов, формирователь коротких импульсов, первый и второй двоичные счетчики, дешифратор, группу из М двоичных счетчиков, первый и второй RS-триггеры, D-триггер, элемент И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, реверсивный счетчик, генератор тактовых импульсов, делитель с перестраиваемым коэффициентом деления, распределитель импульсов, N групп, каждая из которых состоит из М преобразователей код-время, N (М-1)-входовых элементов ИЛИ и N блоков вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции. При этом первые входы первого и второго компараторов являются соответственно первым и вторым входами коррелометра, 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 с информационным входом каждого из N блоков вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выход второго компаратора соединен с входом формирователя коротких импульсов, со вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с D-входом D-триггера, тактовый вход которого подключен к входу “Пуск” коррелометра, а прямой выход соединен с входом признака начального состояния каждого из N блоков вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выход формирователя коротких импульсов соединен со счетным входом первого двоичного счетчика, выход которого соединен с адресным входом дешифратора, первые М выходов которого соединены с входами разрешения счета соответствующих М двоичных счетчиков группы и с входами блокирования соответствующих М преобразователей код-время каждой из N групп, последний (М+1)-й выход дешифратора соединен с входом сброса первого RS-триггера, вход установки которого подключен к входу “Пуск” коррелометра, а прямой выход соединен с первым входом элемента И, с входом разрешения дешифрации дешифратора и с входами разрешения счета первого и второго двоичных счетчиков, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом делителя с перестраиваемым коэффициентом деления, со счетными входами М двоичных счетчиков группы, с вторым входом элемента И, со счетным входом второго двоичного счетчика, со счетными входами М преобразователей код-время каждой из N групп и со счетными входами N блоков вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выход элемента И соединен со счетным входом реверсивного счетчика, вход управления направлением счета которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы обнуления первого и второго двоичных счетчиков, вход обнуления реверсивного счетчика, входы обнуления М двоичных счетчиков группы, входы начальной установки М преобразователей код-время каждой из N групп и входы начальной установки всех блоков вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции объединены и подключены к входу “Пуск” коррелометра, выход второго двоичного счетчика является одним из выходов коррелометра и несет информацию о длительности времени измерения, выход реверсивного счетчика является выходом оценки нулевой ординаты корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выход каждого двоичного счетчика группы соединен с информационным входом соответствующего преобразователя код-время, входящего в состав каждой из N групп, установочный вход делителя с перестраиваемым коэффициентом деления подключен к входу “Пуск” коррелометра, а вход задания коэффициента деления является входом задания шага задержки измерения корреляционной (взаимной корреляционной) функции, вход управления делителя с перестраиваемым коэффициентом деления и вход управления распределителя импульсов объединены и подключены к прямому выходу второго RS-триггера, вход установки которого подключен к входу “Пуск” коррелометра, выход делителя с перестраиваемым коэффициентом деления соединен с информационным входом распределителя импульсов, N выходов которого соединены с входами запуска соответствующих первых преобразователей код-время каждой из N групп и с входами запуска соответствующих N блоков вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, в каждой из N групп выход предыдущего преобразователя код-время соединен с входом запуска последующего преобразователя код-время, выход последнего М-го преобразователя код-время в каждой из N групп соединен с входом прекращения счета соответствующего блока вычисления ординаты корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выходы первых (М-1) преобразователей код-время каждой из N групп соединены с входами соответствующего (М-1)-входового элемента ИЛИ, выход которого соединен со входом смены знака соответствующего блока вычисления ординаты корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выход последнего М-го преобразователя код-время, входящего в состав последней N-й группы, соединен также с входом сброса второго RS-триггера, выходы N блоков вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции являются выходами оценок соответствующих ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции (Пат. №2174705 РФ, МКИ G 06 F 17/15, Бюл. №28, 2001).

К недостатку данного коррелометра можно отнести его структурную избыточность, так как он содержит N однотипных групп, каждая из которых включает в свой состав по М преобразователей код-время.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение структуры и повышение надежности коррелометра.

Технический результат достигается тем, что в параллельный знаковый коррелометр, содержащий первый и второй генераторы случайных равномерно распределенных сигналов, выходы которых соединены со вторыми входами соответственно первого и второго компараторов, первые входы которых являются соответственно первым и вторым входами коррелометра, выход первого компаратора соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с информационным входом каждого из N блоков вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выход второго компаратора соединен с входом формирователя коротких импульсов, со вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и с D-входом - D-триггера, тактовый вход которого подключен к входу “Пуск” коррелометра, а прямой выход соединен с входом признака начального состояния каждого из N блоков вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выход формирователя коротких импульсов соединен со счетным входом первого двоичного счетчика, выход которого соединен с адресным входом дешифратора, последний (М+1)-й выход которого соединен с входом сброса первого RS-триггера, вход установки которого подключен к входу “Пуск” коррелометра, а прямой выход соединен с первым входом элемента И, с входом разрешения дешифрации дешифратора и с входами разрешения счета первого и второго двоичных счетчиков, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом делителя с перестраиваемым коэффициентом деления, с вторым входом элемента И, со счетным входом второго двоичного счетчика и со счетными входами N блоков вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выход элемента И соединен со счетным входом реверсивного счетчика, вход управления направлением счета которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, входы обнуления первого и второго двоичных счетчиков, вход обнуления реверсивного счетчика и входы начальной установки всех N блоков вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции объединены и подключены к входу “Пуск” коррелометра, выход второго двоичного счетчика является одним из выходов коррелометра и несет информацию о длительности времени измерения, выход реверсивного счетчика является выходом оценки нулевой ординаты корреляционной (взаимной корреляционной) функции, установочный вход делителя с перестраиваемым коэффициентом деления подключен к входу “Пуск” коррелометра, а вход задания коэффициента деления является входом задания шага задержки измерения корреляционной (взаимной корреляционной) функции коррелометра, вход управления делителя с перестраиваемым коэффициентом деления и вход управления распределителя импульсов объединены и подключены к прямому выходу второго RS-триггера, вход установки которого подключен к входу “Пуск” коррелометра, выход делителя с перестраиваемым коэффициентом деления соединен с информационным входом распределителя импульсов, N выходов которого соединены с входами запуска соответствующих N блоков вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, последний N-й выход распределителя импульсов соединен с входом сброса второго RS-триггера, выходы N (М-1)-входовых элементов ИЛИ соединены с входами смены знака соответствующих блоков вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выходы которых являются выходами оценок соответствующих ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, введены группа, содержащая М блоков синхронизации, и группа, содержащая М распределителей импульсов, причем первые М выходов дешифратора соединены с входами разрешения счета соответствующих М блоков синхронизации группы, входы задания периода выдачи стробирующих импульсов М блоков синхронизации группы объединены и подключены к входу задания шага задержки измерения корреляционной (взаимной корреляционной) функции коррелометра, входы начальной установки М блоков синхронизации группы объединены и подключены к входу “Пуск” коррелометра, счетные входы М блоков синхронизации группы объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, первый выход распределителя импульсов соединен с входом запуска первого блока синхронизации группы, выход признака равенства нулю предыдущего блока синхронизации группы соединен с входом запуска последующего блока синхронизации группы, выход признака равенства нулю последнего М-го блока синхронизации группы соединен с входом прекращения счета первого блока вычисления ординаты корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выходы признака равенства нулю первых (М-1) блоков синхронизации группы соединены с входами первого (М-1)-входового элемента ИЛИ, выходы признака выдачи стробирующих импульсов М блоков синхронизации группы соединены с входами управления соответствующих М распределителей импульсов группы, выходы стробирующих импульсов М блоков синхронизации группы соединены с информационными входами соответствующих М распределителей импульсов группы, n-е выходы (n=1, 2, 3,..., N-1) первых (М-1) распределителей импульсов группы соединены с входами (n+1)-го (М-1)-входового элемента ИЛИ, (N-1)-й выход каждого из распределителей импульсов группы соединен с входом прекращения работы соответствующего блока синхронизации группы, n-й выход (n=1, 2, 3,..., N-1) последнего М-го распределителя импульсов группы соединен с входом прекращения счета (n+1)-го блока вычисления ординаты корреляционной (взаимной корреляционной) функции.

Каждый блок синхронизации содержит первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй RS-триггеры, демультиплексор, реверсивный счетчик, элемент И, схему сравнения и делитель с перестраиваемым коэффициентом деления, причем информационный вход демультиплексора и счетный вход делителя с перестраиваемым коэффициентом деления объединены и являются счетным входом блока синхронизации, первый адресный вход демультиплексора является входом разрешения счета блока синхронизации, первые входы первого и второго элементов ИЛИ, вход обнуления реверсивного счетчика и установочный вход делителя с перестраиваемым коэффициентом деления объединены и являются входом начальной установки блока синхронизации, вход установки первого RS-триггера является входом запуска блока синхронизации, второй вход второго элемента ИЛИ является входом прекращения работы блока синхронизации, вход задания коэффициента деления делителя с перестраиваемым коэффициентом деления является входом задания периода выдачи стробирующих импульсов блока синхронизации, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом сброса первого RS-триггера, прямой выход которого соединен со вторым адресным входом демультиплексора и со вторым входом элемента И, первый и второй выходы демультиплексора соединены соответственно с входами прямого и обратного счета реверсивного счетчика, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения, на второй вход которой подается нулевой код, выход схемы сравнения соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ, с входом установки второго RS-триггера и является выходом признака равенства нулю блока синхронизации, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом сброса второго RS-триггера, прямой выход которого соединен с входом управления делителя с перестраиваемым коэффициентом деления и является выходом признака выдачи стробирующих импульсов блока синхронизации, выход делителя с перестраиваемым коэффициентом деления является выходом стробирующих импульсов блока синхронизации.

На фиг.1 представлена структурная схема коррелометра; на фиг.2 - структурная схема блока синхронизации; на фиг.3 - структурная схема блока вычисления ординаты корреляционной (взаимной корреляционной) функции; на фиг.4 - структурная схема формирователя коротких импульсов и временные диаграммы его работы.

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 12 двоичные счетчики, дешифратор 7, D-триггер 8, первый 9 и второй 17 RS-триггеры, элемент И 10, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, реверсивный счетчик 13, генератор 14 тактовых импульсов, делитель 15 с перестраиваемым коэффициентом деления, распределитель импульсов 16, группу, включающую М блоков 18₁-18_М синхронизации, группу, включающую М распределителей импульсов 19₁-19_м, N (М-1)-входовых элементов ИЛИ 20₁-20_N и N блоков 21₁-21_N вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции.

Каждый блок синхронизации содержит первый 22 и второй 28 элементы ИЛИ, первый 23 и второй 29 RS-триггеры, демультиплексор 24, реверсивный счетчик 25, схему сравнения 26, элемент И 27 и делитель 30с перестраиваемым коэффициентом деления.

Каждый блок вычисления ординаты корреляционной (взаимной корреляционной) функции содержит элемент ИЛИ 31, RS-триггер 32, элемент И 33, Т-триггер 34, первый 35 и второй 36 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и реверсивный счетчик 37.

Формирователь коротких импульсов содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 38 и Т-триггер 39.

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 11 и с информационным входом каждого из N блоков 21₁-21_N вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выход второго 4 компаратора соединен с входом формирователя 5 коротких импульсов, со вторым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 и с D-входом D-триггера 8, тактовый вход которого подключен к входу “Пуск” коррелометра, а прямой выход соединен с входом признака начального состояния каждого из N блоков 21₁-21_N вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выход формирователя 5 коротких импульсов соединен со счетным входом первого 6 двоичного счетчика, выход которого соединен с адресным входом дешифратора 7, последний (М+1)-й выход которого соединен с входом сброса первого 9 RS-триггера, вход установки которого подключен к входу “Пуск” коррелометра, а прямой выход соединен с первым входом элемента И 10, с входом разрешения дешифрации дешифратора 7 и с входами разрешения счета первого 6 и второго 12 двоичных счетчиков, выход генератора 14 тактовых импульсов соединен со счетным входом делителя 15 с перестраиваемым коэффициентом деления, с вторым входом элемента И 10, со счетным входом второго 12 двоичного счетчика и со счетными входами N блоков 21₁-21_N вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выход элемента И 10 соединен со счетным входом реверсивного счетчика 13, вход управления направлением счета которого подключен к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, входы обнуления первого 6 и второго 12 двоичных счетчиков, вход обнуления реверсивного счетчика 13 и входы начальной установки всех N блоков 21₁-21_N вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции объединены и подключены к входу “Пуск” коррелометра, выход второго 12 двоичного счетчика является одним из выходов коррелометра и несет информацию о длительности времени измерения, выход реверсивного счетчика 13 является выходом оценки нулевой ординаты корреляционной (взаимной корреляционной) функции, установочный вход делителя 15 с перестраиваемым коэффициентом деления подключен к входу “Пуск” коррелометра, а вход задания коэффициента деления является входом задания шага задержки измерения корреляционной (взаимной корреляционной) функции коррелометра, вход управления делителя 15 с перестраиваемым коэффициентом деления и вход управления распределителя импульсов 16 объединены и подключены к прямому выходу второго 17 RS-триггера, вход установки которого подключен к входу “Пуск” коррелометра, выход делителя 15 с перестраиваемым коэффициентом деления соединен с информационным входом распределителя импульсов 16, N выходов которого соединены с входами запуска соответствующих N блоков 21₁-21_N вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, последний N-й выход распределителя импульсов 16 соединен с входом сброса второго 17 RS-триггера, выходы N (М-1)-входовых элементов ИЛИ 20₁-20_N соединены с входами смены знака соответствующих блоков 21₁-21_N вычисления ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выходы которых являются выходами оценок соответствующих ординат корреляционной (взаимной корреляционной) функции, первые М выходов дешифратора 7 соединены с входами разрешения счета соответствующих М блоков 18₁-18_М синхронизации группы, входы задания периода выдачи стробирующих импульсов М блоков 18₁-18_м синхронизации группы объединены и подключены к входу задания шага задержки измерения корреляционной (взаимной корреляционной) функции коррелометра, входы начальной установки М блоков 18₁-18_м синхронизации группы объединены и подключены к входу “Пуск” коррелометра, счетные входы М блоков 18₁-18_м синхронизации группы объединены и подключены к выходу генератора 14 тактовых импульсов, первый выход распределителя импульсов 16 соединен с входом запуска первого блока 18₁ синхронизации группы, выход признака равенства нулю предыдущего блока 18_m синхронизации группы соединен с входом запуска последующего блока 18_m+1 синхронизации группы (m=1, 2, 3,..., M-1), выход признака равенства нулю последнего М-го блока 18_М синхронизации группы соединен с входом прекращения счета первого блока 21₁ вычисления ординаты корреляционной (взаимной корреляционной) функции, выходы признака равенства нулю первых (М-1) блоков 18₁-18_м-1 синхронизации группы соединены с входами первого 20₁ (М-1)-входового элемента ИЛИ, выходы признака выдачи стробирующих импульсов М блоков 18₁-18_м синхронизации группы соединены с входами управления соответствующих М распределителей импульсов 19₁-19_м группы, выходы стробирующих импульсов М блоков 18₁-18_м синхронизации группы соединены с информационными входами соответствующих М распределителей импульсов 19₁-19_м группы, n-е выходы (n=1, 2, 3,..., N-1) первых (М-1) распределителей импульсов 19₁-19_M-1 группы соединены с входами (n+1)-го 20_n+1 (M-1)-входового элемента ИЛИ, (N-1)-й выход каждого из распределителей импульсов 19₁-19_м группы соединен с входом прекращения работы соответствующего блока 18₁-18_М синхронизации группы, n-й выход (n=1, 2, 3,..., N-1) последнего N-го распределителя импульсов 19_м группы соединен с входом прекращения счета (n+1)-го блока 21_n+1 вычисления ординаты корреляционной (взаимной корреляционной) функции.

В каждом блоке синхронизации информационный вход демультиплексора 24 и счетный вход делителя 30 с перестраиваемым коэффициентом деления объединены и являются счетным входом блока синхронизации, первый адресный вход демультиплексора 24 является входом разрешения счета блока синхронизации, первые входы первого 22 и второго 28 элементов ИЛИ, вход обнуления реверсивного счетчика 25 и установочный вход делителя 30 с перестраиваемым коэффициентом деления объединены и являются входом начальной установки блока синхронизации, вход установки первого 23 RS-триггера является входом запуска блока синхронизации, второй вход второго 28 элемента ИЛИ является входом прекращения работы блока синхронизации, вход задания коэффициента деления делителя 30 с перестраиваемым коэффициентом деления является входом задания периода выдачи стробирующих импульсов блока синхронизации, выход первого 22 элемента ИЛИ соединен с входом сброса первого 23 RS-триггера, прямой выход которого соединен со вторым адресным входом демультиплексора 24 и со вторым входом элемента И 27, первый и второй выходы демультиплексора 24 соединены соответственно с входами прямого и обратного счета реверсивного счетчика 25, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения 26, на второй вход которой подается нулевой код, выход схемы сравнения 26 соединен с первым входом элемента И 27, выход которого соединен со вторым входом первого элемента ИЛИ 22, с входом установки второго RS-триггера 29 и является выходом признака равенства нулю блока синхронизации, выход второго элемента ИЛИ 28 соединен с входом сброса второго 29 RS-триггера, прямой выход которого соединен с входом управления делителя 30 с перестраиваемым коэффициентом деления и является выходом признака выдачи стробирующих импульсов блока синхронизации, выход делителя 30 с перестраиваемым коэффициентом деления является выходом стробирующих импульсов блока синхронизации.

В каждом блоке вычисления ординаты корреляционной (взаимной корреляционной) функции второй вход элемента ИЛИ 31, вход сброса Т-триггера 34 и вход обнуления реверсивного счетчика 37 объединены и являются входом начальной установки блока, счетный вход Т-триггера 34 является входом смены знака блока, а прямой выход соединен с вторым входом первого 35 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого является входом признака начального состояния блока, а выход соединен с вторым входом второго 36 элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого является информационным входом блока, а выход соединен с входом управления направлением счета реверсивного счетчика 37, первый вход элемента ИЛИ 31 является входом прекращения счета блока, а выход соединен с входом сброса RS-триггера 32, вход установки которого является входом запуска блока, а прямой выход соединен с вторым входом элемента И 33, первый вход которого является счетным входом блока, а выход соединен со счетным входом реверсивного счетчика 37, выход которого является выходом блока.

Коррелометр может измерять корреляционную R_хх(τ) и взаимную корреляционную R_xy(τ) функции центрированных случайных сигналов и . Его работа основана на знаковом методе измерения оценок и этих функций с использованием вспомогательных сигналов ξ₁(t) и ξ₂(t).

Вспомогательные сигналы ξ₁(t) и ξ₂(t) независимы относительно друг друга, а также по отношению к исследуемым сигналам и . Мгновенные значения этих сигналов распределены равномерно внутри интервалов от -А до +А и от -В до +В соответственно, то есть их плотности распределения вероятностей имеют вид

Величины А и В должны удовлетворять следующим условиям

где - максимально возможные абсолютные значения, которые могут принять соответственно сигналы и .

Алгоритмы, непосредственно положенные в основу работы коррелометра, имеют следующий вид

где sgn{...} - оператор функции знакового преобразования; Δτ - шаг задержки измерения корреляционной (взаимной корреляционной) функции; N_p – общее число выборок за интервал времени измерения; Т₀ - период следования тактовых импульсов (импульсов опроса); n=0, 1, 2, 3,..., N - порядковый номер оценки ординаты корреляционной (взаимной корреляционной) функции.

Шаг задержки Δτ измерения корреляционной (взаимной корреляционной) функции задается кратным периоду T₀ следования тактовых импульсов, то есть Δτ=kT₀, где k=1, 2, 3,....

Коррелометр работает следующим образом.

При измерении взаимной корреляционной функции R_xy(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.

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).

Первый 3 и второй 4 компараторы осуществляют операции сравнения сигнала с сигналом ξ₁(t) и сигнала с сигналом ξ₂(t). В результате выполнения этих операций будем иметь сигналы z₁(t) и z₂(t), которые являются знаковыми сигналами

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 (6) и (7) 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).

Сигнал z₂(t) с выхода второго 4 компаратора поступает на вход формирователя 5 коротких импульсов. В моменты времени, соответствующие переходу значения сигнала z₂(t) из логического нуля в логическую единицу или из логической единицы в логический нуль, на выходе формирователя 5 коротких импульсов вырабатываются 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 та