164936. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés korrelációs függvények felvételére, eltolt mintavételezés alkalmazásával
164936 AT = At = At - t x y p Mivel az időfolyamatok minden egyes mintája felhasználásra kerül bármely n-hez tartozó korrelációérték számitásánál, a mintavételezésnek ez a módja igen gazdaságos a folyamatokban rejlő információtartalom kihasználása szempontjából. Másfelöl viszont - ha nagyfrekvenciás korrelátorről, kis AT értékhez tartozó korrelációról van szó - szükségessé teszi az igen szapora mintavételezést, gyors késleltető- és tárolóáramköröket stb. Más szavakkal ez azt jelenti, hogy a rendkivül gyorsan beözönlő nagytömegű információval lépést kell tartania a számításnak, azaz az adatredukciónak; ilyen mintavételezésnél tehát megnőnek a korrelátorral szemben támasztott műszaki követelmények, a megoldás drágul. A fenti probléma egyszerüsitésére bevezették a csoportos mintavételezést; az egyik folyamatból ritkán vesznek mintákat és ezeknek a mintáknak mindegyikét a másik folyamatból vett "sürü" mintacsoport követi. A mintavételezéseket és az időket a 2. ábra szemlélteti. Itt az X(t) időfolyamatból At * t +nAt =t +nAT x p y p időnként folyamatosan, az Y(t) időfolyamatból At,, -AT időnként "csoportosan" vesznek mintát. Ily módon a beáramló információmennyiség és igy a készülékkel szemben támasztott műszaki követelmények erőteljesen lecsökkennek. Megmarad azonban az egyik csatornára nézve az (időnként) szapora, nagyfrekvenciájú mintavételezés és késleltetés követelménye, ami továbbra is drágább megoldásokat tesz szükségessé. A találmány olyan uj, körrelációfüggvények felvételénél alkalmazható mintavételi eljárást és berendezést nyújt, amelynél a mintavételi sebesség a mérési felbontás befolyásolása nélkül jelentősen csökkenthető, s ezáltal nagymértékben leegyszerűsödnek a berendezéssel szemben támasztott műszaki követelmények. Az ui eljáráshoz a következő felismerések vezettek: - a mintavételezésnek korrelációfüggvény felvételénél nem kell a Shannon-féle mintavételezési törvényt követni, tehát az egyébként szükségesnél jóval kisebb frekvenciájú mintavételezés is megengedhető (mivel itt nem a vizsgálandó függvény időtartományban való reprodukálása a cél), csupán elegendő számú mintavételnek kell rendelkezésre állni: tehát ha növeljük a mintavételi Időközöket, a teljes vizsgálatra forditott idő nő meg, de nagyfrekvenciákról lévén szo, -ez a növekedés nem lényeges. - nem követünk el hibát - a vizsgálandó függvények stacioner, jellege miatt - ha a mintavételi eljárást megváltoztatjuk (az ismert eljárásnál begyűjtik az egyik csatorna n számú mintáját egy sokelemes tárolóba, és azután ezeket a mintasorokat kiolvasva AT időnként, összeszorozzák a másik csatorna közben változatlan mintájával), ugy hogy a két időfolyamatból időben eltolva veszünk mintát s miközben ez az eltolás mintavételi páronként egyre növekszik ekvidisztáns lépésekben, az eiioit mintapárokat összeszorozzuk és tároljuk n csatornában. A mintavételezési időket a 3. ábra mutatja: az X(t) időfolyamatból é» az Y(t) időfolyamatból egy-5 aránt t^ időben veszünk mintát; ennek a két mintának a szorzata adja a AT= 0-hoz tartozó korrelációfüggvény egy produktumát. A következő mintavétel X(t)-bó'l £.;, Időben történik, Y(t)-ből t9 + A T időben: azorzatuk a korrelációfüggvény 10 AT-hoz tartozó egy produktumát adja, és igy tovább. Igy a mintavételi periódusok t . -1.= = At ; At nagyok lehetnek, mig az eltolás, az x y egyes szorzatok tagjaihoz tartozó mintavételi idők 15 különbsége igen kicsi AT értéktől növekszik nAt értékig. Ennek az eljárásnak egy egyszerű kiviteli módja, ha a két bemenő csatornára nézve a mintavételezési két, egymástól kismértékben különböző frek-20 venciával történik: f: = f/P, f2 = f/q, 25 ahol: p, q relatív prímszámok. A mintavételi ciklusonként (ciklusidő: T = p.q/f) egyszer előforduló egyidejű mintavételt olyan mintavétel követi, amelynél az eltolás 30 A T= (p-q)/f mig a következő mintapár már 2 AT időkUlönbségű mintavételek eredménye, és igy tovább. oc A korrelációs számítás ezekre a mintapárokra történik: az első mintapár a C (0), a második a xy C (1), a harmadik C (2) stb. számára jelent xy xy hozzájárulást. Ily módon viszonylag lassú, kis 4Q frekvenciájú mintavételezéssel és adatfeldolgozással igen rövid késleltetések, nagyfrekvenciás korrelációk is kiértékelhetők, azaz egyszerűbb és olcsóbb készülékmegoldások válnak lehetővé. Nagy előnye még az uj eljárásnak, hogy feles-45 legessé teszi az átmeneti tárolót és egyetlen szorzó áramkörre van szükség. Mint a fentiekből látható, a mintavételi idő az uj eljárással csökkenthető, a ciklusidő növekedése árán. A találmány szerinti készülék működési elvét 5Q egy kiviteli példa kapcsán számszerűen illusztráljuk. Ha a körre lator a korrelációfüggvényt 100 pontban veszi fel, ekvidisztáns AT= 100 nsec mellett, a p = 100, q •- 99 paraméterek alkalmazásával f-re és tj-re kb. 100 kHz adódik (az egyébként ^ szükséges 10 MHz-cel szemben), és egy mintavételi ciklus kb. 1 msec alatt zajlik le. Igy pl. soros működésű arimetikával és viszonylag lassú áramkörökkel - tehát számottevő gazdasági megtakarítással- felépithető egy nagyfrekvenciás korrelátor. 60 Természetes, hogy a módszer nem használja fel optimálisan a folyamatban meglevő információtartalmat. Ez az információveszteség - adott elvárandó statisztikus pontosságot feltételezve - hosszabb mérési időhöz vezet. Ez azonban praktikusan nem °5 hátrány, hiszen nagyfrekvenciás jelről lévén szó, a 2
