Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 19

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
1
Content available remote Pomiar szumu w szumie metodą korelacyjną
PL
Celem artykułu jest przedstawienie korelacyjnych procedur pomiaru sygnałów losowych. Procedury te muszą sprostać wymaganiom pomiaru słabych sygnałów (np. w radioastronomii lub termometrii szumowej) występujących na tle zakłóceń lub umożliwiać pomiar opóźnienia między zakłóconymi sygnałami.
EN
In the article correlation procedures for measuring random signals are considered. These procedures must fulfill requirements for measurement of weak signals (e.g. in radio astronomy or noise thermometry) appearing against the background of noises or enable measurement of the delay between noised signals.
2
Content available remote Dydaktyka – strata czasu?
3
Content available Korelatory w zastosowaniach radioastronomicznych
PL
Celem artykułu jest przedstawienie specyficznych konfiguracji oraz własności korelatorów stosowanych w radioastronomii. Korelatory te muszą sprostać wymaganiom wykrywania słabych sygnałów występujących na tle zakłóceń kosmicznych, atmosferycznych oraz radiowych. W ich układach wejściowych stosuje się kwantowanie sygnałów na kilku poziomach, co jest źródłem degradacji funkcji korelacji. Z uwagi na właściwości statystyczne sygnałów taka degradacja jest akceptowalna a w razie potrzeby może być zmniejszona przez zwiększenie częstotliwości próbkowania.
EN
In the article, specific configurations and properties of correlators applied in radio astronomy are considered. These correlators must meet requirements of detection of weak signals (signal-to-noise ratio -60 to -30 dB) which appear on the floor of cosmic noise, atmospheric and radio interferences. Architectures of XF and FX correlators are presented in. Fig. 1 and Fig. 2, respectively. A basis of the XF correlator performance is formula (1) [4, 6, 10] whereas the FX correlator operates based on formulas (2) – (4) [4, 6, 10]. The first measurement method is called the cross-spectrum via correlation function, the other - the cross-spectrum via Fourier transforms [1]. The XF correlators tend to be simpler, but also less adaptable to more complex requirements. The FX correlators are more efficient for large number of antennas. Besides, they are more readily designed to be robust to RFI. In input circuits of correlators a several-level quantization is applied. It is source of cross-correlation function degradation. Quantization efficiency vs. number of quantization levels and sampling frequency is presented in Tab. 1 [6,10]. The table says that an increase in sampling frequency partly compensates losses due to rough signals quantization. From Tab. 2 and Fig. 4, it follows that a normalized systematic error due to rough quantization of normal signals may be acceptable. As an example, a correlator in Torun Centre for Astronomy (Poland) has XF architecture and contains 3-level quantizers while a modern correlator ALMA (Chile) presented in Fig. 3 has XF architecture as well and contains 3-bit quantizers.
EN
The influence of quantization on the cross-correlation function determination is discussed. Three types of quantization: deterministic, dither randomized, and randomized by inputting signals into a quantizer are considered. In each case, a relation for cross-correlation function bias is given.
PL
Celem artykułu jest analiza wpływu różnych rodzajów kwantowania na dokładność wyznaczania funkcji korelacji wzajemnej sygnałów. Rozważono trzy sposoby kwantowania: kwantowanie deterministyczne oraz randomizowane za pomocą sygnałów ditherowych i sygnałów wprowadzonych do kwantyzatorów. W każdym przypadku sformułowano zależności na obciążenie estymatorów funkcji.
PL
Funkcja autokorelacji stanowi uznane narzędzie analizy własności sygnałów. Artykuł dotyczy problematyki szacowania funkcji autokorelacji sygnału sinusoidalnego metodą Monte Carlo. Jedną z najczęstszych aplikacji metody Monte Carlo jest całkowanie numeryczne funkcji. Ponieważ składową funkcji autokorelacji jest operacja całkowania, to taką metodę można zastosować do szacowania funkcji autokorelacji.
EN
This paper deals with properties of the autocorrelation function of a sinusoidal signal. The Monte Carlo method was proposed for estimation of the autocorrelation function. The results showed that although the Monte Carlo method did not give the results of high accuracy, it provided the reliable autocorrelation function ratings. Section 1 presents basic information concerning the autocorrelation function. Eq. (3) describes the autocorrelation function of a sinusoidal signal. In Section 2 the Hit or Miss Monte Carlo method is presented. Such a method is applicable to a numerical integration task. Eqs. (6)-(9) describe the estimation of the integral (4). Eq. (10) gives the error of integral estimation. The Monte Carlo method was adapted to estimate the autocorrelation function of a sinusoidal signal. Eq. (13) describes the integration function and Eq. (14) gives its derivative, which was used to determine the integration ranges. The ends of these ranges are given by Eq. (19). In Fig. 1 the function to be integrated together with its integration domain and the range of the function values is shown. In the next part of the paper Eq. (20) describing the estimation error of the autocorrelation function and the sample results of estimation of the autocorrelation function with use of the Monte Carlo method are given. Section 3 contains the conclusions.
PL
Celem artykułu jest analiza wpływu różnych rodzajów kwantowania na dokładność wyznaczania funkcji korelacji wzajemnej sygnałów. Rozważono dwa sposoby kwantowania: kwantowanie deterministyczne oraz randomizowane. Dokonano porównania wyników otrzymanych w obu przypadkach. Badania symulacyjne przeprowadzono z zastosowaniem programu ImeCorr opracowanego w środowisku LabWindows. Badano dokładność estymatorów funkcji korelacji wzajemnej otrzymanych z użyciem przetwornika 3-, 8- i 12-bitowego dla argumentu równego zero.
EN
The influence of quantization on the cross-correlation function determination of signals is discussed. The relations for cross-correlation function and its digital estimators are given. A method for evaluating the estimator accuracy is presented. Different types of quantization are considered. The formulas describing the quantization ways and related illustrations are presented. In Figures 1, 2 and 3 deterministic, randomized and pseudo-randomized quantization are shown, respectively. To obtain the simulation results, the program ImeCorr prepared in LabWindows was applied. The 3-, 8- and 12-bits quantizers were taken into account. The research results were compared. In Table 1 the values of the relative bias and the relative standard error are shown. It was observed that for 3-bits quantizers the bias had similar values. For the 8- and 12-bits converters the bias is smaller for the randomized and pseudo-randomized quantizing than for the deterministic one. The randomized and pseudo-randomized quantization is a source of the larger standard error than the deterministic quantization. The standard error is smaller for the pseudo-randomized quantization than for the randomized one.
7
Content available remote Variance of random signal mean square value digital estimator
EN
In the article, original relations enabling the estimation of the variance of a random signal mean square value digital estimator are derived. Three cases are considered: first when the estimator is determined from quantized samples; second, when it is additionally assumed that the conditions of Widrow's theorem are satisfied; and third, when the samples have not been quantized. The obtained relations can be used e.g. to determine uncertainty in precision measurements and to evaluate signal degradation in radio astronomy. As an example, the variance of the mean square value estimator of a random Gaussian signal for the three above-mentioned situations is analyzed. It has been observed that in the first and second cases, an increase in variance as well as in type A standard uncertainty takes place in comparison with the estimation based on unquantized samples. This increase diminishes along with an increase in the ratio of the signal rms value to the quantization step size.
EN
The article presents the probability density functions as well as characteristic functions of selected periodic and random signals. On their basis, original models of the bias of the mean square value digital estimator have been designed. These models were employed in investigating estimation errors caused by analog to digital conversion and analog to digital conversion with a dither signal. Selected graphical model representations and their analyses are demonstrated. It has been shown that for a triangular probability density function random signal with the amplitude At = kq, k∈N \ {0}, mean square value reconstruction occurs on the basis of a signal quantized with the accuracy of Sheppard's correction. Whereas for periodic signals as well as for the sum of periodic and random signals, the δ component of bias due to the nonsatisfaction of the reconstruction condition is a suppressed oscillating function of the quotient of the amplitude A and the quantization step size q. It has been proved that by adding, prior to quantization, a triangular distribution random signal with zero mean and the amplitude At = kq (k = 1, 2, ...) in the mean square value measurement of any periodic signal, this bias component can be brought to zero.
PL
Modele obciążenia znajdują zastosowanie w badaniach estymatorów parametrów i charakterystyk sygnałów, a także w określaniu ich niepewności. W publikacji przedstawiono modele obciążenia estymatora wartości średniokwadratowej powodowanego kwantowaniem. Specjalne miejsce poświęcono sygnałom poliharmonicznym oraz sygnałom poliharmonicznym z sygnałami losowymi o rozkładzie równomiernym, gaussowskim oraz trójkątnym.
EN
Models of bias are used in research of parameters and characteristics of signal estimators and in determination their uncertainties. In this article are presented models of mean square value estimator bias caused by quantization. Special attention is paid to the poliharmonic signals and poliharmonic signals with uniform, Gaussian and triangular PDF signal.
PL
Przedmiotem badań jest niepewność towarzysząca cyfrowym pomiarom korelacyjnym. Analityczne modele błędów estymacji funkcji korelacyjnych są skomplikowane i na ich podstawie trudno szacować dokładność w wielu sytuacjach pomiarowych. Opracowanie odpowiedniego narzędzia informatycznego (modelu wirtualnego korelatora) umożliwiło przeprowadzenie badań eksperymentalnych z tego zakresu. W artykule zaprezentowano model wirtualnego korelatora oraz wybrane wyniki badań wykonanych w celu sprawdzenia poprawności działania aplikacji.
EN
The subject of the research is uncertainty in digital correlation measurements. Analytical models of estimation errors of correlation functions are highly complex, therefore evaluation of accuracy is difficult and in many cases is unachievable. For that reason a virtual correlator model is proposed as an alternative to analytical modeling. The model enables determining of digital measurements uncertainty. In this article some preliminary research results are presented and discussed. A comparison of bias of the mean square value estimator modeled in Mathcad (Eq. 14) and obtained by means of virtual correlator model (Eq. 11) is carried out.
PL
W pracy przedstawiono zagadnienie wpływu przetwarzania a-c z sygnałem ditherowym na dokładność określenia funkcji korelacji wzajemnej. Zaprezentowano i przeanalizowano wyrażenia analityczne opisujące obciążenie i wariancję bezpośredniego cyfrowego estymatora. Sformułowano warunki, jakie powinny spełniać dithery, aby obciążenie było pomijalnie małe. Wyrażenia na składową wariancji estymatora wynikającą z przetwarzania a-c z ditherem są oryginalnym wynikiem badań autorki i mogą być podstawą do dalszych analiz. Wykazano, że zastosowanie odpowiednich sygnałów ditherowych prowadzi do uzyskania nieobciążonego estymatora funkcji korelacji wzajemnej. Może jednak powodować wzrost wariancji estymatora, co objawia się wzrostem rozrzutu wyników pomiarów (niepewności typu A).
EN
The influence of A/D conversion with dither on the accuracy of the crosscorrelation function determination is considered. Analytic expressions for the bias and variance of the direct digital estimator are derived and discussed. For negligible bias, the conditions which dithers should satisfy are formulated. Published the expressions for the estimator variance component resulting from A/D conversion with a dither signal are the original results of the author's research. They can constitute a basis for further analyses. It is shown that the application of suitable dither signals leads to obtaining an unbiased crosscorrelation estimator. However, it may lead to an increase in the estimator variance. An increase in the variance manifests itself in an increase in the scatter of the measurement results (type A uncertainty level).
PL
Przedstawiono twierdzenia Wirdowa i warunki odtwarzalności dla kwantowania w zastosowaniu do momentów sygnału. Dokonano analizy obciążenia estymatora momentu rzędu 2. (wartości średniokwadratowej) oraz momentu łącznego rzędu 2. (funkcji korelacji wzajemnej) spowodowanych niespełnieniem tych warunków. Szczególną uwage poświęcono sygnałom o rozkładach normalnych. Dokonano analizy estymatora wartości średniokwadratowej. Wyprowadzono i przedyskutowano zależność określającą obciążenie funkcji korelacji wzajemnej.
EN
The quantizing theorems of Widrow of quantizing rerconstruction conditions for the estimation of the signal moments are presendet. An analysis of the bias of the second-order moment ( mean square value ) estimator and the joint second-order moment ( crosscorrelation function ) estimator, caused by non-satisfied quantizing reconstruction conditions, is carried out. Special attention is devoted to the normal pdf signals. An analysis of the bias of the mean square value estimator is carried out. Analytic for crosscorrelation function bias is derived and discussed.
EN
The influence of A/D conversion with dither on the accuracy of the crosscorrelation function determination is considered. Analytic expressions for the bias and variance of the direct digital estimator are derived and discussed. For negligible bias, the conditions which signals and dithers should satisfy are formulated. Published for the first time, the expressions for the estimator variance component resulting from A/D conversion with a dither signal are the original results of the author's research. They can constitute a basis for further analyses. It is shown that the application of suitable dither signals leads to obtaining an unbiased crosscorrelation estimator. However, it may lead to an increase in the estimator variance. An increase in the variance manifests itself in an increase in the scatter of the measurement results (type A uncertainty level).
PL
Cyfrowej estymacji funkcji korelacji wzajemnej towarzyszy na ogół obciążenie oraz wariancja. Obciążenie estymatora, jeśli jest znane, może być uwzględnione w postaci poprawki do wyniku. Jeśli natomiast można ocenić tylko jego wartość przybliżoną, należy je traktować jako niepewność typu B. Wariancja świadczy o rozrzucie wartości estymatora (powtarzalności) i określa poziom niepewności typu A. Niniejsza praca stanowi kontynuację badań nad błędami estymacji funkcji korelacji wzajemnej realizowanej z zastosowaniem sygnałów ditherowych. W rozdziale 2 przypomniano znane z poprzednich prac autorki zależności opisujące obciążenie estymatora. W rozdziale 3 przedstawiono oryginalną analizę jego wariancji. W pracy wykazano, że zastosowanie odpowiednich sygnałów ditherowych podczas określania funkcji korelacji wzajemnej prowadzi do eliminacji (w praktyce zmniejszenia) obciążenia estymatora cyfrowego. Może jednak powodować wzrost wariancji estymatora, co będzie skutkowało zwiększeniem rozrzutu wyników pomiarów. Składowa wariancji wynikająca z przetwarzania a-c z ditherem jest odwrotnie proporcjonalna do liczby M próbek ukytych do estymacji. Niepewność pomiaru typu A określana jest za pomocą odchylenia standardowego, które jest pierwiastkiem z wariancji. Gdyby zatem w wyrażeniu (11) dominowała Składowa wynikająca z przetwarzania a-c, to k-krotny wzrost liczby próbek spowoduje [pierwiastek]k-krotne zmniejszenie niepewności. Wyprowadzone w pracy wyrażenia (20), (24), (28) i (29) zostały opublikowane po raz pierwszy i mogą stanowić podstawę dalszych badań. Wstępna ich analiza umożIiwia stwierdzenie, że istnieją sygnały, dla których zastosowanie przetwarzania a-c z ditherem o rozkładzie jednostajnym powoduje wzrost wariancji funkcji korelacji wzajemnej. Wzrost ten jest tym większy, im większa jest wartość międzyszczytowa dithera.
PL
Przedstawiono twierdzenia Widrowa i warunki odtwarzalności dla kwantowania w zastosowaniu do wartości średniokwadratowej spowodowanego niespełnieniem warunków odtwarzalności dla kwantowania. Szczególna uwagę poświęcono sygnałom o rozkładzie prostokątnym i normalnym, sygnałowi harmonicznemu oraz sygnałowi harmonicznemu z szumem gaussowskim.
EN
The quantizing theorems of Widrow and quantizing reconstruction conditions for the estimation of the mean square value are presented. An analysis of the bias error of the mean square value estimator, caused by nonsatisfied quantizing reconstruction conditions, is carried out. Special attention is devoted to the rectangular and normal pdf signals, the harmonic signal, and the harmonic signal with Gaussian noise.
PL
W pracy przedstawiono wyniki rozległych badań nad zastosowaniem funkcji korelacyjnych. Szczególną uwagę poświęcono opracowaniom, w których uczestniczyli autorzy. Przeanalizowano wpływ przetwarzania a-c oraz przetwarzania a-c z sygnałem ditherowym na dokładność wyznaczania funkcji autokorelacji i korelacji wzajemnej. Przedyskutowano zależności na błędy obciążenia bezpośrednich estymatorów cyfrowych. Sformułowano warunki jakie powinny spełniać sygnały badane oraz sygnały ditherowe, aby błędy obciążenia były do pominięcia. Oceniono realizowalność tych warunków. Wykazano, że zastosowanie sygnałów ditherowych prowadzi do poprawy odtwarzalności dla kwantowania i może, po uwzględnieniu poprawek Shepparda, umożliwiać uzyskanie nieobciążonych estymatorów funkcji korelacyjnych. Jest to sposób na wyeliminowanie obciążenia, w praktyce - zmniejszenie, bez znajomości jego modelu matematycznego.
EN
The results of extensive research into correlation functions applications are presented. Special attention is devoted to projects with authors participation. The influence of a-d conversion with and without dither on the accuracy of the auto- and cross- correlation function determination is analyzed. Analytics expressions for bias errors of direct digital estimators are disused. The conditions which signals and dithers should satisfy so that bias errors become negligible are formulated. The realizability of these conditions is evaluated. It is shown that the application of dithers leads to an improvement in quantizing reconstruction and makes it possible (after taking Sheppard's corrections into account) to obtain unbiased estimators of correlation functions. In this way, the bias can by eliminated, in practice - reduced, without knowing its mathematical model.
17
Content available remote Wpływ kwantowania na dokładność wyznaczania funkcji korelacyjnych
PL
Przedstawiono twierdzenia Widrowa i warunki odtwarzalności dla kwantowania w zastosowaniu do funkcji autokorelacji i korelacji wzajemnej. Dokonano analizy błędów obciążenia estymatorów funkcji korelacyjnych spowodowanych niespełnieniem odtwarzalności dla kwantowania.Na przykładzie pomiarów wartości średniokwadratowej sygnału harmonicznego, szumu gaussowskiego oraz ich sumy dokonano analizy błedów obciążenia wynikających z kwantowania sygnałów.
EN
The quantizing theorems of Widrow and quantizing reconstruction conditions for the estimation of the auto- and crosscorrelation functions are presented. An analysis of the bias errors of correlation function estimators, caused by non-satisfying of quantizing reconstruction conditions, is carried out. Based on an example of the mean square value measurements of the harmonic signal. Gaussian signal, and their sum, the bias errors caused by quantizing are analysed.
18
Content available remote Accuracy in determination of correlation functions by digital methods
EN
The influence of a-d conversion with and without dither on the accuracy of the auto and crosscorrelation function determination is considered. Analytic expressions for bias errors of direct digital estimators are derived and discussed. For negligible bias errors, the conditions which signals and dithers should satisfy are formulated. The realizability of these conditions is evaluated.It is shown that the application of dither signals leads to an improvement in quantizing reconstruction and makes it possible, after taking the Sheppard corrections into account, to obtain unbiased estimators of correlation functions. In this way, the bias can be eliminated, in practice - reduced, without knowing its mathematical model.
PL
Rozważono wpływ przetwarzania a-c oraz przetwarzania a-c z sygnałem ditherowym na dokładność wyznaczania funkcji autokorelacji i korelacji wzajemnej. Wyprowadzono zależności na błędy obciążenia bezpośrednich estymatorów cyfrowych. Sformułowano warunki, jakie powinny spełniać sygnały badane oraz sygnały ditherowe, aby błędy obciążenia były do pominięcia. Oceniono realizowalność tych warunków. Wykazano, że zastosowanie sygnałów ditherowych prowadzi do poprawy odtwarzalności dla kwantowania i może, po uwzględnieniu poprawek Shepparda, umożliwiać uzyskanie nieobciążonych estymatorów funkcji korelacyjnych. Jest to sposób na wyeliminowanie obciążenia, w praktyce - zmniejszenie, bez znajomości jego modelu matematycznego.
PL
Wyprowadzono i przeanalizowano zależności na błędy estymacji pomiarów korelacyjnych powodowane przetwarzaniem a-c z sygnałem ditherowym. Wykazano, że dowolny sygnał losowy spełniający odpowiednie warunki może być użyty jako dither. Szum gaussowski mimo nie spełnienia tych założeń może wpłynąć na poprawę dokładności pomiaru cyfrowego. Uzasadniano, że zastosowanie metody korelacji wzajemnej w analizie autokorelacyjnej prowadzi do zmniejszenia błędu estymacji. Wymaga jednak rozbudowy analizatora. Na przykładzie pomiaru wartości średniokwadratowej sygnału sinusoidalnego badano błąd estymacji wynikający z konwersji a-c z gaussowskim sygnałem ditherowym.
EN
The analytic expressions for systematic and random errors of correlation measurements caused by a-c conversion with dither are derived and discussed. It is shown that any random signal satisfying certain conditions my be used as a dither. The Gaussian noise, although not satisfying these assumptions, can have the same effect as more fine quantization of the input signals. It is shown the application of the crosscorelation method in autocorrelation analysis leads to an improvement of estimation accuracy. In the example of mean square value measurement of the sinusoidal signal, estimation error due to a-c conversion with dither is investigated.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.