Цифровой автокоррелятор

 

ЦИФРОВОЙ АВТОКОРРЕЛЯТОР, содержащий первую группу из М блоков умножения, выходы которых соединены соответственно с входами М сумматоров первой группы, два аналого-цифровых преобразователя, выход первого из которых соединен с информационным входом первого блока памяти из М ячеек , вход синхронизации первого аналого-цифрового преобразователя и вход управления записью первого блока па мяти объединены и подключены к выходу генератора импульсов, о т л и -. чающийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем определения огибающей корреляционной функции сигналов, стабильных по частоте, в него введены блок задержки импульсов, второй блок памяти, вторая группа из М блоков умножения, вторая группа из М сумматоров, входы которых подключены к выходам соответствующих блоков умножения второй группы, первые входы которых объединены с первыми входами блоков умножения первой группы и подключены к выходу первой ячейки первого блока памяти, второй вход i-ro (,M) блока умножения первой группы подключен к выходу i-й ячейки первого блока памяти, второй вход i-ro блока умножения второй группы подключен к выходу i-и ячейки второго блока памяти, информационный вход которого подключен к выходу второго аналого-цифрового преобразователя, (Л вход управления записью второго блока памяти объединен, с входом синхронизации второго аналого-цифрового преобразователя и подключен к выходу блока задержки импульсов, информационный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, управляющий вход блока задержки объединен с ин;4а формационными входами аналого-цифро вых преобразователей и является инND формационным входом автокоррелятора, ч1 выходы сумматоров первой и второй 4j групп являются выходами автокоррелятора .

СООЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(sl) С 06 F 15/336

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3652860/24-24 (22) 20.10.83 (46) 07.04.85. Бюл. М - 13 (72) Г.В.Гареколь, К.С.Кривенко и С.А.Кривенко (53) 621.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N - 964652, кл. G 06 F 15/336, 1980.

2. Грибанов Ю.Н. и др. Автоматические цифровые корреляторы. M., "Энергия", 1971, с. 150 (прототип). (54)(57) ЦИФРОВОЙ АВТОКОРРЕЛЯТОР, содержащий первую группу из М блоков умножения, выходы которых соединены соответственно с входами M сумматоров первой группы, два аналого-цифровых преобразователя, выход первого из которых соединен с информационным входом первого блока памяти из М ячеек, вход синхронизации первого ана— лого-цифрового преобразователя и вход управления записью первого блока памяти объединены и подключены к выходу генератора импульсов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем определения огибающей корреляционной функции сигналов, стабильных по частоте, в него введены блох задержки импульсов, второй

ÄÄSUÄÄ 1149277 А блок памяти, вторая группа из M блоков умножения, вторая группа из М сумматоров, входы которых подключены к выходам соответствующих блоков умножения второй группы, первые входы которых объединены с первыми входами блоков умножения первой группы и подключены к выходу первой ячейки первого блока памяти, второй вход

i-ro (i=1,М) блока умножения первой группы подключен к выходу i-й ячейки первого блока памяти, второй вход

i-го блока умножения второй группы подключен к выходу i-й ячейки второго блока памяти, информационный вход которого подключен к выходу второго аналого-цифрового преобразователя, вход управления записью второго блока памяти объединен с входом синхронизации второго аналого-цифрового преобразователя и подключен к выходу блока задержки импульсов, информационный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, управляющий ® б вход блока задержки объединен с ин- ф формационными входами аналого-цифро- р вых преобразователей и является информационным входом автокоррелятора, выходы сумматоров первой и второй групп являются выходами автокоррелятора.

1149277

Изобретение относится к измерению нестабильности частоты и предназначено для вычисления огибающей корреляционной функции сигналов, стабильных по частоте, имеющих среднеквадратическую относительную случайную вариацию частоты менее 1 ° 10

Известен цифровой коррелятор, предназначенисй для вычисления огибающей корреляционной функции узко- 10 полосных сигналов, содержащий блоки умножения, фильтры низких частот, временные квантователи, ограничители, линии задержки, генератор опорных напряжений, накапливающий сумматор (11 .

Недостатком коррелятора является отсутствие возможности вычислить огибающую корреляционной функции сигна- 20 лов, стабильных по частоте, поскольку принцип действия этого коррелятора предполагает, что несущая частота узкополосного сигнала с абсолютной погрешностью значительно меньшей ши- 25 рины спектра исследуемого сигнала.

Для сигналов, стабильных по частоте, зто условие не выполняется.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является коррелятор парал.5б лельного действия, содержащий входной блок памяти на И ячеек, И блоков умножения и сумматоров, два аналогоцифровых преобразователя, генератор импульсов. Первым входом устройства

35 является первый вход первого аналого-цифрового преобразователя (ЛЦП), выход которого параллельно подключен к первым входам блоков умножения. К вторым входам блоков умножения подключены выходы соответствующих ячеек входного блока памяти. Второй вход устройства последовательно подключен к первому входу второго АЦП, первому входу входного блока памяти, второй вход которого обьединен с вторыми входами АЦП и подключен к выходу генератора импульсов. Выходы блоков умножения подключены через соответствующие сумматоры к соответствующим вы- О ходам устройства (2) .

Недостатком известного коррелятора является то, что он не позволяет вычислить огибающую корреляционной функции сигналов, стабильных по час- 55 тоте.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей коррелятора, путем определения огибающей корреляционной функции сигналов, стабильных по частоте, Поставленная цель достигается тем, что в цифровой автокоррелятор, содержащий первую группу из И блоков умножения, выходы которых соединены соответственно с входами И сумматоров первой группы, два АЦП, выход первого из которых соединен с информационным входом первого блока памяти из И ячеек, вход синхронизации первого ЛЦП и вход управления записью первого блока памяти объединены и подключены к выходу генератора импульсов, введены блок задержки импульсов, второй блок памяти, вторая группа из И блоков умножения, вторая группа из И сумматоров, входы которых подключены к выходам соответс.ьующих блоков умножения второй группы, первые входы которых объединены с первыьы входами блоков умножения первой группы и подключены к выходу первой ячейки первого блока памяти, второй вход i-го (i=1,M) блока умножения первой группы подключен к выходу i-й ячейки первого блока памяти, íторой вход ь-го блока умножения второй группы — к выходу

i-и ячейки второго блока памяти, информационный вход которого подключен к выходу второго АЦП, вход управления записью второго блока памяти объединен с входом синхронизации второго ЛЦП и подключен к выходу блока задержки импульсов, информационный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, управляющий вход блока задержки объединен с информационными входами АЦП и является информационным входом автокоррелятора, выходы сумматоров первой и второй групп являются выходами автокоррелятора.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого автокоррелятора.

Вход устройства параллельно подключен к информационным входам АЦП

1 и 2, а также к управляющему входу блока 3 задержки импульсов. Выход генератора ч импульсов подключен к объединенным входам синхронизации

АЦП 1 и управления записью блока 5 памяти, а также к блоку 3 задержки импульсов. Информационный вход ВТо рого блока 6 гамяти подключен к выходу АЦП 2. Вход синхронизации АЦП 2

1149277

У« У««+ «а ° (2) 40 и вход управления записью второго блока 6 памяти объединены и подключены к выходу блока 3 задержки импульсов.

Выход первой ячейки первого блока

5 памяти параллельно подключен к первым входам блоков 7 умножения первой группы и блоков 8 умножения второй группы, выходы которых соот- . ветственно через сумматоры 9 первой 10 группы и сумматоры 10 второй группы подключены к соответствующим выходам устройства.

Цифровой автокоррелятор работает следующим образом. 1$

АЦП 1 осуществляет дискретизацию во времени входного сигнала по синхроимпульсам генератора 4 импульсов, по которым, кроме того, осуществляется прием дискретизированного сигнала в первую ячейку первого блока 5 памяти. С приходом первого синхроимпульса происходит прием первого дискретизированного сигнала в первую ячейку первого блока 5 памяти, и на- чинают работать первый блок 7 умножения первой группы и сумматор 9 первой группы, в которых происходит возведение в квадрат поступивших сигналов и накопление их суммы. Цикл работы при 30 этом повторяется с приходом каждого последующего синхроимпульса. В первом сумматоре 9 первой группы накапливается сумма

K х2., (1.) 35

Ф =1 где х — t-e значение входного сигнала, И вЂ” объем выборки входного сигнала.

При этом в первом сумматоре 9 первой группы накапливается сумма, соответствующая первой точке корреляционной функции, во втором сумматоре 9 первой группы — сумма, .соответствую- 45 щая второй точке корреляционной функции, аналогично в остальных сумматорах 9 первой группы накапливаются суммы, соответствующие точкам корреляционной функции, причем величина 50 дискретных задержек ь равна периоду следования синхроимпульсов. В этом случае первая точка корреляционной функции соответствует текущей задержке 0 с, вторая точка — задержке c ceSS кунд, третья точка — задержке 2 секунд, К-я точка — задержке {К-1) секунд.

Блок 3 задержки импульсов обеспечивает задержку синхроимпульс ов, поступающих с генератора 4 импульсов на интервал времени, равный четверти периода исследуемого сигнала. При этом АЦП 2 осуществляет дискретизацию по времени входного сигнала по синхроимпульсам, получаемым на выходе блока Э задержки импульсов, по которым, кроме того, осуществляется прием дискретизированного сигнала в первую ячейку второго блока 6 памяти и сдвиг содержимого ячеек второго блока 6 памяти.

Работа блоков 8 умножения второй группы и сумматоров 10 второй группы аналогична работе блоков 7 умножения первой группы и сумматоров 9 первой группы, причем в первом сумматоре 10 второй группы накапливается сумма, соответствующая точке корреляционной функции, для которой текущая задержка равна (О+Т/4) секунд, где Т— период исследуемого сигнала, во втором дополнительном сумматоре сумма соответствует текущей задержке (t +

+Т/4) секунд, в третьем — задержке (2ь +Т/4) секунд, в К-м — задержке (К-1) ь +Т/4)секунд. При этом можно показать, что значение К-й ординаты огибающей корреляционной функции сигнала, стабильного по частоте равно где У вЂ” значение К-й ординаты огибакщей корреляционной функции исследуемого сигнала, У,„ — результат измерения, накопленный в К-м сумматоре 9, У„ - результат измерения, накопленный в К-м сумматоре 10.

Техническая реализация устройства. может быть осуществлена с использованием элементов цифровой вычислительной техники. Разрядность АЦП 1 и 2 определяется заданной точностью оценки корреляционной функции и быстродействием устройства. Блоки 5 и

6 памяти представляют собой набор регистров сдвига, число которых в каждом иэ блоков памяти равно числу разрядов АЦП, а разрядность — числу ординат. огибающей корреляционной функции И.

Произведен сравнительный анализ предложенного устройства с известным устройством типа Х6-4, позволяющий

1149277

Составитель А.Иванова

Редактор В.Данко ТехредИ.Гергель Корректор М.Максимишинец

Заказ 1901/36 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 вычислять 100 точек корреляционной функции исследуемого сигнала, стабильного по частоте, с частотой например 250 кГц. При этом шаг задержки времени не может быть более

1,25 10 с, а общая протяженность корреляционной функции, соответственно, — более 1,25 10 с.

Для анализа сигналов, стабильных па частоте, требуется вычисление огибающей корреляционной функции большей протяженности. Известными средствами эта задача не решается.

Предлагаемое устройство в тех же условиях, что и известное, позволяет увеличить шаг задержки времени до 1 с и более, т. е. в l0 б раз. Это дает возможность вычислять огибающую корреляционной функции общей протяженностью более 100 с.

Применение предлагаемого устройства наиболее эффективно при исследовании причин возникновения шумов высокостабильных источников гармонических колебаний и поэтому устройство может найти применение в метрологии и высокоточных измерительных системах.