Коррелометр

 

Изобретение относится к автоматике и радиотехнике, предназначено для измерения комплексной функции взаимной корреляции слабых радиосигналов и может быть использовано в радиоастрономии, при изучении случайных вибраций в распределенных колебательных системах и т.д. Изобретение позволяет расширить класс решаемых задач за счет выделения квадратурных компонент и модуля комп лексной функции взаимной корреляции. Функции взаимной корреляции интенсивностей и расширить функциональные возможности за счет нормирования выходных параметров. Введение в коррелометр фазовращателя, фильтра низкой частоты, фазового детектороа, квадратурного фазовращателя, синхронного детектора, двух интеграторов, двух смесителей, сумматора, амплитудного детектора, трех полосовых усилителей , а также трех квадраторов, трех дополнительных усилителей промежуточной частоты и дополнительного полосового усилителя и смесителя позволяет выделить квадратурные компоненты и модуль комплексной функции взаимной корреляции и функции взаимной корреляции интенсивностей, введение в коррелометр полосового уси лителя с регулируемым коэффициентом усиления, двух дополнительных фильтров низких частот, двух синхронных детекторов и двух амплитудных детекторов позволяет нормировать выходные параметры. 3 з.п, ф-лы, 4 ил. с (Л

Ъ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

09 А1 (19) (111 (Sl) 4 С 06 С 7/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3869803/24-24, (22) 15.03.85 (46) 30.06,88. Бюл, 1(24 (71) Горьковский научно-исследовательский радиофиэический институт (72) А.И.Чикин и В.А.Шемагин (53) 681.3 (088.8) (56) Патент Великобритании 1(1179711, кл. G 06 G 7/19, опублик, 1970, Авторское свидетельство СССР

1(512583, кл. Н 04 В !/10, 1976. (54) КОРРЕЛОМЕТР (57) Изобретение относится к автоматике и радиотехнике, предназначено для измерения комплексной функции взаимной корреляции слабых радиосигналов и может быть использовано в радиоастрономии, .при изучении случайных вибраций в распределенных колебательных системах и т.д, Изобретение позволяет расширить класс решаемых задач за счет выделения квадратурных компонент и модуля комплексной функции взаимной корреляции, функции взаимной корреляции интенсивностей и расширить функциональные воэможности за счет нормирования выходных параметров. Введение в коррелометр фазовращателя, фильтра низкой частоты, фазового детектороа, квадратурного фаэовращателя, синхронного детектора, двух интеграторов, двух смесителей, сумматора, амплитудного детектора, трех полосовых усилителей, а также трех квадраторов, трех дополнительных усилителей промежуточной частоты и дополнительного полосового усилителя и смесителя позволяет выделить квадратурные компоненты и модуль комплексной функции взаимной корреляции и функции взаимной корреляции интенсивностей, введение в коррелометр полосового уси лителя с регулируемым коэффициентом усиления, двух дополнительных фильтров низких частот, двух синхронных детекторов и двух амплитудных детекторов позволяет нормировать выходные параметры. 3 s.ï, ф-лы, 4 ил.

1406609

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для измерения комплексной функции взаимной корреляции слабых радиосигналов и может быть использовано в радиоастрономии, при изучении случайных вибраций в распределенных колебательных системах и т.д.

Целью изобретения является расши- <0 рение класса решаемых задач за счет выделения квадратурных компонент и модуля комплексной функции взаимной корреляции, функции взаимной корреляции интенсивностей и расшире- 15 ние функциональных воэможностей за счет нормирования выходных параметров.

На фиг,1-4 схематически изображен коррелометр. 20

Коррелометр (фиг.1) содержит приемные каналы 1 и 2. Приемные каналы включают соответственно смеситель

3, усилитель 4 промежуточной частоты, гетеродин 5 и смеситель 6, усилитель 25

7 промежуточной частоты, гетеродин 8.

Коррелометр также содержит смеситель

9, полосовой усилитель 10, фазовращатель 11, квадратурный фазовращатель 12, перемножитель 13, полосовой усилитель 14, синхронные детекторы

15 и 16, интеграторы 17 и 18, смесители 19 и 20, полосовые усилители

21 и 22, сумматор 23, полосовой усилитель 24, амплитудный детектор 25, фазовый детектор 26 и фильтр 27 низкой частоты.

Коррелометр по фиг.2 по сравнению с коррелометром по фиг.1 дополнительно содержит квадратор 28, усилитель 40

29 промежуточной частоты, квадратор

30, усилитель 31 промежуточной частоты, квадратор 32 и полосовой усилитель 33.

Коррелометр по фиг.3 по сравнению 45 с коррелометром по фиг.1 дополнительно содержит квадратор 28, усилитель

29 промежуточной частоты, квадратор

30, усилитель 31 промежуточной частоты, полосовой усилитель 34 и смеситель 35„

В коррелометр по фиг,4 по сравнению с коррелометром по фиг,1 дополнительно введены усилитель 36 с регулируемым коэффициентом усиления, 55 амплитудные детекторы 37 и 38, синхронные детекторы 39 и 40 и фильтры

41 и 42 низкой частоты.

Гетеродины 5 и 8 настроены соответственно на частоты f<, fo Fin fg fо где f — центральная часть спектра входных сигналов;

F,F — соответственно расстройки частот гетеродинов 5 и 8 от частоты f

Центральные частоты f, f полос пропускания усилителей 4 и 7

° 4 0

Центральные частоты f> f < полос пропускания усилителей 29 и 31

Центральная частота полосы пропускания усилителей 33 и 34 и = 2F °

В коррелометре по фиг.2 центральная частота полосы пропускания усилителей 14, 21, 22 и 24 равна 2F.

В коррелометре по фиг.3 центральная частота полосы пропускания усилителей 14, 21, 22 и 24 равна F, Квадратурный фазоврап1атель 12 выполнен частоточувствительным. Гетеродин 5 выполнен перестраиваемым по частоте, Коррелометр работает слудующим образом.

На входы приемных каналов 1 и 2 поступают сигналы 2«f, + V, (t)3; о

V,(t)=A,(t) cos

Ч (t) "А (t) cos где А, (t) А (t) амплитуды сигналов на входах приемных каналов; центральная частота спектров сигналов на входах приемных каналов

1 и 2; фазы сигналов на входах приемньм каналов 1 и 2, v () р (t)—

f q = 2f з1 f ñ = 2f °

Центральная частота полосы пропускания усилителя 10

06609.

4 где А (t), А (t) - амплитуды сигналов на входах приемннх каналов 1 и 2;. ц1(t), ц (t) — фазы сигналов на

1 входах приемных каналов 1 и 2;

--постоянная времени интеграторов 17

10 и 18» ду -сдвиг по фазе, вно« симый фазовращателем 11, Сигналы, несущие информацию о квадратурных компонентах комплексной функции взаимной корреляции с выходов интеграторов 17 и 18, поступают на входы соответствующих смесителей 19 и 20. На опорный вход смесителя 19 поступает сигнал с выхода фазовращателя ll,на опорный вход смесителя 20 поступает сигнал с вьжода квадратурного фаэовращателя 12. Смесители 19 и 20 обеспечивают перенос спектра низкочастотных сигналов, несущих информацию о квадратурных компонентах комплексной функции взаимной корреляции, на частоту

ы IF F (If

20 амплитуды - А,(t) А (t).

Этот сигнал усиливается полосовым усилителем 14 и поступает на информационные входы синхронных детекторов 15 и 16. На опорные входы сикх- 25 ронных детекторов 15 и 16 поступают опорные сигналы, которые формируют. ся следующим образом.

Смеситель 9 осуществляет преобразование сигналов гетеродинов 5 и 8 в сигнал раэностной частоты:

После полосового усилителя 10 сиг нал разностной частоты F поступает на вход фазовращателя 11, который вносит в этот сигнал сдвиг по фазе Щ.

За счет этого обеспечивается симметрирование сигналов гетеродинов 5 и 8 40 по фазе.

Сигнал с выхода перестраиваемого фазовращателя 11 поступает на опорный вход синхронного детектора 15 и на вход квадратурного фазовращателя 45 ,12, выходной сигнал которого является опорным для синхронного детектора 16.

Синхронные детекторы 15 и 16 и интеграторы 17 и 18 осуществляют выделение квадратурных компонент комплексной функции взаимной корреляции сигналов. При этом сигналы . на первом и втором выходах коррелометра имеет

В л

U (t) А (е)-А (с) 55

U1,(С) - A,(t) А1(Ц cps(41(С1- q,()-ЛМ2; л

Ug(t) A,(t). A (t) sin (g„(t) — (а)-д ), 3 14

Смесители 3 и 6 и гетеродины 5 и 8 осуществляют преобразование соответ ствующих входных сигналов в сигналы промежуточных частот

F = f — f F

1 о »» где f1,,,f — частоты сигналов соответственно гетеродинов

5 и 8.

После усиления в усилителях 4 и 7 промежуточной частоты сигналы частот F, F поступают на входы перемножителя 13 который осуществляет выделение сигнала на разностной частоте е

Полосовые усилители 21 и 22 обеспечивают усиление сигнала на разностной частоте F.

Сумматор 23 осуществляет суммирование выходных сигналов полосовых усилителей 21 и 22. В результате на выходе сумматора 23 формируется сигнал разностной частоты F. Этот сигнал, усиленный полосовым усилителем

24 и продетектированный амплитудным детектором 25, несет информацию о модуле комплексной функции взаимной коооеляции входньм сигналов

Сигналы частоты F с выходов фазо вращателя 11 и квадратурного фазовращателя 12 поступают на входы фазового детектора 26, выходной сиг нал которого, пропорциональный отклонению ДР раэностной частоты F от номинального значения частоты FH настройки квадратурного фазовращателя 12, поступает через фильтр 27 на управляющий вход гетеродина 5, Частота гетеродина 5 изменяется таким образом, что раэностная частота сигнала с выхода смесителя 9 приводится

1406609 где f о

F, F

U,(t) -A (t) A1(t) 2F 2/F1 Р /, 55 к частоте F настройки частоточувствительного квадратурного фазовращателя 12. При этом обеспечивается стабилизация разностной частоты гетеродинов 5 и 8, а также точно выполняется условие ортогональности квадратурных компонент комплексной функции взаимной корреляции.

Коррелометр по фиг.2 работает сле- 10 дующим образом. Смесители 3 и 6 и гетеродины 5 и 8 осуществляют преобразование соответствующих входных сигналов в сигналы промежуточных частот 15 с f — f ° F ы

0 1 2 0 2 ° центральная частота спект ров сигналов на входах 20 приемных каналов 1 и 2 частота сигналов соответственно гетеродинов

5и8; частота отстройки соответ-25 ственно гетеродинов 5 и 8 от частоты f .

Эти сигналы усиливаются соответствующими усилителями 4 и 7 промежуточной

30 частоты и поступают на входы квадраторов 28 и 30. Квадраторы 28 и 30 осуществляют преобразование входных сигналов частот F, F в сигналы удвоенных частот 2 F,, и 2 F, которые затем усиливаются соответствующими усилителями 29 и 31 промежуточной частоты и поступают на входы перемножителя 13. Перемножитель 13 осуществляет выделение сигнала разностной частоты, равной

40 ампитуды . А,(t) А (t).

Этот сигнал усиливается полосовым усилителем 14 и поступает на сигнальные входы синхронных детекторов 15 и 16. Сигналы, поступающие на опорные входы синхронных детекторов 15 и 16, формируются следующим образом. !

Смеситель 9 осуществляет преобразование сигналов гетеродинов 5 и 8 в сигнал частоты

Этот сигнал усиливается полосовым усилителем 10 и поступает на вход квадратора 32, который преобразует сигнал частоты F в сигнал частоты 2F.

Сигнал частоты 2F усиленный полосовым усилителем 33, поступает на вход фазовращателя 11, который вносит в этот сигнал сдвиг по фазе Л у.

Сигнал с выхода фазовращателя 11 поступает на опорный вход синхронного детектора 15 и на вход квадратурного фазовращателя 12, выходной сигнал которого является опорным для синхронного детектора 16.

Работа блоков 15-27 в коррелометре по фиг.2 осуществляется аналогично работе этих блоков в коррелометре по фиг.1 На первом и втором выходах коррелометра по фиг.2 выделяются сигналы, несущие информацию о квадратурных компонентах комплексной функции взаимной корреляции интенсивностей

Т и (с)» А (t).А (й) сов (2,(t)

2ц (t) -л4)

il

5() "Ат(t)-A<(t) sin (2 Чi (t) — 2V,() -d Vl

Сигнал на третьем выходе коррелометра по фиг,2 несет информацию о модуле комплексной функции взаимной корре» ляции интенсивностей

Работа коррелометра по фиг.3 осуществляется аналогично работе коррелометра по фиг.2 с тем отличием, что работа блоков 14 — 27 осуществляется на разностной частоте F. Для этого сигнал с выхода перемножителя

13 усиливается на частоте 2F полосовым усилителем 34 и переносится на раэностную частоту F смесителем

35.

В коррелометре по фиг.4 сигнал с выхода сумматора 23 поступает на вход полосового усилителя 36 с регулируемым коэффициентом усиления, который обеспечивает усиление этого сигнала на частоте F с нррмирующим управлением по амплитуде. Уровень нормирования определяется амплитудой сигнала, при которой начинает сбрасывать система автоматического регулирования усиления, состоящая иэ полосового усилителя 36 и амплитудного личены соответственно к ныходам гееродинов приемных каналов, выход ретьего смесителя соединен с входом ерэого полосового усилителя, а эьг оды первого и второго усилителей промежуточной частоты приемных каналов подключены соответственно к первому и второму входам перемножителя, выход которого соединен с входом второго полосового усилителя, выход которого подключен к информационному входу первого синхронного детектора, отличающийся тем, что, с. целью расширения класса решаемых задач эа счет выделения квадратурных компонент и модуля комплексной функции взаимной корреляции, он содержит фаэовращатель, фильтр низкой частоты, фазовый детектор, квадратурный фаэовращатель, второй синхронный детектор, первый и второй интеграторы, четвертый и пятый смесители, сумматор, амплитудный детектор, третий, четвертый и пятый полосовые усилители, при этом выход первого полосового усилителя соединен с входом фазовращателя, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, опорным входам первого синхронного детектора и четвертого смесителя и к входу квадратурного фаэовращателя, выход которого подключен к опорным входам второго синхронного детектора, пятого смесителя и к второму входу фазового детектора, выход которого через фильтр низкой частоты соединен с управляющим входом гетеродина первого приемного канала, информационный вход второго синхронного детектора соединен с выходом второго полосового усилителя, выходы первого и второго синхронных детекторов подключены соответственно к входам первого и второго интеграторов, выходы которых являются соответственно выходами квадратурных компонент комплексной функции взаимной корреляции коррелометра и соединены с информационными входами соответственно четвертого и пятого смесителей, выходы которых серез соответствующие третий и чет» вертый полосовые усилители подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого через пятый полосовой усилитель соединен с входом амплитудного детектора, выход которого является выходом модуля комплек—

Б -а

10 где а — условный уровень, принятый за единицу измерения.

За счет выделена нормированного модуля комплексной функции взаимной корреляции обеспечивается воэмож- 15 ность обнаружения слабых корреляционных зависимостей между двумя входными сигналами. Кроме того, обеспечивается установление наличия этих зависимостей при ослаблении влияния 20 федингов, а также устраняется влияние флуктуаций фазы комплексной функции взаимной корреляции.

Сигнал частоты F, несущий информацию о модуле нормированной комплекс.25 ной функции взаимной корреляции, поступает на сигнальные входы синхронных детекторов 39 и 40, на опорные входы которых поступают сигналы соответственно с выходов фазовраща- 30 теля 11 и квадратурного фазовращателя 12. Выходные сигналы синхронных детекторов 39 и 40, прошедшие через соответствующие фильтры 41 и 42 нижних частот, несут информацию о квад35 ратурных компонентах нормированной комплексной функции взаимной корреляции и

U (t) = а сов (ц (t) — q (t) — dq7; и

U>(t) - à sin Pq,(t) - (Pz(t) - dEV).

Ф о р м ул а и э о б р е т е н и я

1, Коррелометр, содержащий два приемных канала, каждый из которых состоит из усилителя промежуточной частоты, гетеродина и смесителя, информационный вход которого в каждом приемном канале является соответствующим информационным входом коррелометра, а выход каждого смесителя соединен с входом соответствующего усилителя промежуточной частоты своего при55 емного канала, третий смеситель, входы которого объединены соответственно с опорными входами смесителей первого и второго приемных каналов и под7 1406609 жетектора 37. Выходной сигнал полосо- к ваго усилителя 36, продетектированный т амплитудным детектором 38, пропорцио- т калек модулю нормированной комплекс5 нои функции взаимной корреляции сиг- х налов

14066

40 оной функции взаимной корреляции.

2. Коррелометр по п.! о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет выделения квадратурных компонент и модуля комплексной функции взаимной корреляции интенсивностей, выход усилителя промежуточной частоты первого приемного канаяа через введенные последовательно соединенные первый квадратор и первый дополнительный усилитель промежуточной частоты подключен к первому входу 15 перемножителя, выход усилителя промежуточной частоты второго приемного канала через вновь введенные последовательно соединенные второй квадратор и второй дополнительныи усилитель промежуточной частоты подключен к второму входу перемножителя, выход первого полосового усилителя через вновь введенные последовательно соединенные третий квадратор и дополнительный полосовой усилитель подсоединен к входу фазовращателя.

3, Коррелометр по п,l о т л и ч аю шийся тем, что, с целью выделения квадратурных компонент и мо- З0 дуля комплексной функции взаимной корреляции интенсивностей, выход усилителя промежуточной частоты первого при-емного канала через введенные последовательно соединенные первый квадра35 тор и первый дополнительный усилитель промежуточной частоты подключен к первому входу перемножителя, выход усилителя промежуточной частоты второго приемного канала через вновь введенные последовательно соединен» ные второй квадратор и второй дополнительный усилитель промежуточной частоты подключен к второму входу перемножителя, выход которого через вновь введенные последовательно сое09 10 диненные дополнительные полосовой усилитель и смеситель соединен с входом второго полосового усилителя, второй вход дополнительного смесителя соединен с выходом первого полосового усилителя.

4. Коррелометр по пп,1 - 3, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет нормирования выходных параметров, он содержит полосовой усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, первый и второй допол» нительные фильтры низких частот, дополнительные первый и второй синхронные детекторы, дополнительные первый и второй амплитудные детекторы, при этом информационные входы первого и второго дополнительных синхронных детекторов и входы первого и второго дополнительных амплитудных детекторов подключены к выходу полосоасго усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, а вход управления коэффи циентом .усиления соединен: с выходом первого дополнительного амплитудного детектора, опорные входы первого и второго дополнительных синхронных детекторов подключены к выходам соответственно фазовращателя и квадратурного фаэовращателя, а выходы первого и второго дополнительных синхронных детекторов подключены к входам соответственно первого и второго дополнительных фильтров низких частот, выходы которых являются соответственно выходами нормированных компонент комплексной функции взаимной корреляции коррелометра, а выход второго дополнительного амплитудного детектора является выходом нормированного модуля коррелометра комплексной функции взаимной корреляции.

1406609

1406609

Составитель 3,Сечина

Техред Л.Сердюкова

Редактор Э.Слиган

Корректор M. Максимишинец

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3195/45

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгорол, ул. Проектная, 4