Устройство для вычисления функции корреляции второго порядка

 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения параметров комплексной функции взаимной корреляции первого и второго порядков группы сигналов . Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет одновременного вьщеления квад

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (д 4 С 06 F 15/336

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 и

1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4262544/24-24 (22) 16.06.87 (46) 23.02.89. Бюл. У 7 (71) Горьковский научно-исследовательский радиофизический институт (72) А.И.Чикин и В.А.Шемагин (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 512583, кл. Н 04 В 1/ 10, 1976, Авторское свидетельство СССР

У 1406609, кл. G 06 G 7/19, 1985.

ÄÄSUÄÄ 146()719 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ

ФУНКЦИИ КОРРЕЛЯЦИИ ВТОРОГО ПОРЯДКА (57) Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения параметров комплексной функции взаимной корреляции первого и второго порядков группы сигналов. Целью изобретения является расширение класса решаемьи задач за счет одновременного вьделения квад1460719 ратурных компонент и модулей комплексных функций взаимной корреляции первого порядка группы сигналов и квадратурных компонент и модуля комплексной функции взаимной корреляции второго порядка. Работа устройства основана на компенсации взаимной фазовой задержки входных сигналов путем симметрирования при помощи моночастотных фазовращателей и взаимной привязки гетеродинов, из выходных сигналов которых формируются квадратурные опорЪ<ые сигналы. Устройство содержит приемные каналы 1, Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения параметров комплексной функции взаимной корреляции перво5

ro и второго порядков группы сигналов.

Цель изобретения — расширение класса решаемых задач эа счет одновременного выделения квадратурных компонент и модулей комплексных функций взаимной корреляции первого порядка сигналов и квадратурных компонент и модуля комплексной функции взаимной корреляции второго порядка.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит приемные каналы 1 — 1„, каждый из которых вклю-< чает смеситель 2, усилитель 3 промежуточной частоты, гетеродин 4, блоки 5, — 5 „ < взаимно корреляционного анализа, каждый из которых содержит смеситель 6, полосовой усилитель

7, фазовращатель 8, квадратурный 25 фаэовращатель 9, фазовый детектор

10, фильтр 11 низкой частоты, перемножитель 12, полосовой .усилитель 13, синхронные детекторы 14 и 15, интеграторы 16 и 17, смесители 18 и 19, полосовые усилители 20 и 21 сумматор

22, полосовой усилитель 23 и амплитудный детектор 24.

Блок 25 бикорреляционного анализа содержит смеситель 26, полосовой усилитель 27, фазовращатель 28, квадра35 турный фазовращатель 29, перемножисмесители 2, 6, 18, 19, 26, 36, 37, усилители 3, 27 промежуточной частоты, гетеродины 4, блоки 5 взаимно. корреляционного анализа, полосовые усилители 7, 13, 20, 21, 23, 31, 38, 39, 41, фазовращатели 8, 28, квадратурные фаэовращатели 9, 29, фазовые детекторы 10, фильтры 11 низкой частоты, перемножители 12, 30, синхронные детекторы 14, 15, 32, 33, интеграторы 16, 17, 34, 35, сумматоры

22, 40, амплитудные детекторы 24, 42, блок 25 бикорреляционного анализа. 1 ил. тель 30, полосовой усилитель 31,синхронные детекторы 32 и 33, интеграторы 34 и 35, смесители 36 и 37, полосовые усилители 38 и 39, сумматор

40, полосовой усилитель 4 1, амплитудный детектор 42.

Устройство работает следующим образом.

На вход i-ro приемного канала поступает сигнал

V, (с) А;(с)сов(2ГЕ, свф (t)), где А; (e) и <<) (t) — соответственно перемен1 ные составляющие ампли. туды и фазы сигнала на входе приемного канала

1, (i=1 2,...,è), причем минимальное количество приемных каналов равно трем.

Гетеродины 4 i-го приемного канала вырабатывают сигнал вида

Е, (t) =а; сов(22(Е -Е; ) t+4lz), при этом частота гетеродина канала

1 равна средней частоте спектра входного сигнала, а его фаза (1 принята за начальную, равную нулю,с которой сравниваются фазы (; остальных гетеродинов 4.

Смеситель 2, гетеродин 4 и усилитель 3 промежуточной частоты i-го канала осуществляют преобразование с усилением соответствующего входного сигнала промежуточной частоты вида

14607

U (t) - A;(t) сав(27Р; t+)2 — 4l; )

В блоке 5, взаимно корреляционного анализа перемножитель 12 и полосовой усилитель 13 выделяют сигнал, пропорциональный функции взаимной корреляции сигнала с выхода усилителя 3 промежуточной частоты приемного канала 1 с любым выходным сигналом остальных (n-1) приемных каналов. Сигналы с выхода усилителя 13 блока 5. поступают на объединенные информационные входы синхронных детекторов 14 и 15 .и имеют вид

15

Ut, (t) At(t) А;(с) сов(277;с

-«t);+ 4;(t) -«Р ()), где i= 1, 3,4,...,n.

В блоке 25 бикорреляционного анализа перемножитель 30 и полосовой усилитель 31 выделяют сигнал, пропорциональный функции взаимной корреляции второго порядка сигнала с

25 выхода усилителя 3 промежуточной частоты приемного канала 1 и сиг3 нала V«(t) с выхода усилителя 13 блока 5, . Сигнал с выхода усилителя 3 1 поступает на объединенные информационные входы синхронных детекторов 32 и 33 и имеет вид

U((t) A, (t)A (t)Aq(t) cos (2u(F,—

-р ) t-q, +«),+(р,(t) — q (7.) -y,(t)Q.!

На опорные входы синхронных детекторов 14, 15 и 32, 33 поступают опорные сигналы, которые формируются следующим образом.

Смесители 6 и полосовые усилите- 40 ли 7 блоков 5,, 5, . ° ., 5„, взаимно корреляционного анализа преобразуют сигналы гетеродинов 4 в сигналы разностных частот вида е; (t) - ав; сов (272, t-(Р;) а сигналы е, (г) и е (Г), которые поступают на входы смесителя 26 блока 25 бикорреляционного анализа, преобразуются в сигнал разностной 50 частоты вида е, (t) а, сов(27(Р,-F )t

Первые два выхода блоков 5,, 5,..., 5 „, взаимно корреляционного аначиза устройства, пропорциональные квадратурным компонентам комплексной функции взаимной корреляции, формируются на выходах интеграторов 16 и 17, причем сигнал на выходе интегратора 16 пропорционален реальной (действительной) компоненте, а сигнал на выходе интегратора 17 — квадратурной компоненте, сопряженной по Гильберту выходному сигналу интегратора 16.

Выходные сигналы блока 25 бикорреляционного анализа, пропорциональные квадратурным компонентам комплексной функции взаимной корреляции второго порядка первых трех

55 входных сигналов, формируются на выходах интеграторов 34 и 35, причем выходной сигнал интегратора 34 пропорционален реальной (действительной) компоненте, а выходной сигСигналы разностной частоты с выхода усилителей 7 каналов 5,, 5,..., 5„, поступают на входы фазовращателей 8. На выходах фазовращателя 8 и квадратурного фазо19

4 вращателя 9 каждого блока 5,, 5

5 „, взаимно корреляционного анализа образуются попарно квадратурные опорные сигналы для синхронных детекторов 14 и 15 и смесителей

18 и 19 ° Фазовращатель 8 обеспечивает компенсацию задержки Д входно2.2

ro сигнала, который переносится на разностные частоты приемными каналами 1, еа . (t) - а; сав (27Г, t-7 ;-О с 1 ) е,-, () a cos (2((F t-Q -Ь !! 7 .". 2 х

2i 2 2 °

Сигнал разностной частоты с выхода усилителя 27 поступает на вход фазовращателя 28 и последовательно соединенного с ним квадратурного фазовращателя 29. На выходах фазовращателя 28 и квадратурного фазовращателя 29 образуются квадратурные опорные сигналы для синхронных детекторов 32 и 33 и смесителей 36 и 37.

Фазовращатель 28 обеспечивает при помощи квадратурных опорных сигналов компенсацию задержки Ь,7 входного сигнала приемного канала 1 относительно взаимно корреляционного сигнала приемных каналов 1< и 1д

eA, (t) а, сов(27(Ь,-Р )с—

Ч(+«()1 Д «>3 i е- (t) - à cosг2)((Г -F ) t (23 «1 3

)(2

-«1) +««) -Д

5 1 нал интегратора 35 — квадратурной компоненте комплексной функции бикорреляции, сопряженной по Гильберту с выходным сигналом интегратора 34.

Сигналы, несущие информацию о квадратурных компонентах комплексной функции взаимной корреляции с выходов интеграторов 16 и 17 каждого блока 5,, 5, ..., 5„»,, поступают также на входы соответствующих смесителей 18 и 19. На опорный вход смесителя 18 поступает сигнал с выхода фазовращателя 8,а на опорный вход смесителя 19 — сигнал с выхода квадратурного фазовращателя 9. Смесители 18 и 19 каждого блока 5,, 5, ..., 5 „, обеспечивают перенос спектра сигналов, несущих информацию о квадратурных компонентах комплексной функции взаимной корреляции, на разностную частоту этого блока. Полосовые усилители:20 и 21 обеспечивают усиление сигнала на разностной частоте. Сумматор

22 производит суммирование выходных сигналов полосовых усилителей

20 и 21. Этот сигнал, усиленный полосовым усилителем 23 и продетектированный амплитудным детектором

24, несет информацию о модуле комплексной функции взаимной корреляции одного из входных сигналов и входного сигнала второго приемного канала

V, (t) A2(c) А; (С)

В блоке 25 бикорреляционного анализа выделение сигнала, пропорционального модулю комплексной функции взаимной корреляции второго порядка, осуществляется аналогично. Сигналы, с выходов интеграторов 34 и 35 преобразуются смесителями 36 и 37 в сигналы разностной частоты, усиливаются полосовыми усилителями 38 и 39 и суммируются сумматором 40, выходной сигнал которого усиливается усилителем 4 1 с последующим детектированием амплитудным детектором 42. Выходной сигнал амплитудного детектора 42 имеет вид

Ч, > () "-А,(е) А () А (г) .

Сигналы с выхода фазовращателя 8 и квадратурного фазовращателя 9 блоков 5,, 5,..., 5„, взаимно корреляционного анализа поступают на входы фазового детектора 10„ выход460719

10

55 ной сигнал которого, пропорциональный отклонению 5F разностной частоты от номинального значения частоты F настройки квадратурного фазовращателя 9, поступает через фильтр 11 низких частот на управляющий вход гетеродина 4.. Частота гетеродина 4 при этом изменяется таким образом, что разностная частота сигнала с выхода смесителя 6 приводится к частоте

Fö настройки частоточувствительного квадратурного фазовращателя 2. При этом обеспечивается взаимная стабилизация частоты гетеродина второго приемного канала и частот гетеродинов остальных (n-1) приемных каналов, а также точно выполняется условие ортогональности квадратурных компонент комплексных функций взаимной корреляции.

Формула изобретения

Устройство для вычисления функции корреляции второго порядка, содержащее 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 устройства, выход и опорный вход каждого смесителя соединены соответственно с входом усилителя промежуточной частоты и выходом гетеродина своего канала, первый блок взаимно корреляционного анализа, содержащий три смесителя, пять полосовых усилителей, фазовращатель, квадратурный фазовращатель, перемножитель, два синхронных детектора, два интегратора, сумматор, амплитудный детектор, фазовый детектор и фильтр низкой частоты, причем в блоке взаимно корреляционного анализа первый и второй входы первого смесителя соединены с выходами гетеродинов соответственно первого и второго каналов, выход первого смесителя через последовательно соединенные первый полосовой усилитель и фазовращатель соединены с входом квадратурного фазовращателя и первым входом фазового детектора, выход которого через фильтр низкой частоты соединен с управляющим входом гетеродина первого канала, первый и второй входы перемножителя соединены с выходами

7 1 усилителей промежуточной частоты соответственно первого и второго канала, выход перемножителя через второй полосовой усилитель соединен с информационными входами первого и второго синхронных детекторов,выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго интеграторов, выходы которых являются соответственно выходами первой и второи квадратурных компонент первой комплексной функции взаимной корреляции первого порядка устройства и соединены с информационными входами соответственно второго и третьего смесителей, выходы которых через соответственно третий и четвертый полосовые усилители соединены с первым и вторым входами сумматора соответственно, выход которого через пятый полосовой усилитель соединен с входом амплитудного детектора, выход которого является выходом модуля первой комплексной функции взаимной корреляции первого порядка устройства, выход фазовращателя соединен с опорными входами первого синхронного детектора и второго смесителя, выход квадратурного фазовращателя соединен с вторым входом фазового детектора и с опорными входами второго синхронного детектора и третьего смесителя, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет одновременного выделения квадратурных компонент и модулей комплексных функций корреляции первого порядка п сигналов и квадратурных компонент и модуля взаимной корреляции второго порядка, в него дополнительно введены (и-2) приемных каналов, (п-2) блоков взаимно кор- реляционного анализа и блок бикорреляционного анализа, содержащий три смесителя, пять полосовых усилителей, фаэовращатель, квадратурный фазовращатель, перемножитель, два синхронных детектора, два интегратора, сумматор, амплитудный детектор, причем выход гетеродина второго приемного канала соединен с первыми входами первых смесителей с второго по (п-1)-й блоков взаимно корреляционного анализа, выход фильтра низких частот и второй вход первого смесителя i-ro (i=2, и 1) блока взаимно корреляционного ана460719 лиза соединен соответственно с управляющим входом и выходом гетеродина (i+1) -го приемного канала, в блоке бикорреляционного анализа первый и второй входы первого смесителя соединены соответственно с выходами первых полосовых усилителей первого и второго блоков взаимно корреляционного анализа, выход первого смесителя через последовательно соединенные первый полосовой усилитель и фаэовращатель соединен с входом кь.адратурного фазовращателя., первый и второй входы перемножителя соединены соответственно с выходом второго полосового усилителя первого блока взаимно корреляционного анализа и выходом усилителя промежуточной частоты третьего приемного .канала, выход перемножителя в блоке бикорреляционного анализа через второй полосовой усилитель соединен с информационными входами первого и второго синхронных детекторов, 5

55 выходы которых соответственно через первый и второй интеграторы соединены с информационными входами второго и третьего смесителей, выход второго смесителя через третий полосовой усилитель соединен с первым входом сумматора, выход третьего смесителя через четвертый полосовой усилитель соединен с вторым входом сумматора, выход которого через пятый полосовой усилитель соединен с входом амплитудного детектора, выход фазовращателя соединен с опорными входами первого синхронного детектора и второго смесителя, выход квадратурного фазовращателя соединен с опорными вхо" дами второго синхронного детектора и третьего смесителя, .выходы первого интегратора, второго интегратора и амплитудного детектора являются соответственно выходами первой квадратурной компоненты, второй квадратурной компоненты и модуля комплексной функции взаимной корреляции второго порядка устройства, в i-м блоке взаимного корреляционного анализа выходы первого интегратора, второго интегратора и амплитудного детектора являются соответственно выходами первой квадратурной компоненты, второй квадратурной компоненты и модуля -й комплексной функции взаимной корреляции первого порядка устройства.