Цифровой автокоррелятор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТО@СИ©МУ СВИДП ИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 140180 (21)2869б70/18-24 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Олубликоваио 07.09.81.бюллетень ИЯ 33

Дата опубликования описания 07.0981

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>,862158

Р1Р и 3

G Об F 15/336

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений и открытий (53) УДК 881, 323 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Калабанов, И, А. Мамзелев, и В. М, Тузов

Московский ордена Трудового Крас 9449je электротехнический институт связй (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ABTOKOPPEJIHTOP

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов.

Известны цифровые корреляторы и автокорреляторы, реализующие различные алгоритмы построения корреляционных функций сигналов различного вида. При этом в зависимости от алгоритма реализуется та или иная точность определения корреляционной функции и предъявляются соответствующие требования к элементной базе.

Для повышения точности при заданном времени анализа применяются алгоритмы, представлякнаие собой модификации известных релейного и модульного алгоритмов.

Известен многоканальный цифровой) коррелятор, повышение точности в котором достигается эа счет введения дополнительных линий задержки и формирования в первом алгоритме суммы модулей двух сигналов, а во второмраэности между суммой и разностью модулей |1).

Недостатком устройства являются отсутствие возможности проводить обработку непосредственно высокочас = тотного узкополосного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является коррелятор (2 1, предназначенный для определения огибающей корреляционной функции высокочастотных процессов.

Коррелятор содержит . ри параллель-ные цепи, состоящие из вклоченных последовательно блоков умножения, филь ров нижних частот и временных кванто вателей, причем вторые входы первого и третьего блоков умножения соеди15 иены с выходом генератора опорного напряжения, а второй вход второго блока умножения соединен с выходом фазовращателя, вход которого соединен с вы содом генератора опорного

20 напряжения. Выходы квантователей соединены с первыми входами первого и второго вычислительных блоков полярного коррелятора, вторые входы которых соединены с выходом линии эа25 держки, вход которой соединен с выходом третьего квантователя. Управление работой коррелятора производится с помощью генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к втоЗО рым входам квантователей и к входу

862158 фаэосдвигающей цепи, выход которой

-подключен к второму входу временного . хвантователя.

Описанный коррелятор предназначен для определения огибающей функции корреляции двух узкополосных сигналов, один иэ которых имеет симметричный спектр, а другой - произвольный.

Недостатком описанного коррелятора является невозможность его использования для определения функции авто- о корреляции сигнала с асимметричным спектром. Действительно, как известно, для вычисления функции автокорреляции входы коррелятора должны быть запараллелены, что,невоэможно сделать в корреляторе-прототипе, поскольку у него по сигналу Y9) два входа, а по сигналу X(<) только один, так как сигнал X(6) обладает симметричным спектром.

Целью изобретения является расши- 20 рение функциональных возможностей за счет анализа узкополосных процессов -„ ассимметричным спектром.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой автокоррелятор, содер- д жащий первый и второй блоки умножения, первые входы которых объединены и являются входом автокоррелятора, а вторые входы подключены соответственно к выходу генератора опорного напри-ЗО жения и фаэовращателя, вход которого соединен с выходом генератора опорного напряжения, выходы первого и второго блоков умножения через соответствующие фильтры нижних частот подключены к информационным входам соответствующих квантователей, управляющие выходы которых соединены свыходом генератора тактовых импульсов, выход первого квантователя со единен с входом первой линии задерж- 40 ки, выход которой соединен с первыми входами третьего и четвертого блоков умножения, второй вход четвертого блока умножения соединен с выходом второго квантователя, введены вторая 4q линия задержки пятый, шестой, седьмой и восьмой блоки умножения, два блока задания констант, -два блока суммирования, блок вычитания, два блока накопления, выходы которых соединены с первыми входами седьмого и восьмого блоков умножения, вторые входы которых соединены с выходами .соответствующих входов блоков задания констант. ВыходЫ седьмого и вссьмОго блоков умножения подключены к соот- ээ ветствующим входам первого блока суммирования, Выход второго квантователя соединен с входом второй линии задержки, с первым входом пятого блока умножения, Выход первого р

:квантователя соединен с вторым входом третьего блока умножения и с первым входом шестого блока. умножения. Выход второй линии задержки подключен х вторым входам пятого и шестого блоков умножения. Входы второго блоха суммирования подключены соответственно к выходам третьего и пятого блоков умножения, Входы блока вычитания соединены соответственно с выходами четвертого и шестого блоков умножения, Входы первого и второго блоков накопления подключены соответственно к выходам второго блока суммирования и блока вычитания.

На чертеже показана функциональная схема автокоррелятора, Автокоррелятор содержит блок 1 умножения, генератор 2 опорного напряжения, фазовращатель 3, блок 4 умножения, фильтр нижних частот 5, генератор тактовых импульсов 6, фильтр нижних частот 7,квантователи;

8, 9 и линии задержки 10, 11, Выход генератора 2 соединен с вторым входом блока 1 умножения и с входом фаэовращателя 3, выход которого соединен с вторым входом блока .умножения 4. Выход генератора 6 соединен с вторым входом квантователей 8 и 9.

Выход квантователя 8 соединен с первым входом блока умножения 12, выход которого соединен со входом блока 13 суммирования, второй выход которого соединен с выходом блока 14 умножения, Выход квантователя 9 соединен с первым входом блока 14 умножения и с вторым входом блока 15 умножения, Выход первой линии задержки 10 соединен с вторым. входом блока 12 умножения и с первым входом блока 15 умножения. Первый вход блока 16 вычитания соединен с выходом блока 15 умножения, а второй вход — c выходом блока 17 умножения.

В автокорреляторе используются блок 18 задания констант, блок 19 накопления, блок 20 умножения, другой блок 21 задания констант,, второй блок 22 накопления. Первые входы блоков 20 и 23 умножения соединены с вйходами блоков накопления 19 и 22. Выходы первого и второго блоков задания констант 18 и 21 соединена с вторыми входами блоков 20 и

23 умножения. Входы второго блока 24 суммирования соединены с выходами блоков 20 и 23 умножения, Ьвтокоррелятор работает следующим образом.

На первые входы устройств умножения 1 и 4 подается входной узкополосный сигнал с ассимметричным спвктром

f(Q= a(t) cos1а +ч И)1; а на вторые входы - напряжения с генератора 2 непосредственно и через; фазовращатель 3 в виде со9 vu>K и ф и о . В результате умножения сигнала и последующей фильтрации на выходе

862158.фильтров 5 и 7 получаем сигналы в виде d8) &1и И ) и а(ОооэЧ(К), Сигналы квантуются в квантователях 8 и 9 и поступают на дальнейшую обработкув дискретном виде, На выходе линий задержки 10 и 11 получаем сигнал, ; задержанный на величинуаС (ф " )миР(+Ю* ас9е най,-e)cosa(t-c)=artcc

На выходах блоков 12, 14,. 13, 17 умножения получаем соответственно произведения а- ат.-s аС. Q.S ac.à сс ае.а со, где а(с)=a евши 9ь)=9; созмЩ=б.

На выходе первого устройства сложения

13 и устройства вычитания 16 получим сумму и разность этих произведений. а5®++.аcc1 с с, qca s a saicñ. 25

В блоках накопления 19 и 22 полученные сумма и разность интегрируются, а затем умножаются в устройствах умножения 20 и 23 на константы cosuunem ,«.Йисооt выработанные блоками 18 и . 30

21. В результате на их выходах получаются синусоидальная и косинусоидальная составляющие одного отсчета функции автокорреляций ) (.г), определяемой выражением В() 4т) Ьпсссг+ 35 .+аа. ss Qtcosa9ot,1+

+-" (а а сь -oa sc аЫиа с)

Т С )

Полученные составляющие поступают во второе устройство сложения, с выхода которого получают функцию авто. г 4П корреляции.

Предлагаемый цифровой автокоррелятор позволяет в отличие от извест« ных проводить анализ узкополосных сигналов с ассиметричныч спектРом без, 45 переноса спектра в низкочастотную область. При этом быстродействие дискретных элементов, с помощью icoторых реализуется автокоррелятор, определяется только шириной спектра и.не.зависит от несущей частоты, 50

Применение описанного автокоррелятора в устройствах корреляционносПектральной обработки сигналов с ассимметричным спектром различного вида позволит улучшить их характеристики За счет упрощения оборудова ния, производящего аналоговую обработку, а также эа счет снижения необходимого быстродействия дискрет,ных элементов. В результате они мо- Щ

;гут быть использованы для обработки сигналов в системах радиосвязи, в допплеровских системах, в радио астрономии, спектроскопии и т,д,, которые в настоящее время находят применение в оборонной технике, народном хозяйстве и в научной аппаратуре.

Формула изобретения

Цифровой автокоррелятор, содер-жащий первый и второй блоки умноже,ния, первые входы которых объединены и являются входом автокоррелятора, а вторые входы подключены соответственно к выходу генератора опорного напряжения и .фазовращателя, вход которого соединен с выходом генератора опорного напряжения, выходы первого и второго блоков:умножения через соответствующие фильтры нижних частот подключены к информационным входам соответствующих квантователей, управлякщие входы которых соеди-. нены с выходом генератора тактовых импульсов, выход первого квантователя соединен со входом первой линии задержки, выход которой соединен с первыми входами третьего и четвертого блоков умножения, второй вход четвертого блока умножения соединен с выходом второго квантователя, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет анализа узкополосных сигналов с асимметричным спектром, в коррелятор введены вторая линия задержки, пятый, шестой, седьмой и восьмой блок умножения, два блока задания констант, два блока суммирования, блок вычитаиия, два einoка накопления, выходы которых соединены с первыми входами седьмого и восьмого блоков умножения, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков задания констант, выходы седьмого и восьмого блоков умножения подключены к соот-. ветствующим входам первого блока суммирования, выход второгО квантователя соединен с входом второй линии задержки, с первым входом пятого блока умножения, выход первого квантователя соединен с вторым входом третьего блока умножения и с первым входом шестого блока умножения, выход второй линии задержки подключен к вторым входам пятого и шестого блоков умножения, входы второго бло ка суммирования подключены соответственно к выходам третьего и пятого блоков умножения, входы блока вычитания соединены соответственно с вы:ходами четвертого и шестого блоков умножения, -входы первого и второго блоков накопления подключены соответственно к выходам второго блока суммирования и блока вычитания .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство..СССР

9 460544, кл, G 06 F 15/4 g 1974 °

2. Грйбанов.Ю, Й, и др. АвтоматиЧеские цифровые корреляторы, М,, "Энергия", 1971, с.41 (прототип), 862158

Составителв В. Жовинский

Редактор Л, Утехина Техред. И. Рейвес КорректорГ. Решетник

ЗаКаз бб14/44 Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ ГосударственногО комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4