Цифровой коррелятор для обнаружения эхо-сигналов

О П И С А Н И Е ги)642713ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советсва Соцнмистмнесингг Расп 1 гбликавт свил ву -(21) 2345591/1861) Дополните, ьно 22) Заявлено 05.04.7с присоелинеггггеы з23) Приоритет -6 06 Р 15601 89/О вкн О ааудвратванньгй гшнтат сср агг дини наабратаннй н 0 тнржнйата опубликования описания 15,01,79(72) Авторы изобретеии ггевсгсггй ордена,ггегггггга иолитеюггггескггй гпгспгтуг имени 50- Великой Октябрьской социалистической револющги с ЦИФРОВОИ КО РЕ. чены еи Изобретение относится к радиотехггическим устройствам. Коррелятор предназначен для, взаимно корреляционной обработки сгггналов гидроакустических станций,Известен цифровой коррелятор для обработки сигналов 11, содержащий в качестве элемента задержки цифровые .рецнркуляционные линии, прерываемые ключами. Однако, являясь измерительным устройством, этот коррелятор не может быть применен для обнаружения зхосигналов.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является . цифровой коррелятор г 2 г., содержащий два канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные первый клгоч, первую цифровую лггггиго задержки, второй клгоч, вторуго цифровую линию задержки и коммутатор. Причем выходы коммутаторов обоих каналов подключены соответствегпго к пер. вому и второму входам блока умножения, выход которого соединен. с входом блока у."редггегпгя, первый вход первого ключа первого канала под. ключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого является входом коррелятора, а первый вход первого ключа второго канала соединен с выходом генератора опорного сигггала, управляющггй вход которого соединен с первым выходом синхронизатора. Второй выход синхронизатора подклгочен к управляющим входам ключей и коммутаторов обоих каналов, ь третий выход сиггхрогшзатора соединен с входомгенератора постоянной частоты, выход которого подклгочен к управляющим входам цифровых линий задержки первого канала, вторые выходы вторых гцгфровых линий задержки подклю 0 соответственно к вторым входам первых ключ " ; своего канала.Измерение взаимно корреляционной функциимежду входнг 1 гм и опорным сигналами осуществляется за счет полного вывода и перезаписи г информации, находящейся в рециркуляционныхлиниях задержки исследуемого и опорного сигналов, за время между двумя соседними выборка.ми исследуемого сигнала. Дальнейшее вычисление функции взаиьпгой корреляции производится с в помощью традиггнонных устройств перемноженияи усреднения, Однако такое устройство для полу.чегпгя взаимно корреляционной функции практичесгаг неприемлймо при обработке зхосигналов сканала, а первый выход второй цифровой линии 20 неизвестным допплеровским смещением частоты, поскольку из.за ограниченного быстродействия элементов схемы для реальных параметров эхосигналов удается провести эффективную взаимно корреляционную обработку только для малого ожидаемого диапазона скоростей движения цели.Целью изобретения является увеличение быстродействия цифрового коррелятора и расширение области его применения в натуральном масштабе времени при широком диапазоне скоростей движения цели, Это достигается тем, что в цифровой коррелятор введен генератор переменной частоты, вход которого подключен к четвертому выходу син. хроииэатора, а выход соединен с управляющими входами цифровых линий задержки второго канала, при этом выходы первых цифровых линий задержки соединены с третьим входом первых ключей и с другим входом коммутатора своего задержки в каждом канале подклдочен к второму входу второго ключа,В корреляторе через одинаковое число ячеек памяти включены ключи, тактовые входы лдпвдй задержки исследуемого сигнала подключены к генератору постоянной тактовой частоты, а тактовые входы дщнийд задержки опорного сигнала - к генератору переменной тактовой частоты. Входы последующих ключей и выходы последддих ячеек памяти линий задержки соединены с входами предыдущих ключей, образуя кольца внутренней рециркуляции, Выходы предпоследних ячеек памяти каждой линии задержки через клдочдд под. ключены к входам линии задержки, образуя кольца внешней рециркуляции. Кроме того, вхо. ды кддючей и выходы последних ячеек памяти каждой линии задержки подключены соответственно к коммутаторам считывания опорного и исследуемого сигналов, выходы которых соеддд. иены с входами блока умножения, Управляющие входы коммутаторов считывания и генератора переменной частоты подключены к синхрони затору.На чертеже представлена структурная схема Цифрового коррелятора для обнаружения зхо. сигналов (в иее введены два кольца внутренней рециркуляции).Предлагаемый коррелятор содержит последо.вательно включенные аналого-цифровой преобра.эователь(АЦП) 1, ключ 2, цифровую линию задержки первой петли внутренней рециркуляции (ЦЛЗ) 3, ключ 4, ЦЛЗ 5 второй петли внутренней рециркуляции и коммутатор 6, которые образудот канал исследуемого сигнала. На тактовые входьд ЦЛЗ канала исследуемого сигнала подается на. пряжение от генератора 7 ддостояниой тактовой частоты, Последовательно включеиньде генератор 8 опорного сигнала, ключ 9, ЦЛЗ 10, ключ 11,ЗО 35 4 О 45 50 55 3 4ЦЛЗ 12 и коммутатор 13, образуют канал опор. ного сигнала, на тактовые входы которото подается напряжение с выхода генератора 14 пере. менной тактовой частоты. Управление коррелятором осуществляется с помощью синхронизато. ра 15, Выходы обоих каналов подаются на блок умножения 16 и затем на блок усреднения 17,С помощью генератора 8 и синхронизатора 15 производится одноразовая запись опорного сигна. ла в ЦЛЗ 10 и 12 д,обычно момент записи совпадает с моментом излучения зондирующего сигнала), Запись информации в опорном канале нроиэводится при замкнутой петле внешней рециркуляции, в то время как с помощью ключей 9 и 11 цепи внутренней рециркуляции разомкнуты. После записи информаддии ЦЛЗ канала опорного сдп нала переводятся в реюдм рециркуляции, при котором циклы рециркуляции синхрониэируются с циклами рециркуляции информации в ЦЛЗ 3 и 5 исследуемого сигнала,За время между двумя соседними циклами записи исследуемого сигнала с выхода АЦП 1 в канале исследуемого сигнала осуществляется и полных дцдклов перезаписи информации. С по. мощью синхронизатора 15 и ключей 2 и 4 в течение и - 1 цшлов рециркуляции (непосредственно следующих за очередным циклом записи новой шдформацни с АЦП) производится перезапись информации по внутренним кольцам рециркуляции, внешнее кольцо рециркуляции при этом разомкнуто с помощью ключа 2. Последний цикл рециркуляцдги д,и-ьдй) проводится по внешнему кольцу рециркуляции, для чего с помощью ключей 4 и 2 разрываются петли внутренней рециркуляцдщ и включается кольцо внешней рециркуляции, В конце последнего цикла рецщдкуляции вместо ддддформации, записанной в предпоследней ячейке памяти ЦЛЗ исследуемого сигнала, производится запись новой информации с выхода АЦП 1.Продвижение сигналов в ЦЛЗ основного канала осуществляется с помощью постоянной так товой частоты, поступающей с выхода генератор 7, в то время как в ЦЛЗ опорного сигнала тактовая частота изменяется на каждом цикле рещдркуляцидд путем изменения частоты генератора 14. Переход от одного цикла рециркуляции к другому в ЦЛЗ опорного сигнала осуществляется синхронно с циклами рециркуляции информации в ЦЛЗ канала исследуемого тэтгнала,Одновременно с перезаписью информации вЦЛЗ по каждому тактовому импульсу с входов клдочей и выходов последних регистров ЦЛЗ подаются сигналы на входы коммутаторов 6 и 13 соответственно. Коммутаторы с помощью син.хронизатора 15 осуществляют последовательный опрос входов ключей. Таким образом, частота выборок исследуемого и опорного сигналов наб 42713 БНИИЙИ Заказ 776 Ц 46 Тираж У 79 Подписное Филиал ППП ффПатеитфф, пузгород, ул,Проектяаа,4 выходах коммутаторов в и раэ вьппе, чем допустимая частота тактовых импульсов, пода. ваемых на ЦЛЗ. За счет этого можно существенно повысить быстродействие схемы и по каждому циклу рециркуляции определить значение функции взаимной корреляции для фиксированного значения допплера вского изменения частоты. Изменение задержки между исследуемым и опор. ным сигналами производится автоматически эа счет продвижения сигнала в ЦЛЗ исследуемого сигнала по каждому циклу записи, а изменение частоты тактовых импульсов на каждом цикле рециркуляции в канал опорного сигнала позволяет путем изменения временного масштаба опорного сигнала компенсировать возможное допплеровское смещение в исследуемом сигнале.Построение цифровых корреляторов для обнаружения эхосигналов по предлагаемой схеме позволяет существенно расширить возможности трактов обработки при незначительном усложнении устройства синхронизации па сравнению с известными устройствами корреляционной обработки сигналов, что позволяет существешю уменьшить песо-габаритные данные приемного тракта за счет сокращения объема аппаратуры, необходимой для реализации допплеравских каналов, г 1 алище быстродействующего канала опорного сигнала открывает возможность реализации адаптивных принципов корреляционной обработки, при которых удается обеспечить эффективную обработку эхосигнала при шираком выборе зондируюцщх сигналов без изменения функциональной схемы приемного тракта. Эта, в свою очередь, позволяет в сильной мере унифицировать приемные тракты различных станций на основе принципа базовасти.Формула изобретенияЦифровой коррелятор для обнаружения эхосигналов, содержащий два канала, каждый иэ которых содержит последовательно соединенные первый ключ, первую цифровую линию задержки, второй ключ, вторую цифровую линию задержки и коммутатор, причем выходы коммутаторов обоих каналов подключены соответственно к пер.5 вому и второму входам блока умножения, выходкоторого соединен с входом блока усреднения, первый вход первого ключа первого канала под.ключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого является входом корреля тора, первый вход первого ключа второго каналасоединен с выходом генератора опорного сигнала, управляющий вход которого соединен с первым выходом синхронизатора, второй выход которого подключен к управляющим входам ключей и коммутаторов обоих каналов, третий выход синхронизатора соединен с входом генератора постоянной частоты, выход которого подключен к управляющим входам цифровых линий задержки первого канала, вторые выходы вторых цифро вых лшшй задержки подключены соответственнок вторым входам первых ключей своего канала, а т л н ч а ю щ ий с я тем, чта, с целью увеличения быстродействия цифрового коррелятора, в него введен генератор переменной частоты, вход 25 которого подключен к четвертому выходу синхронизатора, при этом выход генератора переменной частоты соединен с управляющими входами цифровых линий задержки второго канала, выходы первых цифровых линий задержки соединены ЗО с третьим входом первых ключей и с другимвходом коммутатора своего канала, а первый выход второй цифровой линии задержки в каждом канале подключен к второму входу второго ключа,55 Источники инфармащш, принятые во внима.ие при экспертизе 1, Патент С 111 А И 3303335, кл. 235 - 181, 19 б 3.2. Пэтент С 111 А В 3777019, кл. 235 - 181, 1973.