Коррелометр

СОЮЗ СОВГГСИИХСОЦИАЛЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ОТНРЫТИЙцщ 6 ОбР 15/336 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КО ПО ДЕЛАМ ИЗОБРИЕНИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ,(71) Акустический институт им, акад. Н.Н, Андреева АН СССР (53) 6813(088 8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 642713, кл, 6 Об Р 15/34, 6 01 8 9/02 г 1979.2. Авторское свидетельство СССР Р 422010, кл. 6 06 Р 15/336, 1974 (щютотий).(54)(57) КОРРЕЛОИЕТР, содержащий п-разрядный счетчик, выходы и раз" рядов которого соединены с соответст. вующими адреснымн входами блока постоянной памяти и блока памяти, управляющий вход которого объединен с входом счетчика и входом синхронизации сумматора и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, инФорь.80, 1 АФ мационные входы и выходы блока памяти соединены соответственно с соответствующими выходами и первыми инФормационными входами сумматора, вход переключения режима которого соединен с выходом последнего разряда счетчика, выход Ю-го разрядакоторого соединен с управляющим входом аналогоциФрового преобразователя, информаци" онный вход которого является входом устройства, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения быстродействия, в него введен блок регистров общего назначения, адресные входы записи, адресные входы чтения и управляннций вход которого соединены соответственно с соответствующими вы- ходами (Ю) старших разрядов счетчика, .соответствующими выходами блока постоянной памяти и с управляющим входом аналого-циФрового преобразо-. вателя, а выходы блока регистров общего. назначения соединены с соот- Я ветствующими вторыми информационными входами сумматора.102 б 144Изобретение относится к специализированным средствам вычислительнойтехники и может быть использовано всистемах автоматического управлениядля обнаружения опорйого частотно-мо-.дулированного сигнала в анализируемом случайном сигнале.Известен циФровой коррелятор дляобнаружения эхо-сигналов, содержащийаналого-циФровой преобразователь,циФровые линии задержки, генератор 10опорного сигнала, генератор импульсов, блок умножения и блок усреднения 1,Недостатком такого коррелятораявляется Относительно низкое быстродействие.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсякоррелометр, содержащий аналого-циФровой преобразователь, вход которого 2 цявляется входом устройства, а выходы подключены через элемент И квходам дополнительных элементов ИЛИи И, выходы которых через элементы ЙЛИ соединены с входами сумматора, выходы дополнительных элементовИЛЙ подключены к входам блока фиксации среднеквадратического отклоне"ния, выход которого подключен квходу блока управления, содержащего генератор импульсов и счетчик,выходы которого соединены соответственно с входами аналого-циФрово"го преобразователя, блока постоянной памяти, в котором записан проквантованный на два уровня опорный сигнал, сумматора и блока памя"ти, в котором хранятся суммы, сФормированные в сумматоре, инФормационные входы и выходы блока памяти под-ключены соответственно к выходам и 40входам сумматора, выходы блока постоянной памяти соединены с входами элементов И 2 .Однако у коррелометра недостаточно высокое быстродействие, связан"ное с необходимостью выполнения эапериод 6 дискретизации по времениМ операций умножения значений проквантованного на два уровня опорного сигнала на выходной код аналогоциФрового преобразователя и Й операций сложения полу,енных произведений с текущими суммами. Здесь И-.числа точек оценки взаимной корреляционной Функции; .Цель изобретения - повышение быстродействия обнаружения сигналов.Поставленная цель достигается тем,что вкоррелометр, содержащий и -раз";рядный счетчик, выходы и разрядов,которого соединены,.с соответствующими адресными входами блока постоянной памяти и блока памяти, управ"ляющий вход которого объединен с вхо-дом счетчика и входом синхронизациисумматора и подключен к выходу гене 65 2ратора тактовых импульсов, инФормационные входы и выходы блока памятисоединены соответственно с соответствующими выходами и первыми инФормационными входами сумматора, входпереключения режима которого соединен с выходом последнего разрядасчетчика, выход-го разряда которого соединен с управляющим входоманалого-циФрового преобразователя.инФормационный вход которого является входомустройства, введен блокрегистров общего назначения, адрЕсныевходы записи, адресные входы чтения.и управляющий вход. которого соедине"ны соответственно с соответствующимивыходамии ) старцах разрядовсчетчика, соответствующими выходамиблока постоянной памяти и управляющим входом аналого-циФрового преобразователя, а выходы блока регистров общего назначенйя соединены ссоответствующими вторыми инФормационными входами сумматора,На Фиг.1 представлена структурнаясхема устройства, на Фиг,2 - процесс Формирования констант опорногочастотно-модулированного сигнала., Коррелометр содержит аналого-циФровой преобразователь АЦП) 1, блок 2регистров общего назначения (РОН),сумматор,3, блок 4 постоянной памяти,блок 5 памятиразрядный счетчик 6и генератор 7 тактовых импульсов.Исследуемый случайный сигнал Яв устройстве Фиг.1) поступает на .инФормационный вход АЦП 1, управляющий вход которого объединен с уп.равляющим входом блока 2 РОН и.подключен к выходу й-го разряда счетчика б, ИнФормационные входы блока2 РОН, адресные входы записиичтения соединены соответственно ссоответствующими выходами АЦП 1, вы"ходами И-Р ) старших разрядов счетчика б и выходами блока 4 постоянной памяти, .адресные входы которогообъединены с адресными входами блоха 5памяти и подключены к соответствующим выходам и разрядов счетчика 6,вход которого объединен с управляющим входом блока 5 памяти, входомсинхронизации сумматора 3 и подключен к выходу генератора 7 тактовых,импульсов. Выходы блока 2 РОН соединены с соответствующими первыми инФормационными входами сумматора 3,вторые инФормационные входы сумматора 3 подключены к выходам блока 5памяти,Коррелометр работает следующимобразом,Для обнаружения в случайном сигнале ХИ) опорных частотно-модулированных сигналов вида Ь)=ЮиОЮоФ+ЦЩ.медлительностью Т в, блок 4 постоянной памяти записываются хатдвоичнйе числа вида Ь=(ЬоЬ, Ь) где 1= 0,1.Я) .Процесс Формйровання В для в=3 изображен на фиг.,2.Сигнал (й) предварительно квайтуется по времени с периодом дис кретизации А= 1 Ю, где Г равна частоте следования тактовых импульсов с первого выхода синхронизации счетчика 6. Полученная последова-.тельность ординат сигнала разбивает.- 0 ся на ЦР блоков по И = 2 ф ординат у С М +), Д, где )"- 0,1, ..,- 1).Эти ординаты квантуются на два уровня, причем единичное значение " 15 присваивается ординатам, имеющим максимальное значение следующим образом:1,если Я(М;+)ь 33 ИМ 1 л. Од 32031 т,в остальных случаях.Таким образом получаем 2 блоков по 2 фчисел " в каждом блоке.25Так как в любом периоде опорного сигнала содержится больше И отсчетов, то в каждом блоке только одно число Мл может быть равно единице Каждому блоку чисел %, как показано на Фиг,2 ставится в соответствие дво-ичное число.Ь = (ФрЬ.Ьш), причем если в -ом блоке ф = 1, то= (ЬОЬ "Ьа.4 у Ь,ф. Если в этом блоке .все числа л равны нулю,то 9 = О. Число 8 характеризует наличие и расположение максимума опорного сигнала в-ом блоке.Входной случайный сигнал х(й)пре- образуется в АЦП 1 в к-разрядный двоичный код с частотой квантования 40Последовательность значений вход ного сигнала разбивается на блоки по И отсчетовгде г = 0,1,2, - номер блокавходного сигнала;- номер отсчета в блоке,Для обнаружения опорного частотно-модулированного сигнала в случайном сигнале х(й) в коррелометре фор- мируются суммыгде рГ - М + 1 + 1 + 31,Превышение значения Я заданного порога Я является критерием обнаружения сигнала. Для узкополосных сигналов х(й) и Я 1) с медленно .меняющимися амплитудами и Фазами оценки %=Я. /Й. линейно связаныс оценками корреляционной функции Йрвычисленными релейным коррелятором:%: гбао,На двоичный и-разрядный счетчик 6 с выхода генератора 7 тактовыхимпульсов поступают импульсы с часдтотой следования Ео. Частота импульсов с выходов 3-го и И. -го разрядовЮсчетчика соответственно равна Е .0 /2.и Г т /2 ф. На и-разрядных ЬыЯ. 6ходах счетчика 6.формируется с частотой Кб двоичный код 1=0 у 1 ру-1);Каждййфлок с номером т содержитМ = 2 :чисел Му.Блоки Хгл записываются ь блок 2РОЯ, состоящий из, двух половин, каждый из которых содержит м ячеекпамяти разрядности к.За один цикл ра-.боты устройства с частотой 1 производится запись И чисел т-го блокаЪ. в ячейки памяти первой половиныблока 2 РОН, адреса которых задаются двоичным кодом на выходах (и-В) старших разрядов счетчика 6. В теченйеэтого цикла иэ второй половины блока 2 РОН с частотой о проиэьодитсячтение из ячеек, адреса .которых определяются выходным(В-О -разряднымкодом блока 4 постоянной памяти. В те.чение следующего цикла (г+ 1)-л . блоквходного сигнала записывается во вторую половину, а чтение производит-.ся иэ первой половины блока 2 РОН.После каждого. цикла работы устройства происходит".переключение половинблока 2 РОН. Каждый цикл вычислениясостоит,иэ М тактов с номерами 1 == 0,1, (й). Двоичный код номератакта с выходов И -разрядов счетчика б с частотой Хо поступает наадресные входы блока 4 постоянной па:мяти и блока 5 памяти. Константы В 1,поступая с выхода блока 4 постояннойпамяти на блок 2 РОН, считывают иэнего значения Х + Ь . Таким образомв 1-й такт-го цикла вычисленияна выходе блока 2 РОН Формируетсякод ЦДля вычисления. Я 1, в коррелометреФормируются частичные суммы.-Л .л,Ъс"флХ-+л.л=ц-л)+Ъггде лу= 1,2, (Н).Частичные су 4 ми записываются вблок 5 памяти, причем номер. ячейкиблока .5 памяти совпадает с номеромчастичной суммы, расположенной в ней.При добавленйи слагаемого к частичнойсумме с номером ф она перемеща-ется в ячейку блока 5 памяти с номеРом ЩФф равному количеству сла-гаемЫх в частичной сумме. Блок 5 па"102 б 144 ИИПИ Заказ 4560/41 Тираж 706 Подпися л ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Ф мяти работает в режиме чтения, При . значениях тактовых импульсов равныхи режиме записи, при значениях рак товых импульсов равных О. Считанная из блока 5 памяти информация сохраняется на его выходах до прихода следую щего тактового импульса.На вход синхронизации и вход переключения режима сумматора,3 поступают соответственно импульсы с выхода генератора 7 импульсов ТФр и импуль- О сы начала цикла ТИ с выхода старшего разряда счетчика б. Частота следо вания импульсов ТИ - %з ффф.После прихода переднего Фронта импульса ТН,Ткоторый совпадает с началом" 15 нулевого такта, содержимое сумматора 3 сравнивается с кодом порога БР. при этом информация .с выхода ,блока 2 РОН поступает непосред-., ственно на выход сумматора 3. 2 О В остальные такты с номерами 12 (Йсумматор 3 работает в режиме сложения кбдов, поступающих с выходов блока 2 РОН и блока,5 памяти. После прохождения переднего , 25 Фронта импульсов ТИ 0 содержимое сум-матора 3 Фиксируется на его выходах, а на первсюл информационномЪыходе счетчика 6, формируется код номера такта. В нулевой такт цикла с номе- ЗО ромсумма Ьг л сравнивается спорогом р , а на выходе блока 2 РОН Формируется значение г:50 Первый такт наЧинается выдачей 8 Лна выхоц сумматора 3, вызовой из первой ячейки блока 5 паияти частичной сум мы В.л йформированием: на выходе РОН 2 эначения,Р Х. После прохождения импульса Тиб ТИ -Оу сумма 5,л записывается в первую ячейку блока 5 памяти. Первый такт заканчивается Фор. мированиел в сумматоре 3 суммы бгХ 3. Во втором такте вычисления в сумматоре 3 Формируется частичная су;ила Вг, а 1 Фиксируется иа его выходе й после,ррохождения Тйс заносится во вторую ячейку блока 5 памяти. 3 последний такт цикла в сум маторе 3 Формируется сумма блВ; ,рц+ + ЗН.,У, а в.последнюю ячейку блока 5 йамяти заносится сумма бр,Таки:л образом, за один цикл рабо" ты устройства производится сравнение с порогом суммы Юл,.л , Формирова" ние су.лмы б и обновление частичных сумм; т;е. при каждом сдвиге входногЬ сигнала ,х Ь) на время 1. = ЖЬ, то,МЙ точкам оценивается корреляционная связь анализируемого и опорного сигналов. Введение блока 2 РОН и дополнитель ных соединений позволяет значительно повысить быстродействие коррелометра. Действительно если в прототипе для Формирования В; К требуется произвести И операций сложения, то в предлагаемом устройстве они заменяются однотактной операцией считывания из регистра общего назначения кода Хс номером Ьл , т.е быстродействие повы шается в И раз. Например, при И8, к = 8,= 256, используя серийные микросхемы, коррелометр позволяет анализировать сигналы с высшей частотой до 15 кГц, которая в восемь раз вьвю частоты сигналов, обрабатываемых в устройствах, реализующих схемы прототипа.