Цифровой автокоррелятор

(21) 3652 (22) 20.1 (46) 07.0 (72) Г.В. и С.А.Кри (53) 621. руп- чей(56) 1. Р 96465 ческие "Энерг Щ ЬФ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ 0.834.85. Бюл. 9 13Гареколь, К.С.Кривенко венко3(088.8)вторское свидетельство СССР кл. С 06 Р 15/336, 1980, баков Ю.Н. и др. Автоматифровые корреляторы, М.,1971, с. 150 (прототип).(54)(57) ЦИФРОВОЙ АВТОКОРРЕЛЯТО содержащий первую группу из М б умножения, выходы которых соединены соответственно с входами М сумматоров первой группы, два аналого-цифро вых преобразователя, выход первого из которых соединен с информационным входом первого блока памяти из М яче ек, вход синхронизации первого ана - лого-цифрового преобразователя и вхо управления записью первого блока памяти объединены и подключены к выходу генератора импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей путем определения огибающей корреляционной функции сигналов, стабильных по частоте, в него введены блох задержки импульсов, второй, ЯО 1149277 блок памяти, вторая группа из М блоков умножения, вторая группа из Мсумматоров, входы которых подключены к выходам соответствующих блоковумножения второй группы, первые входы которых объединены с первымивходами блоков умножения первой гпы и подключены к выходу первой яки первого блока памяти, второй вход-го (=1,М) блока умножения первойгруппы подключен к выходу -й ячейки первого блока памяти, второй вход-го блока умножения второй группыподключен к выходу 1.-й ячейки второго блока памяти, информационный входкоторого подключен к выходу второгоаналого-цифрового преобразователя,вход управления записью второго блока памяти объединен с входом синхронизации второго аналого-цифровогопреобразователя и подключен к выходублока задержки импульсов, информационный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, управляющийвход блока задержки объединен с информационными входамн аналого-цифровых преобразователей и является информационным входом автокоррелятора,выходы сумматоров первой и второйгрупп являются выходами автокоррелятора.Изобретение относится к измерению нестабильности частоты и предназначено для вычисления огибающей корреляционной функции сигналов, стабильных по частоте, имеющих среднеквадратическую относительную случайную вариацию частоты менее 1 10Известен цифровой коррелятор, предназначенилй для вычисления огибающей корреляционной Функции уэко полосных сигналов, содержащий блоки умножения, фильтры низких частот, временные квантователи, ограничители, линии задержки, генератор огорных напряжений, накапливающий сумматор 11 . Недостатком коррелятора являетсяотсутствие возможности вычислить огибающую корреляционной функции сигналов, стабильных по частоте, поскольку принцип действия этого коррелятора предполагает, что несущая частотаузкополосного сигнала с абсолютнойпогрешностью значительно меньшей ширины спектра исследуемого сигнала.Для сигналов, стабильных по частоте,зто условие не выполняется,Наиболее близким к предлагаемомуустройству является коррелятор парал 50лельного действия, содержащий входной блок памяти на М ячеек, М блоковумножения и сумматоров, два аналогоцифровых преобразователя, генераторимпульсов, Первым входом устройства35является первый вход первого аналого-цифрового преобразователя (АЦП),выход которого параллельно подключенк первым входам блоков умножения. Квторым входам блоков умножения подключены выходы соответствующих ячеек входного блока памяти. Второй входустройства последовательно подключенк первому входу второго АЦП, первомувходу входного блока памяти, второйвход которого обьединен с вторымивходами АЦП и подключен к выходу генератора импульсов. Выходы блоков умножения подключены через соответствующие сумматоры к соответствующим выходам устройства 12,Недостатком известного коррелятора является то, что он не позволяет вычислить огибающую корреляционной функции сигналов, стабильных по час тоте.Цель изобретения - расширение фун. кциональных возможностей коррелятора,путем определения огибающей корреля.ционной функции сигналов, стабильныхпо частоте,Поставленная цель достигаетсятем, что в цифровой автокоррелятор,содержащий первую группу из М блоковумножения, выходы которых соединенысоответственно с входами М сумматоров первой группы, два АЦП, выходпервого из которых соединен с информационным входом первого блока памяти из М ячеек, вход синхронизациипервого ЛЦП и вход управления записью первого блока памяти объединеныи подключены к выходу генератораимпульсов, введены блок задержкиимпульсов, второй блок памяти, вторая группа из И блоков умножения,вторая группа из М суичаторов, входы которых подключены к выходам соответс.ьующих блоков умножения второй группы, первые входы которых объединены с первыми входами блоков умножения первой группы и подключены квыходу первой ячейки первого блокапамяти, второй вход 1-го (1=1,М)блока умножения первой группы подключен к выходу 1-й ячейки первого блока памяти, второй вход ь-го блокаумножения второй группы - к выходу1-и ячейки второго блока памяти, информационный вход которого подключенк выходу второго АЦП, вход управления записью второго блока памятиобъединен с входом синхронизациивторого ЛЦП и подключен к выходублока задержки импульсов, информационный вход которого подключен квыходу генератора импульсов, управляющий вход блока задержки объединен с информационными входами АЦПи является информационным входомавтокоррелятора, выходы сумматоровпервой и второй групп являются выходами автокоррелятора,На чертеже изображена структурная схема предлагаемого автокоррелятора,Вход устройства параллельно подключен к информационным входам АЦП 1 и 2, а также к управляющему входу блока 3 задержки импульсов. Выход генератора ч импульсов подключен к объединенным входам синхронизации АЦП 1 и управления записью блока 5 памяти, а также к блоку 3 задержки импульсов. Информационный вход второго блока 6 гамяти подключен к выходу АЦП 2. Вход синхронизации АЦП 2(2) 40 и вход управления записью второго блока 6 памяти объединены и подключены к выходу блока 3 задержки импульсов.Выход первой ячейки первого блока 5 памяти параллельно подключен к первым входам блоков 7 умножения первой группы и блоков 8 умножения второй группы, выходы которых соответственно через сумматоры 9 первой 10 группы и сумматоры 10. второй группы подключены к соответствующим выходам устройства.Цифровой автокоррелятор работает следующим образом, 15АЦП 1 осуществляет дискретизацию во времени входного сигнала по синхроимпульсам генератора 4 импульсов, по которым, кроме того, осуществляется прием дискретизированного сигнала в первую ячейку первого блока 5 памяти. С приходом первого синхроимпульса происходит прием первого дискретизированного сигнала в первую ячейку первого блока 5 памяти, и на- д 5 чинают работать первый блок 7 умноже" ния первой группы и сумматор 9 первой группы, в которых происходит возведение в квадрат поступивших сигналов и накопление их суммы. Цикл работы при 50 этом повторяется с приходом каждого последующего синхроимпульса. В первом сумматоре 9 первой группы накапливается сумма М,У х 2, (1.) 35=1где х - 1-е значение входного сигналаф,И - объем выборки входного сигнала. При этом в первом сумматоре 9 первой группы накапливается сумма, соответствующая первой точке корреляционной функции, во втором сумматоре 9 первой группы - суммасоответствую щая второй точке корреляционной функции, аналогично в остальных сумматорах 9 первой группы накапливаются суммы, соответствующие точкам корреляционной функции, причем величина 50 дискретных задержек ь равна периоду следования синхроимпульсов, В этом случае первая точка корреляционной функции соответствует текущей задержке 0 с, вторая точка - задержке с се кунд, третья точка - задержке 2секунд, К-я точка - задержке (К)ь секунд,4Блок 3 задержки импульсов обеспечивает задержку синхроимпульсов, поступающих с генератора 4 импульсов на интервал времени, равный четверти периода исследуемого сигнала. При этом АЦП 2 осуществляет дискретизацию по времени входного сигнала по синхроимпульсам, получаемым на выходе блока Э задержки импульсов, по ко" торым, кроме того, осуществляется прием дискретизированного сигнала в первую ячейку второго блока 6 памяти и сдвиг содержимого ячеек второго блока 6 памяти.Работа блоков 8 умножения второй группы и сумматоров 10 второй группы аналогична работе блоков 7 умножения первой группы и сумматоров 9 первой группы, причем в первом сумматоре 10 второй группы накапливается сумма, соответствующая точке корреляционной функции, для которой текущая задержка равна (О+Т/4) секунд, где Т - период исследуемого сигнала, во втором дополнительном сумматоре сумма соответствует текущей задержке (о + +Т/4) секунд, в третьем - задержке (2 ь +Т/4) секунд, в К-м - задержке (К) ь +Т/4)секунд. При этом можно показать, что значение К-й ординаты огибающей корреляционной функции сигнала, стабильного по частоте равно где У - значение К-й ординаты огибакщей корреляционной функ" ции исследуемого сигнала,У, - результат измерения, накопленный в К-м сумматоре 9,Ую- результат измерения, накопленный в К-м сумматоре 10.Техническая реализация устройства. может быть осуществлена с использованием элементов цифровой вычислительной техники. Разрядность АЦП 1 и 2 определяется заданной точностью оценки корреляционной функции и быстродействием устройства. Блоки 5 и 6 памяти представляют собой набор регистров сдвига, число которых в каждом иэ блоков памяти равно числу разрядов АЦП, а разрядность - числу ординат. огибающей корреляционной функции И. Произведен сравнительный анализпредложенного устройства с известнымустройством типа Х 6-4, позволяющий1149277 15 Составитель А,ИвановаРедактор В.Данко ТехредМ,Гергель КорректоР М.Максим 1/36 Тираж 710 ВНИИПИ Государственнпо делам изобретен 113035, Москва, Ж,Подписноего комитета СССРй и открытийРаушская наб., д,4 аказ илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная вычислять 100 точек корреляционной функции исследуемого сигнала, стабильного по частоте, с частотой например 250 кГц. При этом шаг задержки времени не может быть более 1,25 10с, а общая протяженность корреляционной функции, соответственно, - более 1,25 10 с.Для анализа сигналов, стабильных па частоте, требуется вычисление огибающей корреляционной функции большей протяженности. Известными средствами эта задача не решается,Предлагаемое устройство в тех же условиях, что и известное, позволяет увеличить шаг задержки времени до 1 с и более , т. е. в 1 Об раз. Это дает возможность вычислять огибающую корреляционной функции общей протяженностью более 100 с. Применение предлагаемого устройства наиболее эффективно при исследовании причин возникновения шумов высокостабильных источников гармонических колебаний и поэтому устройство может найти применение в метрологии и высокоточных измерительных системах.