Коррелятор

Н И ЕНИ ОЛИ ИЗОБ Со 1 оз. Соввтсмх СоциалистическихРесоуб ДЕТЕПЬСТВУ АВТОРС л итель ос к а вт. Свид(д 1) 1 Ч. Ал.- б(22) Заявлео 25.02.75 (21) 21087424 рисосдпенпем з;явкиГосударственный комит 23) Приоритет Совета Министров СССРоо дедам изобретений(088.8) 1.,бл 1 Но:апо 30.08.76. БОллстснь32ата опублконая опсапя 10.12.6 ткрыт 2) Автор изобретс 1 В. Д. Гусев циальное конструкторское б 1 оро Виброприбор 5 аявитель(54) КОР ГЛЛТО Изобретсппе отпостся к специализированым средствам аналоговой вычислительнойтехники для аппаратурного определения корреляционных функций случайных процессов.Известны множительные корреляторы-ана- длоги, у которых операция умножения входныхсигналов выполняется с помощью операциисложения их логарифмов с последующим определением антнлогарифма суммы.У таких корреляторов необходимо обеспечивать задержку на время аргумента входногосигнала, представленного в аналоговой форме,а затем осуществлять перемножение его с текущим сигналом, представленным также вформе аналога, что довольно сложно для непосредственной аппаратурной реализации и,как правило, связано с потерей точности исужением рабочего диапазона сигналов.Указанные недостатки устранены в корреляторах, содержащих блоки умножения, выполненные на генераторах экспоненциального напряжения, и схему задержки сигнала, Въполненную на генераторах линейно измсняющегос 51 1 апр 5 жени 51 (ЛИ 1),Известный корре;51 Ор содержит триггер, - 2тегратор, генератор тактовых импульсов, экспоненциальный генератор, подключенный Выходом к первому входу первого комаратора,генератор линейно изменяющегося напряжения, соединенный выходом с первым входом 3 второго компаратора, второй вход которого подкл 1 оченсточппеу опорного апряжепя, а выход сосдиен с управляю 1 цпм входом запомиаюпей ячейк.Требование идентичности экспоненцальных генераторов вызывается необходмостью выполнять однородные операции: один из двух идентичных экспоненцальных генераторов служит для юлучения логарифма прямого сигнала, друго - для получсня логарифма задержа:юго сигнала.Требов анс иден1 Нос гп генераторов Л И Н, выполняющих функцию запомиания, вызывается следующим обстоятельством. Так как длительность импульса запоминается в форме текущей разностнапряжений на выходах генсраторов ЛИ, то скорость нарастания у Оооих генера ВЗОРОВ должна Оыть Одинаковои, т. с. генераторы Л 1-1 должны быть дентичым. 1-1 еидети ность генераторов снижает точность работы коррелятора.Целью 5 зобрстен 5 является повышениеточности опредслсня корреляцонной функции и ;а следстВс прпмсн 5 смой структуры - у- рощеие коррс;ягора.1 очность змсрепя корреляцопой функ. цппОВышястс 51 итем исключения доОл- тсльпо методичсской пог 1 ешностн за счет то- ного соблюдения задержки, а упрощение коррелятора достш астся за счет такой структурыустройства, которая не трсбует идентичных узлов. Задержка будет точно выдержана, если запускать генератор ЛИН, отмеряющий эту задержку, не одновременно с экспоненциальным генератором, логарифмирующим первый сомножитель, а после того, как напряжение отдельно запущенного экспоненциального генератора сравнится с напряжением . т. е. в момент Ы, когда фактически и фиксируется первый сомножитель, Затем в тот момент, когда генератор ЛИН достигнет значения (опт( опт=т), т. е. спустя время т от момента существования У(1), нужно мгновенно запомнить новое значение входного сигнала в этот момент это и будет С/(+т), Для этого целесообразно использовать имеющуюся в прототипе запоминающую схему (схема фиксации мгновенных значений напряжения), управляя ею схемой сравнения (ш и У,. После этого сомножитель прологарпфмировать в течение второго тактового периода тем же экспоненциальным генератором, которым логарифмировали и У(Ц, Таким образом, выдерживая точную задержку т между сомножителями, совмещая функции двух идентичных экспоненциальных генераторов в одном и давая новос назначение запоминающей схеме, можно повысить точность измерения и одновременно упростить коррелятор, избавляясь от идентичных узлов. Функция же фиксации мгновенных значений напряжения, которая в прототипе выполняется запоминающей схемой, может быть возложена на третий экспоненциальный генератор, который выполняет операШцо суммирования логарифмов сомножителей, причем усложнение этого генератора ограничится установкой аналогового ключа в цепи разряда конденсатора. Но поскольку при этом отпадает необходимость в компараторе, то компенсация этого небольшого усложнения будет более чем достаточной, т. е. для полного достижения цели необходим экспоненциальный генератор с фиксацией напряжения,Это достигается тем, что предлагаемый коррелятор содержит элемент И, элемент ИЛИ, управляемый переключатель и экспоненциальный генератор с фиксацией напряжения, первый вход которого подключен к выходу триггера, а выход - к входу интегратора, установочные входы триггера соединены соответственно с выходом первого компаратора и с выходом элемента ИЛИ, подключенным к управляющему входу экспоненциального генератора, входы элемента ИЛИ соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, один из выходов которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход - с управляюшим входом генератора линейно изменяющегося напряжения, информационные входы переключателя подключены соответственно к входу устройства и к выходу запоминающей ячейки, управляющие его входы соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, а вход 5 10 1 г 20 25 30 35 40 45 50 55 60 запоминаюцей ячейки подключен к входу устройства, второй вход экспоненциального генератора с фиксацией напряжения соединен с соответствующим выходом генератора тактовых импульсов. Выход управляемого переключателя подключен к второму входу первого компаратора.На фиг. 1 представлена функциональная схема коррелятора; па фиг. 2 - временные ди. аграммы.На схеме приняты следующие обозначения: 1 - генератор линейно изменяющегося напряжения (ЛИН), 2 - компаратор, 3 - запоминающая ячейка, 4 - управляемый переключатель, 5 - элемент ИЛИ, б - экспоненциальный генератор, 7 - комаратор, 8 - триггер, 9 - экспоненциальный генератор с фиксацией напряжения, 10 - интегратор, 11 - элемент И, 12 - генератор тактовых импульсов.Устройство работает следующим образом.Тактовый импульс Т генератора 12 запускает по управляющему входу экспоненциальный генератор 9, Одновременно импульс 7 замыкает переключатель 4 на сигнал вход устройства, дает разрешение на прохождение через элемент И 11 запускающего импульса генератору 1, запускает экспоненциальный генератор б и переключает триггер 8 в единичное состояние (взводит), Взведенный триггер по фиксирующему входу генератора 9 разрешает генерацию экспоненты напряжения. В тот момент, когда экспоненциальное напряжение от генератора 6 сравняется с входным С/(Е) (фиг. 2, б), компаратор 7 вырабатывает импульс, который сбросит в О триггер 8 и, пройдя через элемент И 11, запустит генератор 11 ЛИН. Время нахождения триггера 8 во взведенном состоянии пропорционально 1 п(,(1) (фиг. 2, в), Сброшенное (нулевое) состояние триггера 8 запрещает дальнейшую генерацию экспоненты генератором 9, поэтому на выходе последнего до окончания импульса Т держится зафиксированный уровень напряжения (фиг. 2, г). Генератор 1 ЛИН с приходом запускающего импульса начинает вырабатывать напряжение, которое сравнивается на компараторе 2 с напряжением ., пропорциональным т. В момент их равенства компаратор 2 вырабатывает сигнал на запоминание ячейкой 3 входного напряжения 1(+т), которое будет держаться в схеме до прихода следующего запускающего импульса (фиг. 2, б).Тактовый импульс Т следующий за импульсом Т (фиг. 2, а), запускает генератор 6 и возводит триггер 8. При этом он проходит вначале, как и тактовый импульс Т, через элемент ИЛИ 5. Одновременно импульс Т за мыкает переключатель 4 на выход запомина ющей ячейки 3, где к этому моменту уже имеется сигнал 1,(+т). Взведенное состояние триггера 8 разрешает дальнейшую генерацию экспоненциального напряжения генератора 9, начиная от значения, зафиксированного в первом такте. Время взведенного состояниятриггера 8 во втором такте пропорционально 1 п /(+т) .После сброса триггера 8 во втором такте на выходе генератора 9 будет зафиксировано напряжение, пропорциональное сумме логарифмов: 1 пУ(1)+бган(1+т). При сбросе триггера 8 во втором такте запускающий импульс с выхода компаратора 7 сравнения через элемент И 11 не пройдет, поэтому генератор 1 ЛИН не срабатывает и перезаписи сигнала в запоминающей ячейке 3 не произойдет. Сигнал 1/1+т) продержится в ней до начала очередного импульса Ть При возникновении тактового импульса Т, результат, полученный в генераторе 9, будет аналогичным образом пропотенцирован и засчитан интегратором 10. Таким образом, цикл одной выборки совершается в течение трех тактовых импульсов, после чего начинается сначала в описанной выше последовательности.В описанном корреляторе момент начала отмера задержки т определяется моментом выбора сигнала У(1) и носит случайный характер, но при этом сама задержка т остается строго заданной. Что касается случайности выбора момента начала отсчета т, то, как известно, для стационарных случайных процессов параметры процесса инварианты во времени, корреляционная функция есть функция только задержки, но не временного аргумента.Необходимость в наличии идентичных экспоненциальных генераторов отпадает, так как их функции выполняют один и тот же генератор,Фор мул а изобретенияКоррелятор, содержащий триггер, интегратор, генератор тактовых импульсов, экспонен 5 10 15 20 25 30 35 циальный генератор, подключенный выходом к первому входу первого компаратора, генератор линейно изменяющегося напряжения, соединенный выходом с первым входом второго компаратора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом запоминающей ячейки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, коррелятор содержит элемент И, элемент ИЛИ, управляемый переключатель и экспоненциальный генератор с фиксацией напряжения, первый вход которого подключен к выходу триггера, а выход - к входу интегратора, установочные входы триггера соединены соответственно с выходом первого компаратора и с выходом элемента ИЛИ, подключенным к управляющему входу экспоненциального генератора, входы элемента ИЛИ соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, один из выходов которого подключен к первому входу элемента И, второй вход соединен с выходом первого компаратора, а выход - с управляющим входом генератора линейно изменяющегося напряжения, информационные входы переключателя подключены соответственно к входу устройства и к выходу запоминающей ячейки, управляющие его входы соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, а вход запоминающей ячейки подключен к входу устройства, второй вход экспоненциального генератора с фиксацией напряжения соединен с соответствующим выходом генератора тактовых импульсов, выход управляемого переключателя подключен к Второму входу первого компаратора..1650 твенного комитета делали изобретенийМосква, Ж, Рауш Тираж 864 овета Министро открытийая наб., д. 4/5 Заказ 2314/13ЦИИИПИ Госу 13035,Типография, пр. Сапунова,Составитель В. ЖовинскииСуханова Техред 3. Тараненко Корректор О. Тюрина