Цифровой коррелятор

Сфюэ Сфветскнк Сециапнстическик Республик(22) Заявлено 17,07.79 (21) 2798902/18-24с присоедмменивм заявки Йо -(51)М. Кл,з 6 Об Г 15/336 Государственный комитет СССР по дедам изобретений" н открытий(54 ) ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛЯО тора и выходу устройства, ко второму входу блока умножения подключен второй выход первого блока воспроизведения 21.Недостаток устроиства - малое бы- . ст родейств ие .Цель изобретения - увеличение быстродействия цифрового коррелятора.Поставленная .цель достигается.тем, что в цифровои коррелятор, содержащий блок записи, вход которого является входом устройства, а выход подключен ко входу блока памяти, первый и второй выходы которого подключены к первым входам соответственно первого и второго блоков воспроизведения сигнала, вторые входы которых подклю-чены к выходу генератора импульсов, первый выход первого блока воспроизведения сигнала подключен к третьему входу второго блока воспроизведения сигнала и к управлякщему входу интегратора, выход второго блока воспроизведения сигнала соединен с Первым входом бловыход второго блока воспроизведения сигнала соединен с первым входом блока умножения, введены сумматор и третий блок воспроизведения сигнала, три входа которого подключены со ственно к третьему выходу блока п ответИзобретение относится к измерению характеристик случайных процессов и предназначено для оперативного определения корреляционнои функции текущего стационарного случайного процес 5 са.Известен цифровои коррелятор, содержащий квантователи по уровню, на входы которых из блока памяти поступают сдвинутые на время задержки сиг 10 налы. Квантованные по уровню сигналы поступают через блок выборки во времени на блок умножения и далее на накапливающий счетчик (1.Недостаток устроиства - малое бы стродеиствие.Наиболее близким к предлагаемому является автокоррелятор, содержащий блок памяти, вход которого через блок записи подключен ко входу уст ройства, выходы. блока памяти подклю чены к первым входам первого и второго блоков воспроизведения, ко вторым входам которых подключен параллельно выход генератора импульсов, первый выход первого блока воспроизведения сигнала подключен последовательно к третьему входу второго блока воспроизведения, к одному из входов блока умножения, входу интеграти, к выходу генератора импульсови к первому выходу первого блока воспроизведения сигнала, входы сумматора соединены соответственно со вторым выходом первого и с выходом третьего блоков воспроизведения сигнала,выход сумматора подключен ко второмувходу блока умножения, выход которого соединен с информационньм входоминтегратора.Кроме того, блок воспроизведениясигнала содержит блок опроса, первыйвход которого является первым входомблока воспроизведения сигнала, а выход блока опроса является первым выходом блока воспроизведения сигнала,сумматор, блок сравнения, счетчики, 15первые входы первого и второго счетчиков объединены и подключены к первому выходу сумматора, которьй является вторым выходом блока воспроизведения сигнала, второй вход второго счетчика является вторым входомблока воспроизведения сигнала и подключен к первому входу сумматора,второи и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого счетчика и к выходу блока сравнения, который подключен к третьемувходу второго счетчика, входы блокасравнения соединены соответственно свыходами первого и второго счетчиков, выход сумматора подключен ко второму входу блока опроса,На фиг. 1 представлена структурная схема цифрового коррелятора; нафиг. 2 - структурная электрическаясхема блока воспроизведения сигнала.Входом устройства является входблока 1 записи, выход которого подключен ко входу блока 2 памяти, выходы которого подключены к первымвходам блоков 3-5 воспроизведения 40сигналов, ко вторьм входам которыхподключен параллельно выход генератора б импульсов. Второи выход блока3 воспроизведения подключен к первому входу сумматора 7. Ко второму 45входу сумматора 7 и первому входублока 8 умножения подключены выходы,соответственно, блоков 5 и 4 воспроизведения. Второй вход блока 8 соединен с выходами сумматора 7. Первый 50выход первого блока 3 воспроизведения подключен параллельно к третьимвходам блоков 4 и 5 воспроизведенияи к управляющему входу интегратора9, выход 10 которого является выходом ус т ройс тв а.Цифровой коррелятор работает следующим образом,Блок 1 э апис и осущес т вляет дискретизацию во времени входного сигналаи передачу в блок 2 памяти заданного 0объема выборки. Максимальный объемвыборки определяется емкостью блока2 памяти, Блоки 3-5 воспроиэведенияосуществляют воспроизведение в эаданнои последовательности сигналов из 65блока 2 памяти и передачу их на соответствующие входы сумматора 7 и блока 8 умножения. Обозначим текущие значения адресов сигналов выбранных блоками 3-5 воспроизведения сигнала соответственно М, 1, и. С учетом принятых обозначений сигнал, поступакщий на вход интегратора 9, после каждого цикла воспроизведения определяется в соответствии с выражением1 сх (г) щ хх 1+ х) )(1) номер цикла воспроизведения копии;номер воспроизводимой копии, равный номеру ординаты оценки корреляционной функции;значения сигналоз выбранных блоками воспроизведения 3, 4 и 5;текущие значения адресоввыбранных сигналов, причем при г = О имеем где г х,х,х к с(2) В интеграторе 9 происходит усреднение сигнала Мх (г) за время воспроизведения одной копии, т. е. н Кх = с Е 1 сх (г),(3) а число операций сложения С равно С = 2 М = й - 3При определении оценки корреляционной функции в соответствии с работой известного коррелятора м=и - 3с=и - з. где с - коэффициент передачи интегратора 9, который управляется сигналом с первого выхода блока 3 воспроизведения;й - максимальное число цикловпри воспроизведении одной копии.Можно показать, что (3) является оценкой корреляционной функции.После обработки одной выборки реализации в блок 2 памяти .иэ блока 1 записи заносится новая выборка, которая обрабатывается аналогично предыдущей, ит. д. Таким образом, на выходе устройства формируется текущее значение оценки корреляционной функции.При этом число операций умножения М: при определении одной 1-й ординаты корреляционной функции равно30 При поступлении на вход 14 очередного импульса в сумматоре 13 и в счетчик 12 заносится +1, т.е.При срабатывании блока 15 сравнения, входы которого подключены к выходам счетчиков 11 и 12, т. е. при .40 в = ), в счетчике 12 устанавливается О, а в сумматоре 13 заносится содержимое счетчика , следовательно, содержимое сумматора 13 при а) изменяется в соответствии с выражением с+)+1 Выход сумматора 13 подключен ко в соду блока 16 опроса, на вход 17 которого поступают сигналы из блока па мяти в соответствии с содержимым сумматора 13. Выбранные сигналы поступают на выход 18. Блок 16 опроса включает в себя ключи выборки адресов и усилители - формирователи, и обеспечивает параллельное считывание сигналов. При переполнении суякатора 13 сигнал переполнения поступает на вход счетчика 11, изменяя его содержимое Щ на +1 и на вход счетчика 12, устанавливая его в О, а в сумматор 13 заносится удвоенное содержимое счетчика 11, т. е. перед началом воспроизведения следующей копии К = 2 + 1. 5 Из приведенных формул следует, чтопредлагаемое устройство позволяет сократить число операций умножения вдвоепо сравнению с известным. Кроме того,как следует из (1), в одном цикле вычислений участвуют три операнда,чтосокращает в полтора раза число обращений к блоку 2 памяти.Техническая реализация устройстваможет быть. осуществлена с использованием элементов цифровой вычислительной техники. Блок 1 записи представляет собой аналого-цифровой преобразователь, блок 2 памяти является запоминающим устройством с перезаписьюи может быть выполнен.на магнитныхсердечниках или на полупроводниках.Сумматор 7 и блок 8 умножения, являясь обычными узлами цифровой вычислительной техники, могут быть выполненына интегральных схемах. В интеграторе9 предусмотрена возможность регулирования коэффициента передачи по управляющему входу,В исходном состоянии, т. е. передначалом воспроизведения первой копии,в счетчике 11.обозначим его содержимое через ) в счетчике 12 - е, в сумматоре 13 записан О, т. е. В дальнейшем работа блока 3 воспроизведения осуществляется аналогично описанной выае.Блоки 4 и 5 воспроизведения(фиг. 1) построены аналогично, эа исключением того, что изменение содержимого счетчика ) осуществляется сигналом переполнения сумматора блока воспроизведения 3. При этом в сумматор блока воспроизведения 4 заносится ), а в сумматор блока воспроизведения 5 "+1", т. е.+ 1в=1.В дальнейшем работа протекает аналогично блоку 3 воспроизведения.Использование новых элементов, сумматора и третьего блока воспроизведения,позволяет увеличить быстродействие коррелятора эа счет сокращения числа операций умножения и обращений к блоку памяти, что способствует повышению оперативности анализа случайных процессов и, как следствие, расширению частотного диапазона устройства.формула изобретения1. Цифровой коррелятор, содержащий блок записи, вход которого является входом устройства, а выход подключен ко входу блока памяти, первый и второй выходы которого подключены к первым входам соответственно первого и второго блоков воспроизведения,.сигнала, вторые входы которых подключены к выходу генератора импульсов, первый. выход первого блока воспроизведения сигнала подключен к третьему входу второго блока воспроизведения сигнала и к управляющему входу интег- . ратора, выхОд второго блока воспроизведения сигнала соединен с первым входом блока умножения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в коррелятор введен сумматор и третий блок воспроизведения сигнала, три входа которого подключены соответственно к третьему выходу блока памяти, к выходу генера" тора импульсов и к первому выходу первого блока .воспроизведения сигнала, входы сумматора соединены соответственно со вторым выходом первого и с вы- ф ходом третьего блоков воспроизведения сигнала, выход сумматора подключен ко второму входу блока умножения, выход которого соединен с информационным входом интегратора.2. Коррелятор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что блок воспроизведения сигнала содержит блок опроса, первый вход которого является первым входом блока воспроизведения сигнала, а выход блока опроса является первым выходом блока воспроиз832560 фие. 8Составитель В. Жо Редактор М. Ликович Техред 3, фанта йррект Синицка Тираж 745 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д аказ 3420/4/5 илнал ППП фйатент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ведения сигнала, сумчатор, блок сравнения, счетчики, первые входы первого и. второго счетчиков объединены иподключены к первому выходу сумматора, который является вторым выходомблока воспроизведения сигнала второйвход второго счетчика является вторымвходом блока воспроизведения сигналаи подключен к первому входу сумматора,второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу первого счетчика и к выходу блока сравйения который подключен к третьему входу второго счетчика, входы блокасравнения соединены соответственно свыходами первого и второго счетчиков, выход сумматора подключен, ковторому входу блока опроса.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Грибанов Ю. И. и др. Автоматические цифровые корреляторы. М.,