Цифровой автокоррелятор

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ(22) Заявлено 140180 (21)2869 б 70/18-24с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОПубликоваио 070981,бюллетень ИВЗЗДата опубликования описания 07.0981 Союз Советских Социалистических Республики,862158 РЦМ. Кд.ф С Об Г 15/ЗЗб Государственный комитет СССР ао дедам изобретений и открытий) Заяви Московский ордена электротехнич удового К ий инстит связй 54) ЦИФРОВОЙ АВТОКОРРЕЛЯТОР тся к области и и может быть ствах цифровой ляторы ующие раэ я корре- различномости от ли иная ляционя соответен 15 Изобретение относи вычислительной техник использовано в устрой обработки сигналов.Известны цифровые корре и автокорреляторы, реализ личные алгоритмы построени ляционных Функций сигналов го вида. При этом в зависи алгоритма реализуется та и точность определения корре ной функции и предъявляютс ствующие требования к элем базе. Для повышения точности при заданном времени анализа применяются алгоритмы, представлякюие собой модификации известных релейного и модульного алгоритмов. 20Известен многоканальный цифровой коррелятор, повышение точности в ко" тором достигается эа счет введения дополнительных линий задержки и формирования в первом алгоритме суммы 25 модулей двух сигналов, а во втором - разности между суммой и разностью модулей 1Недостатком устройства являются отсутствие возможности проводить ЗО обработку непосредственно высокочастотного узкополосного сигнала,Ваиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является коррелятор 2 , предназначенный для определения огибающей корреляционной функции высокочастотных процессов. Коррелятор содержит зри параллель-. ные цепи, состоящие из включенных по. следовательно блоков умножения, филь ров нижних частот и временных кванте вателей, причем вторые входы первого и третьего блоков умножения соединены с выходом генератора опорного напряжения, а второй вход второго блока умножения соединен с выходом фазовращателя, вход которого соединен свыМодом генератора опорного напряжения. Выходы квантователей соединены с первыми входами первого и второго вычислительных блоков полярного коррелятора, вторые входы которых соединены с выходом линии задержки, вход которой соединен с выходом третьего квантователя, Управление работой коррелятора производится с помощью генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к вторым входам кваитователей и к входуфаэосдвигающей цепи, выход которойподключен к второму входу временного. квантователя.Описанный коррелятор предназначендля определения огибающей Функциикорреляции двух узкополосных сигналов, один иэ которых имеет симметричный спектр, а другой - произвольный.Недостатком описанного коррелятора является невозможность его использования для определения функции авто- окорреляции сигнала с асимметричнымспектром, Действительно, как известно, для вычисления функции автокорреляции входы коррелятора должныбыть запараллелены, что,невоэможносделать в корреляторе-прототипе, поскольку у него по сигналу УЬ) двавхода, а по сигналуХМ только один,так как сигнал ХЬ) обладает симметричным спектром,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей засчет анализа узкополосных процессов- ассимметричным спектром.Поставленная цель достигается тем,что в цифровой автокоррелятор, содер- джащий первый и второй блоки умножения,первые входы которых объединены иявляются входом автокоррелятора, авторые входы подключены соответственно к выходу генератора опорного напряжения и Фаэовращателя, вход которогосоединен с выходом генератора опорного напряжения, выходы первого и второго блоков умножения через соответствующие Фильтры нижних частот подключены к информационным входам соответствующих квантователей, управляющие выходы которых соединены свыходом генератора тактовых импульсов, выход первого квантователя со единен с входом первой линии задержки, выход которой соединен с первымивходами третьего и четвертого блоков умножения, второй вход четвертого блока умножения соединен с выходомвторого квантователя, введены вторая 4линия задержки пятый, шестой, седьмойи восьмой блоки умножения, два блоказадания констант, два блока суммирования, блок вычитания, два блока накопления, выходы которых соединены спервыми входами седьмого и восьмогоблоков умножения, вторые входы которых соединены с выходами .соответствующих входов блоков задания констант. ВыходЫ седьмого и вссьмОгоблоков умножения подключены к соот- Иветствующим входам первого блокасуммирования, Выход второго квантователя соединен с входом второй линии задержки, с первым входом пятого блока умножения. Выход первого щквантователя соединен с вторым входом третьего блока умножения и спервым входом шестого блока. умножения. Выход второй линии задержкиподключен к вторым входам пятого и шестого блоков умножения, Входывторого блока суммирования подключены соответственно к выходам третьегои пятого блоков умножения, Входыблока вычитания соединены соответственно с выходами четвертого и шестого блоков умножения, Входы первогои второго блоков накопления подключены соответственно к выходам второго блока суммирования и блока вычитания,На чертеже показана функциональная схема автокоррелятора,Автокоррелятор содержит блок 1умножения, генератор 2 опорного напряжения, фазовращатель 3, блок 4умножения, фильтр нижних частот 5,генератор тактовых импульсов б,Фильтр нижних частот 7,квантователи;8, 9 и линии задержки 10, 11,Выход генератора 2 соединен с вторым входом блока 1 умножения и с входом фаэовращателя 3, выход которогосоединен с вторым входом блока .умножения 4. Выход генератора 6 соединенс вторым входом квантователей 8 и 9,Выход квантователя 8 соединен с первым входом блока умножения 12, выходкоторого соединен со входом блока 13суммирования, второй выход которогосоединен с выходом блока 14 умножения, Выход квантователя 9 соединен спервым входом блока 14 умножения и свторым входом блока 15 умножения,Выход первой линии задержки 10 соединен с вторым. входом блока 12 умножения и с первым входом блока 15 умножения, Первый вход блока 16 вычитания соединен с выходом блока 15 умножения, а второй вход - с выходомблока 17 умножения,В автокорреляторе используютсяблок 18 задания констант, блок 19накопления, блок 20 умножения, другой блок 21 задания констант второй блок 22 накопления, Первые входы блоков 20 и 23 умножения соединены с вйходами блоков накопления 19и 22. Выходы первого и второго блоков задания констант 18 и 21 соединенй с вторыми входами блоков 20 и23 умножения. Входы второго блока 24суммирования соединены с выходамиблоков 20 и 23 умножения.Автокоррелятор работает следующимобразом.На первые входы устройств умножения 1 и 4 подается входной узкополосный сигнал с ассимметричным спвктромЦЦ= аИ,)соъ 1 а,+ЧЮ 1;а на вторые входы - напряжения с генератора 2 непосредственно и через; фазовращатель 3 в виде со 9 мъЬ и 51 щоФ,В результате умножения сигнала и последующей фильтрации на выходеформула изобретенияЦиФровой автокоррелятор, содер- .жащий первый и второй блоки умноже,ния, первые входы которых объединеныи являются входом автокоррелятора,а вторые входы подключены соответственно к выходу генератора опорного напряжения и .Фазовращателя, входкоторого соединен с выходом гене"ратора опорного напряжения, выходыпервого и второго блоков:умножениячерез соответствующие Фильтры нижнихчастот подключены к информационнымвходам соответствующих квантователей, управлякщие входыкоторых соединены с выходом генератора тактовыхимпульсов, выход первого квантователя соединен со входом первой линиизадержки, выход которой соединен спервыми входами третьего и четвертого блоков умножения, второй входчетвертого блока умножения соединенс выходом второго квантователя, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения Функциональных возможностей за счет анализа узкополосныхсигналов с асимметричным спектром,в коррелятор введены вторая линиязадержки, пятый, шестой, седьмойи восьмой блок умножения, два блока задания констант, два блока суммирования, блок вычитакия, два блока накопления, выходы которых соединены с первыми входами седьмого ивосьмого блоков умножения, вторыевходы которых соединены с выходамисоответствующих блоков задания констант, выходы седьмого и восьмогоблоков умножения подключены к соответствующим входам первого блокасуммирования, выход второгО квантователя соединен с входом второй линии задержки, с первым входом пятогоблока умножения, выход первого квантователя соединен с вторым входомтретьего блока умножения и с первымвходом шестого блока умножения, выход второй линии задержки подключен к вторым входам пятого и шестогоблоков умножения, входы второго блока суммирования подключены соответственно к выходам третьего и пятогоблоков умножения, входы блока вычитания соединены соответственно с выходами четвертого и шестого блоковумножения, входы первого и второгоблоков накопления подключены соответственно к выходам второго блока суммирования к блока вычитания .Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетЕльство СССРР 460544, кл, 0 06 Г 15/"419742. Грйбанов.Ю, Й, и др. АвтоматиЧеские цифровые корреляторы, МЭнергия", 1971, с.41 (прототип),На выходах блоков 12, 14,. 13, 17 умножения получаем соответственно 10 произведения аа,аС, а.9 г,ас ассае огсз,.фильтров 5 к 7 получаем сигналы в виде с 18) ЙиИ 6) и а(ОсоеЧ(Ц. Сигналы квантуютсяв квантователях 8 и 9 и поступают на дальнейшую обработку в дискретном виде, На выходе линий задержки 10 к 11 получаем сигнал, ; задержанный на величинуаС(6 ь)миЩ-г) оса нам-ъ)соьчй,-г):аг сс" где а 1 О: о; е 1 и Я Ь) 9; созМЮ:ЕНа выходе первого устройства сложения13 и устройства вычитания 16 получим сумму и разность этих произведений.азц с +ассь с с,оса, з-с 3 5 а с" 25В блоках накопления 19 и 22 полученные сумма и разность интегрируются,а затем умножаются в устройствах умножения 20 и 23 на константы совюоси,ииаоС, выработанные блоками 18 и . 3 О21. В результате на их выходах получаются синусоидальная и косинусоидальная составляющие одного отсчета Функции автокорреляций ь(г), определяемой выражением враг) Мт ГГаассс.++-"ад сь -аа .вссачиасТПолученные составляющие поступаютво второе устройство сложения, с выхода которого получают Функцию авто. с 40корреляции,Предлагаемый цифровой автокоррелятор позволяет в отличие от известных проводить анализ узкополосных сигналов с асснметричныч спектРом без , 45переноса спектра в низкочастотнуюобласть. При этом быстродействиедискретных элементов, с помощью которых реализуется автокоррелятор,определяется только шириной спектраи не зависит от несущей частоты,50Применение описанного автокоррелятора в устройствах корреляционносПектральной обработки сигналов сасскмметричным спектром различноговида позволит улучшить их характеристики За счет упрощения оборудованкя, производящего аналоговую обработку, а также эа счет снижениянеобходимого быстродействия дискрет,ных элементов, В результате онк мо- Щ;гут быть использованы для обработкисигналов в системах радиосвязи, вдопплеровских системах, в радиоастрономии, спектроскопии и т,дкоторые в настоящее время находят применение в оборонной технике, народном хозяйстве и в научной аппаратуре.862158 Составителв В. ЖовинскийРедактор Л, Утехина Техред.и. Рейвес КорректорГ, Решетни 4 Тираж 745 П ВНИИПИ Государственного комитпо делам изобретений и отк 3035, Москва, Ж, Рауыская н одписно та СССрытий беф б 14 4 лиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4