Взаимный коррелятор

959102 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликпв делам лзюеретенкй и открытий(54) ВЗАИМНЫЛ КОРРЕЛЯТОР Гееударетеелкмк кемнтет (23) Приоритет -1Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для вычисления функций взаимной корреляции и автокорреляционных функций импульсных радиосигналов в радиоизмерительных системах, в системах радиолокации и радиопеленгации.Известны коррелятор и устройство свертки, использующие в качестве основного узла аналоговые устройства на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Конструктивно они представляют собой пьезоэлектрические пластины, на рабочие поверхности которых нанесены входные преобразователи акустических поверхностных волн, между которымив пределах их апертуры наносятся съемочные электроды в виде сплошного слоя либо в виде электродной решетки. Операция перемножения осуществляется за счет нелинейности внешних полупроводниковых элементов (диодов), подклю ченных к электродам съемной решетки, либо за счет акустической нелинейности материала звукопровода. Интегрирование производится пространственным съемным электродом. Возможно осуществить вычисление функции взаимной корреляции входных сигналов с помощью подобных устройств, используя инвертор, соединенный последовательно с одним из входов устройства 1.Недостатками таких устройств являет ся относительно малая широкополосность,обусловленная эквидистантными входными преобразователями и необходимость применения значительных амплитуд сигналов в случае устройств на основе внутренней нелинейности.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором на пьезоэлектрический звукопровод нанесены входные преобразователи акустических поверхностных волн, пространственные периоды которых 15 соответствуют рабочим частотам входныхсигналов, между которыми в пределах их апертуры нанесены съемные электроды, последние через полупроводниковые диоды соединены с выходом устройства. За счет нелинейности полупроводниковых диодов осуществляется перемножение входных сигналов, а суммирование производится на общей шине, соединяющей выходы полупроводниковых диодов. В этом случае, подавая одновременно на входные преобразователи радиоимпульсы, с выхода устройства получают сигнал, пропорциональный свертке входных сигналов. Такое устройство можно использовать для определения функции взаимной корреляции исследуемых сигналов, если один из входов устройства последовательно соединить с временным инвертором, который может быть выполнен на поверхностных акустических волнах 2,К недостаткам таких устройств относится сложность определения корреляционных функций входных сигналов, так как требуется применение дополнительных электронных блоков и элементов на акустических поверхностных волнах, Кроме того, эквидистантные входные преобразователи являются относительно узкополосными и грапичивают рабочую полосу частот подобных устройств. 51 О15 ны, расстояние между электродами равно половине рабочей длины волны, преобразователи первой и второй группы акустических волн в электрические сигналы размещены в пределах апертуры излучающей 5 ч системы с противоположных сторон от нее на общем звукопроводе, выходы преобразователей звуковых волн в электрические сигналы являются выходами коррелятора,Преобразователь акустических волн в электрические сигналы выполнен в виде двух электродов соответственно Ш-образной и 1-образной формы, причем выступы Цель изобретения - упрощение при определении функций взаимной корреляциивходных радиосигналов,Поставленная цель достигается тем, чтово взаимный коррелятор выполненный в видепьезоэле,три ческого пластинчатого звукопровода с нанесенным на его боковые грани 25акустическим поглотителем, содержащийпервый и второй преобразователи электрического сигнала в акустические волныс различным пространственным переходом,входы которых являются соответственнопервым и вторым входами устройства, меж- зоду первым и вторым преобразователямиэлектрического сигнала в акустическиеволны в пределах их апертуры размещеныпроводящие полоски, соединенные с катодом соответствующего умножающего диода,35введены первая и вторая группы преобразователей акустических волн в электрические сигналы, группа нагрузочных резисторов и излучающая система, выполненнаяв виде веерообразно расходящихся электродов, каждый из которых соединен с ано Одом соответствующего диода и первым контактом нагрузочного резистора, вторыеконтакты которых соединены с шиной нулевого потенциала, причем ширина электродов излучающей системы и преобразователей акустических волн в электрические45сигналы равна четверти рабочей длины вол 1-образного электрода размещены в зазорах между выступами Ш-образного электрода, причем 1 -образный электрод подключен к шине нулевого потенциала.На чертеже схематически показана конструкция аналого-вычислительного устройстВа.Схема устройства. содержит пьезоэлектрический пластический звукопровод 1, преобразователи 2, 3 электрического сигнала в акустические волны, проводящие полоски 4, полупроводниковые диоды 5, излучающую систему 6 - преобразователи 7 акустичеси 4 х волн в электрический сигнал, акустический поглотитель 8, группу загрузочных резисторов 9,Взаимный коррелятор состоит из звуко- провода 1, на рабочей поверхности которого размещены входные веерообразные преобразователи 2 и 3, В пределах апертуры преобразователей расположены проводящие, полоски 4, которые через полупроводниковые диоды 5 соединены с соответствующими электродами излучающей системы 6, которая выполнена веерообразной, причем пространственный период, т, е. расстояние между соседними электродами, равен разности пространственных периодов входных преобразователей. По обе стороны от веерообразной излучающей системы под входными преобразователями друг под другом размещены преобразователи 7, предназначенные для считывания выходного сигнала. Для устранения отражений от торцов звуко- провода служит акустический поглотитель 8.В том случае, когда на преобразователь 2 подается радиосигнал длительностью 0,1 - 20 мкс, то за счет частотно-избирательных свойств веерообразного преобразователя распределение акустического поля в пределах апертуры преобразователя оказывается пропорциональным спектру входного сигнала, т. е, веерообразный преобразователь осугцествляет пространственное разделение частотных составляющих входного сигнала.Таким образом, при одновременной подаче на преобразователи 2 и 3 радиосигналов с несущими частотами, соответствующими пространственным периодам преобразователей, на каждой проводящей полоске возникает сигнал, пропорциональный спектрам входных сигналов, За счет нелинейности полупроводниковых диодов 5 производится операция перемножения, и так как пространственный период излучающей 6 системы равен разности пространственных периодов преобразователей 2 и 3, то излучающей системой 6 после перемножения выделяется сигнал на разностной несущей частоте входных сигналов. Излучающая система 6 осуществляет преобразование Фурье от сигнала, пропорционального произведению комплексно-сопряженных спектров входных сигналов. Результат этой операции510 15 Формула изобретения Й:агсСд 2.,2 Х) 55 считывается преобразователями 7. Это позволяет осуществить над входными сигналами преобразование и, таким образом, получить функцию взаимной корреляции входных радиоимпульсов.Геометрические размеры преобразователей и излучаюцей системы определяются из следующих соображений,Преобразователи характеризуются расстоянием между соседними электродами, шириной электродов и их длиной, Для устройств на ПАВ эти размеры связаны с длиной волны на рабочей частоте, т. е. с ЬВ =то= - дщ-, где Ат,дв - длина поверхностной акустической волны в материале звукопровода; УВ - скорость ПАВ в материале звукопровода; , - рабочая частота устройства. В первом приближении можно сказать, что расстояние между соседними электродами преобразователей (половина пространственного периода преобразователей) равно половине длины поверхностной волны на рабочей частоте устройства - ф. Для преобразователей оно линейно меняется от - - до - н-, где Льи Л длина поверхл- Л2 нностнои волны соответственно на верхней и нижней частотах полосы пропуска ния устройства. Ширина электродов преобразователей и излучающей системы выбирается равной Ло, Длина электродов преобразователей (апертура) для устройств на ПАВ обычно составляет 50 в 1 Л,. Все электродные.структуры в устройствах на ПАВ обычно изготовляются методом фотолитографии, причем толщина металлизации составляет 0,1 - 0,3 мкм и ее влиянием на технологичес кие характеристики устройств на ПАВ пренебрегают.Численные величины углов раскрыва преобразователей и излучающей системы зависят от конкретных параметров устройства, В общем случае половина угла раскрыва преобразователей 6 (угла, образованного продолжением боковых сторон крайних электродов преобразователей) определяется выражением где Е - протяженность низкочастотной часчти (основания) веерообразного преобразователя в направлении распространения ПАВ;1.В - протяженность высокочастотнойчасти (верхнего основания) веерообразного преобразователя в томже направлении;0 - апертура преобразователя,Для конкретного примера реализации устройства с параметрами 1 о = 10 мГц, Ы = 7 мГц с учетом того, что каждый преобразователь содержит по 20 электродов, величина углапри апертуре преобразователей 15 мм составляет 8. Для 20 25 30 35 40 45 50 излучающей системы, содержащей 00 элементов, угол раскрыва составляет 39. В предложенном устройстве ширина рабочих частот может достигать 70/, от сред. ней частоты полосы пропускания, т. е. 7 мГц при средней частоте 1 О мГц, кроме того, исключая выходные электродные считывающие усилители, необходимые для компенсации потерь преобразования электромагнитной энергии радиосигналов в акустическую, само устройство представляет собой твердотельный модуль, для изготовления которого применима стандартная технология фотолитографии. 1. Взаимный коррелятор, выполненный в виде пьезоэлектрического пластинчатого звукопровода с нанесенным на его боковые грани акустическим поглотителем, содержащий первый и второй преобразователи электрического сигнала в акустические волны с различным пространственным периодом, ВХОДЫ КОТОРЫХ ЯВЛЯК)ТСЯ СООТВЕТСТВЕННО гервым и вторым входами устройства, между первым и Вторым преобразователямн электрического сигнала В акустические золны в пределах их апертуры размещены проводящие полоски, соединенные с катодом соответствующего умножающего диода, отличающийся тем, что, с цельк упрощения устройства, введены первая и вторая группы преобразователей акусп 1 ческих Волн в электрические сигналы, группа нагрузочнь 1 х резисторов и излучающая система, выполненная в виде веерообразно расходящихся электродов,каждый нз которых соеди нен с анодом соответствующего диода и первым контактом нагрузочного резистора, вторые контакты нагрузочных резистороь соединены с шиной нулевого потенциала, причем ширина электродов излучающей системы и преобразоватслей акустических волн В электрические сигналы рави четверти рабочей длины волны, расстояние между электродами равно половине рабочей длины волны, преобразовател и первой и второй группы акустических волн в электрические сигналы размещены в пределах апертуры излучающей системы, с противоположных сторон от нее на общем в звукопроводе, выходы преобразователей звуковых волн в электрические сигналы являются выходами взаимного коррелятора. 2, Коррелятор по и. 1, отличающийся тем, что преобразователь акустических волн в электрические сигналы выполнен в виде двух электродов, соответственно Ш-образной и 1-образной формы, причем выступы -образного электрода размещены в зазорах между выступами Ш-образного элект959102 ароши рода, причем С -образный электрод соединен с шиной нулевого потенциала. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСостави Техред А Тираж 7 ударстве изобре Ж - 35 ент, г. Редактор О. КолесниковЗаказ 6795/67ВНИИПпо113035, Мфилиал ППП И Гос делам оскваПат 1. Патент США3770949,кл. б 06 б 9/00, опублик. 1973.2. Каринский С. С. Устройство обработки сигналов на ультразвуковых поверхностных волнах. М., Сов, радио, 1975, с. 105,тель В. Жовинский, Бойкас Корректор М31 Подписноенного комитета СССРтений и оз крытийРаушская наб., д. 4/5Ужгород, ул, Проектная, 4