Коррелометр

) 4 С 06 С 7/19 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ СПИ ИЗОБРЕТЕН У Л о-исследоваий институт магии анин У ик. 19 ство С /10, 1 117 0 4) КО 7) Из ке ия изм РЕЛОМЕТРбретение относится к автома иотехнике ния компл предназначено ксной функции слабых радиовзаимносигналов радиочайных орреляции может быт ользова строномии ри изучении слуспределенных ах и т.д, Иэобсширить класс ет выделения брации вьных сист оле тениешаемых оэволяет рзадач за с одуля комп лексн ункции взаим корреля К АВТОРСКОМУ СВИ(71) Горьковский научтельский радиофиэичес(56) Патент Великобрикл. С 06 С 7/19, опублАвторское свидетелУ 512583, кл. Н 04 В квадратурных компонен функции взаимной корреляции интенсивностей и расширить функциональные воэможности за счет нормированиявыходных параметров. Введение в коррелометр фазовращателя, фильтра низкой частоты, фазового детектороа,квадратурного фаэовращателя, синхронного детектора, двух интеграторов,двух смесителей, сумматора, амплитудного детектора, трех полосовых усилителей, а также трех квадраторов,трех дополнительных усилителей промежуточной частоты и дополнительногополосового усилителя и смесителяпозволяет выделить квадратурные компоненты и модуль комплексной функциивзаимной корреляции и функции взаимной корреляции интенсивностей, введение в коррелометр полосового усилителя с регулируемым коэффициентомусиления, двух дополнительных фильтров низких частот, двух синхронныхдетекторов и двух амплитудных детекторов позволяет нормировать выходныепараметры. 3 з.п, ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено дляизмерения комплексной функции взаимной корреляции слабых радиосигналови может быть использовано в радиоастрономии, при изучении случайных вибраций в распределенных колебательных системах и т.д,Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счетвыделения квадратурных компонент имодуля комплексной функции взаимнойкорреляции, функции взаимной корреляции интенсивностей и расширение функциональных воэможностей засчет нормирования выходных параметров.На фиг,1-4 схематически изображенкоррелометр. 20Коррелометр (фиг,1) содержитприемные каналы 1 и 2. Приемные каналы включают соответственно смеситель3, усилитель 4 промежуточной частоты,гетеродин 5 и смеситель 6, усилитель 257 промежуточной частоты, гетеродин 8.Коррелометр также содержит смеситель9, полосовой усилитель 10, фазовращатель 11, квадратурный фазовращатель 12, перемножитель 13, полосовойусилитель 14, синхронные детекторы15 и 16, интеграторы 17 и 18, смесители 19 и 20, полосовые усилители21 и 22, сумматор 23, полосовой усилитель 24, амплитудный детектор 25,фазовый детектор 26 и фильтр 27 низкой частоты.Коррелометр по фиг.2 по сравнениюс коррелометром по фиг.1 дополнительно содержит квадратор 28, усилитель 4029 промежуточной частоты, квадратор30, усилитель 31 промежуточной частоты, квадратор 32 и полосовой усилитель 33.Коррелометр по фиг.3 по сравнениюс коррелометром по фиг.1 дополнительно содержит квадратор 28, усилитель29 промежуточной частоты, квадратор30, усилитель 31 промежуточной частоты, полосовой усилитель 34 и смеситель 35 В коррелометр по фиг,4 по сравнению с коррелометром по фиг,1 дополнительно введены усилитель 36 с регулируемым коэффициентом усиления,55 амплитудные детекторы 37 и 38, синх ронные детекторы 39 и 40 и фильтры 41 и 42 низкой частоты.Гетеродины 5 и 8 настроены соответственно на частоты Г, Г,о Рв 7 о где Г - центральная часть спектравходных сигналов;Р,Р - соответственнорасстройкичастот гетеродинов 5 и 8от частоты й, .Центральные частоты Г, Г полоспропускания усилителей 4 и 70 11 4 0Центральные частоты Г, Г полоспропускания усилителей 29 и 31 Центральная частота полосы пропускания усилителей 33 и 34 й = 2 Р. В коррелометре по фиг.2 центральная частота полосы пропускания усилителей 14, 21, 22 и 24 равна 2 Р, В коррелометре по фиг.3 центральная частота полосы пропускания усилителей 14, 21, 22 и 24 равна Р. Квадратурный фазоврап 1 атель 12 выполнен частоточувствительным. Гетеродин 5 выполнен перестраиваемым по частоте,Коррелометр работает слудующим образом.На входы приемных каналов 1 и 2 поступают сигналы Ч, (с) =Асоя Ч (е)"А (С) соз г 2 Г+, 12 о + Р где А,(С), А (Т) амплитуды сигналов на входах приемных каналов; центральная частота спектров сигналов на входах приемных каналов 1 и 2;фазы сигналов на входах приемньм каналов 1 и 2= гг Центральная частота полосы пропускания усилителя 1 О06609.4где А , А (с) - амплитуды сигналовна входах приемннхканалов 1 и 2;,К1 Н (С) - фазы сигналов навходах приемныхканалов 1 и 2;в постоянн времениинтеграторов 17(О и 18;ду -сдвиг по фазе, вносимый фазовращателем 11,Сигналы, несущие информацию о квад 15 ратурных компонентах комплекснойфункции взаимной корреляции с выходовинтеграторов 17 и 18, поступают навходы соответствующих смесителей 19и 20. На опорный вход смесителя 19поступает сигнал с выхода фазовращателя 11,на опорный вход смесителя 20поступает сигнал с вьмода квадратурного фаэовращателя 12. Смесители 19и 20 обеспечивают перенос спектранизкочастотных сигналов, несущих информацию о квадратурных компонентахкомплексной функции взаимной корреляции, на частоту Р ы (Р Р ( ю ( 20 амплитуды А (С)АЭтот сигнал усиливается полосовым усилителем 14 и поступает на информационные входы синхронных детекторов 15 и 16. На опорные входы сикх ронных детекторов 15 и 16 поступают опорные сигналы, которые формируют ся следующим образом.Смеситель 9 осуществляет преобразование сигналов гетеродинов 5 и 8 в сигнал раэностной частоты: Р=(Р,После полосового усилителя 10 сиг нал разностной частоты Р поступает на вход фазовращателя 11, который вносит в этот сигнал сдвиг по фазе Щ, За счет этого обеспечивается симметрирование сигналов гетеродинов 5 и 8 40 по фазе.Сигнал с выхода перестраиваемого фазовращателя 11 поступает на опорный вход синхронного детектора 15 и на вход квадратурного фазовращателя 45 ,12, выходной сигнал которого является опорным для синхронного детектора 16.Синхронные детекторы 15 и 16 и интеграторы 17 и 18 осуществляют вьг деление квадратурных компонент комплексной функции взаимной корреляции сигналов. При этом сигналы . на первом и втором вьжодах коррелометра имеет в лП (е) А (г.) А (с) 553 14Смесители 3 и 6 и гетеродины 5 и 8осуществляют преобразование соответ.ствующих входных сигналов в сигналыпромежуточных частот Р =Г - Г ф Р Г -Гю 1 о 2 э где Г Г - частоты сигналов соответственно гетеродинов 5 и 8.После усиления в усилителях 4 и 7 промежуточной частоты сигналы частот Р Р поступают на входы пере- множителя 13, который осуществляет выделение сигнала на разностной час- тоте е ( Р - РПолосовые усилители 21 и 22 обеспечивают усиление сигнала на разностной частоте Р.Сумматор 23 осуществляет . суммирование выходных сигналов полосовых усилителей 21 и 22. В результате на выходе сумматора 23 формируется сигнал разностной частоты Р. Этот сигнал, усиленный полосовым усилителем 24 и продетектированный амплитудным детектором 2 Ъ, несет информацию о модуле комплексной функции взаимной коооеляции входных сигналов Сигналы частоты Р с выходов фазо вращателя 11 и квадратурного фазовращателя 12 поступают на входы фазового детектора 26, выходной сиг нал которого, пропорциональный отклонению ДР раэндстной частоты Р от номинального значения частоты Рн настройки квадратурного фазовращателя 12, поступает через фильтр 27 на управляющий вход гетеродина 5, Частота гетеродина 5 изменяется таким образом, что раэностная частота сигнала с выхода смесителя 9 приводится1406609 где Ео иА(е) А (С) 2 Р = 2/Р 1-Р/,55 к частоте Р настройки частоточувствительного квадратурного фазовращателя 12. При этом обеспечивается стабилизация разностной частоты гетеродинов 5 и 8, а также точно выполняется условие ортогональности квадратурных компонент комплексной функции взаимной корреляции.Коррелометр по фиг.2 работает сле дующим образом. Смесители 3 и 6 и гетеродины 5 и 8 осуществляют преобразование соответствующих входных сигналов в сигналы промежуточных частот 15 Р Г-ГР 1-Г О 1) 2 О 1) центральная частота спект ров сигналов на входах 20 приемных каналов 1 и 2 частота сигналов соответственно гетеродинов5 и 8;частота отстройки соответ ственно гетеродинов 5 и 8от частоты Еь. Эти сигналы усиливаются соответствующими усилителями 4 и 7 промежуточной30 частоты и поступают на входы квадраторов 28 и 30, Квадраторы 28 и 30 осуществляют преобразование входных сигналов частот Р Р в сигналы удвоенных частот 2 Р и 2 Р, которые затем усиливаются соответствующими усилителями 29 и 31 промежуточной частоты и поступают на входы пере- множителя 13, Перемножитель 13 осуществляет выделение сигнала разностной частоты, равной40 амлитуды А (Т) А .Этот сигнал усиливается полосовым усилителем 14 и поступает на сигнальные входы синхронных детекторов 15 и 16. Сигналы, поступающие на опорные входы синхронных детекторов 15 и 16, формируются следующим образом.1Смеситель 9 осуществляет преобразование сигналов гетеродинов 5 и 8 в сигнал частоты Этот сигнал усиливается полосовым усилителем 1 О и поступает на вход квадратора 32, который преобразует сигнал частоты Р в сигнал частоты 2 Р,Сигнал частоты 2 Р, усиленный полосовым усилителем 33, поступает на вход фазовращателя 11, который вносит в этот сигнал сдвиг по фазе В у, Сигнал с выхода фазовращателя 11 поступает на опорный вход синхронного детектора 15 и на вход квадратурного фазовращателя 12, выходной сигнал которого является опорным для синхронного детектора 16.Работа блоков 15-27 в коррелометре по фиг.2 осуществляется аналогично работе этих блоков в коррелометре по фиг.1 На первом и втором выходах коррелометра по фиг.2 выделяются сигналы, несущие информацию о квадратурных компонентах комплексной функции взаимной корреляции интен- сивностей пе) Ае) А Й) соя2 р,е)- 2 Ч И) - д 43 Л Б(с) "А 1 А зп2 Ч,2 Ч,(с) -ЛМ 31Сигнал на третьем выходе коррелометрапо фиг,2 несет информацию о модулекомплексной функции взаимной корреляции интенсивностей Работа коррелометра по фиг.3 осуществляется аналогично работе коррелометра по фиг.2 с тем отличием, что работа блоков 14 - 27 осуществляется на разностной частоте Р. Для этого сигнал с выхода перемножителя 13 усиливается на частоте 2 Р полосовым усилителем 34 и переносится на раэностную частоту Р смесителем 35.В коррелометре по фиг.4 сигнал с выхода сумматора 23 поступает на вход полосового усилителя 36 с регулируемым коэффициентом усиления, который обеспечивает усиление этого сигнала на частоте Р с нррмирующим управлением по амплитуде. Уровень нормирования определяется амплитудой сигнала, при которой начинает сбрасывать система автоматического регулирования усиления, состоящая иэ полосового усилителя 36 и амплитудного7 1406609 жетектора 37, Выходной сигнал полосо- к ваго усилителя 36, продетектированный т амплитудным детектором 38, пропорцио- т калек модулю нормированной комплекс- и 5 нои функции взаимной корреляции сиг- х наловБ -а 10 где а - условный уровень, принятый за единицу измерения.За счет выделена нормированного модуля комплексной функции взаимной корреляции обеспечивается воэмож ность обнаружения слабых корреляционных зависимостей между двумя входными сигналами. Кроме того, обеспечивается установление наличия этих зависимостей при ослаблении влияния 20 федингов, а также устраняется влияние флуктуаций фазы комплексной функции взаимной корреляции.Сигнал частоты Р, несущий информацию о модуле нормированной комплекс.25 ной функции взаимной корреляции, поступает на сигнальные входы синхронных детекторов 39 и 40, на опорные Входы которых поступают сигналы соответственно с выходов фазовраща теля 11 и квадратурного фазовращателя 12. Выходные сигналы синхронных детекторов 39 и 40, прошедшие через соответствующие фильтры 41 и 42 нижних частот, несут информацию о квад 35 ратурных компонентах нормированной комплексной функции взаимной корреля- ции 40 лЦ= асоэ Ч, - г,(С) - Д Чф 7иЦ 9 - а эмап- СР,(Е) - ДМЗ Формула изобретения 451. Коррелометр, содержащий два приемных канала, каждый из которых состоит из усилителя промежуточной частоты, гетеродина и смесителя, информационный вход которого в каждом приемном канале является соответствующим информационным входом коррелометра, а выход каждого смесителя соединен с входом соответствующего усилителя промежуточной частоты своего при 55 емного канала, третий смеситель, входы которого объединены соответственно с опорными входами смесителей первого и второго приемных каналов и подличены соответственно к ныходам гееродинов приемных каналов, выходретьего смесителя соединен с входомерэого полосового усилителя, а эьгоды первого и второго усилителей промежуточной частоты приемных каналов подключены соответственно к первому и второму входам перемножителя, выход которого соединен с входом второго полосового усилителя, выход которого подключен к информационному входу первого синхронного детектора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач"эа счет выделения квадратурных компонент и модуля комплексной функции взаимной корреляции, он содержит фаэовращатель, фильтр низкой частоты, фазовый детектор, квадратурный фаэовращатель, второй синхронный детектор, первый и второй интеграторы, четвертый и пятый смесители, сумматор, амплитудный детектор, третий, четвертый и пятый полосовые усилители, при этом выход первого полосового усилителя соединен с входом фазовращателя, выход которого подключен к первому входу фазового детектора, опорным входам первого синхронного детектора и четвертого смесителя и к входу квадратурного фаэовращателя, выход которого подключен к опорным входам второго синхронного детектора, пятого смесителя и к второму входу фазового детектора, выход которого через фильтр низкой частоты соединен с управляющим входом гетеродина первого приемного канала, информационный вход второго синхронного детектора соединен с выходом второго полосового усилителя, выходы первого и второго синхронных детекторов подключены соответственно к входам первого и второго интеграторов, выходы которых являются соответственно выходами квадратурных компонент комплексной функции взаимной корреляции коррелометра и соединены с информационными входами соответственно четвертого и пятого смесителей, выходы которых серез соответствующие третий и чет вертый полосовые усилители подключены соответственно к первому и второму входам сумматора, выход которого через пятый полосовой усилитель соединен с входом амплитудного детектора, выход которого является выходом модуля комплек -14066 40 оной функции взаимной корреляции.2. Коррелометр по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет выделения квадратурных компонент и модуля комплексной функции взаимной корреляции интенсивностей, выход усилителя промежуточной частоты первого приемного канава через введенные последовательно соединенные первый квадратор и первый дополнительный усилитель промежуточной частоты подключен к первому вхо 1 у15 перемножителя, выход усилителя промежуточной частоты второго приемного канала через вновь введенные последовательно соединенные второй квадратор и второй дополнительныи усилитель 2 промежуточной частоты подключен к второму входу перемножителя, выход первого полосового усилителя через вновь введенные последовательно соединенные третий квадратор и дополнительный 25 полосовой усилитель подсоединен к входу фазовращателя.3, Коррелометр по п,1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью выделения квадратурных компонент и модуля комплексной функции взаимной корреляции интенсивностей, выход усилителя промежуточной частоты первого при-. емного канала через введенные последовательно соединенные первый квадра 35 тор и первый дополнительный усилитель промежуточной частоты подключен к первому входу перемножителя, выход усилителя промежуточной частоты второго приемного канала через вновь введенные последовательно соединен ные второй квадратор и второй дополнительный усилитель промежуточной частоты подключен к второму входу перемножителя, выход которого через вновь введенные последовательно сое 09 10диненные дополнительные полосовой усилитель и смеситель соединен с входом второго полосового усилителя, второй вход дополнительного смесителя соединен с выходом первого полосового усилителя.4. Коррелометр по пп,1 - 3, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет нормирования выходных параметров, он содержит полосовой усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, первый и второй допол нительные фильтры низких частот, дополнительные первый и второй синхронные детекторы, дополнительные первый и второй амплитудные детекторы, при этом информационные входы первого и второго дополнительных синхронных детекторов и входы первого и второго дополнительных амплитудных 1 етекторов подключены к выходу полосового усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, информационный вход которого соединен с выходом сумматора, а вход управления коэффи. циентом .усиления соединен: с выходом первого дополнительного амплитудного детектора, опорные входы первого и второго дополнительных синхронных детекторов подключены к выходам соответственно фазовращателя и квадратурного фаэовращателя, а выходы первого и второго дополнительных синхронных детекторов подключены к входам соответственно первого и второго дополнительных фильтров низких частот, выходы которых являются соответственно выходами нормированных компонент комплексной функции взаимной корреляции коррелометра, а выход второго дополнительного амплитудного детектора является выходом нормирован. ного модуля коррелометра комплексной функции взаимной корреляции.1406 б 09 Составитель Э,СечинаТехред Л,Сердюкова Редактор Э,Слиган Корректор М. Максимишинец Тираж 704 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 г