Однородный спектро-коррелометр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оо 970382(22) Заявлено 06. 04. 81(21) 3275385/18-24с присоединением заявки Ио(23) ПриоритетОпубликовано 30.10.82Бюллетень М 40Дата опубликования описания 30. 10. 82 Р 1 М К з С 06 Е 15/336 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторыизобретен В. И. Якименко, А. Ф, Бульбанюк,. А, П. Р и Н. В. ПопенкоЛенинградский ордена Ленина электроте им. В, И. Ульянова. (Ленина)(71) Заявитель 54) ОДНОРОДНЫЙ СПЕКТРО-КОРРЕЛОМЕТР изи- ычис 15 20 олич ест х устИзобретение относится к специалрованным средствам иэмерительно-влительной техники, предназначенным,для исследований вероятностеристик сигналов, испольэустройствах распознавания,в радиофизике, океанологииобластях.Известен однородный спектро-коррелометр, содержащий последовательно соединенные идентичные блоки обработкипервого типа и два блока обработкивторого типа, включенные на входе процессора и на выходе последнего блокаобработки первого типа, а выходы второго блока обработки второго типа соединены с входами запоминающего устройства произвольного доступа, управляющий вход которого соединен с бло"ком опроса, причем каждый блок обработки содержит арифметическое устройство и три регистра 1,Недостаток процессора - невысокоебыстродействие при вычислении корреляционных Функций и большое кво блоков памяти арифметическиройств.Наиболее близким к предлагаемомуявляется одйородный спектро-коррелометр дискретного йринципа действия,благодаря чему в блоках возможно изменение режимов. анализа для вычисления или спектра, или корреляционной функции, Однородный спектро-коррелометр содержит входной блок, к первому выходу которого подключен генератор базисной функции и последовательно соединенные амплитудно-импульсный преобразователь И/4 множительйо распределительных ячеек первого типа и ЗХ/4 множительно-распределительных ячеек второго типа, вторые входы которых через формирователь знака соединены с вторым выходом входного блока, а вторые выходы соединены с соответствующими М входами накопителя, третьи входы соединены с общей распределительной шиной, между вто" рым входом и вторым выходом множитель- но-распределительных ячеек первого типа включены последовательно соеди" ненные первый и второй кличи. Между выходом первого ключа и общей распределительной шиной включен третий ключ, выход которого через четвертый ключ соединен с вторым выходом множительно-распределительной ячейки первого типа, первый вход которой соединен с первым входом пятого, а управляющий .выход через элемент ИЛИ соедл 970382нен с первым входом блока опроса, щий вход которого соединен с вторым к второму и третьему входам которого входом блока синхронизации, третий подключены соответственно выходы и четвертый выходы которого соединесчетчика выборок и счетчика циркуля- ны соответственно с нходами первого ций, четвертый вход соединен с управ- и второго счетчиков, множительно-расляющим входом амплитудно-импульсного 5 пределительные ячейки первой и вто,преобразователя и соответствующим в- рой групп первые входы регистров Ъодом тактирующего устройства, вторбй которых подключены к соответствующим выход которого соединен с упранляющим выходам первого коммутатора, первые входом формирователя знака, третий вы- входы первых ключей ячеек первой групход с управляющими входами входного 10 пы объединены и подключены к выходу блока и счетчика выборок, а четвертый формирователя знака, выход первого клювыход - с первым входом блока опроса ча соединен с входом второго и третьи входом счетчика циркуляций. При его ключа, выход второго ключа и четэтом блок опроса содержит последОва- вертого ключа объединены и подключены тельно соединенные формирователь ад к соответствующему входу накопителя, реса, два регистра адреса, два дешиф- выход третьего и вход четвертого клюратора и коммутатор, общий выход ко- ча объединены и подключены к общей торого соединен с управляющим входом распределиельной шине, первый вход регистра каждой множительно"распреде- пятого ключа первой множительно-рас лительной ячейки,а другие М/4 выходов, щ 0 пределительной ячейки первой группы коммутатора соединены с управляющим . подключен к выходу амплитудно-импульвходом регистра в И/4 множительно- оного преобразователя, первые входы распределительных ячейках первого ти" пятых ключей каждой следующей ячейки па, причем в каждой из 3/4 М множи- первой группы соединены с выходом ретельно-распределительных ячеек второ- гистра предьщущей ячейки перной груп 25го типа регистры включены непосредст- пы, число которых равно Х/4, где Ы венно между первыми входом и выходом число разрядов накопителя, вход реячеек, первый ключ включен между вто- гистра и управляющий вход первого клюрыми входом и выходом, второй ключ - ча множительно-распределительной ячеймежду втбрымвыходом и обцей распреде. ки второй группы объединены и подклюлительной шйной, а управляющий вход чены к выходу регистра предыдущейпервого ключа соединен с информацион" ячейки, а вход регистра первой ячейным входом регистра 23. ки второй группы объединен,с упранляСуцественным недостатком прототипа ющим входом первого ключа и подключен является необходимость наличия гене- к выходу регистра последней ячейки .Ратора базисной функции с высокоста- ф 5 первой группы, входы первых ключей бильной амплитудой гармоники. необхо- объединены и подключены к выходу фордимость предварительной "записи" орди- . мирователя знака, выходы первого и нат гармоники в регистры ячеек перво- второго ключей ячеек второй группы го типа перед вычислением спектра, объединены и подключены к входам на" т.е. излишняя сложность аппаратурного 40 копителя с И/4-1 по И, входы вторых рваения. ключей ячеек второй группы объединеныцель изобретения - упрощение аппа- и подключены к общей распределительратуры за счет увеличения степени ее ной шине, выходы синхронизации регист" однородности (из-за уменьшения коли- ров множительно-распределительных ячечества вспомогательных блоков).45 ек подключены к последнему выходуПоставленная цель достигается тем, первого коммутатора, введены второй что в однородный спектро-коррелометр, коммутатор, элемент задержки, тригсодержащий элемент ИЛИ, блок согласо- гер, дифференцирующее звено, и н мнования, входы которого являются соот- жительно-распределительные ячейки ветственно первым и вторым входами 50 первой группы - элемент И и шестой спектро-коррелометра, выходы блока ключ, выход которого соединен с персогласования соединены с информацион- вым входом элемента И и с управляющим ными йходами соответственно формиро- входом первого ключа, второй вход вателя знака и амплитудно-импульсно- элемента И соединен в 1-й множитель". го пРеобРазователя, управляющие вхо- но-распределительной ячейке первойкоторых.и блока согласования под- группы с -м; выходом регистра, выючены соответственно к первому, ходы всех элементов И подключены к второму и третьему выходам блока син" соответствующим входам элемента ИЛИ, хронизации, первый и второй счетчики, выход которого объединен с выходом выходы кОторых соединены соответст- блока синхронизации и подключен к Венно с первым и вторым входами бло- ф входу второго счетчика и элемента ва-ка формирования адреса, выхоц которо- держки, выход которого соединен с го подключен квходу регистра ад- входом триггера, выход которого подреса, выход которого через дешифра- ключен к входу дифференцирующего зветор соединен с управляющим входом на, выход которого объединен с вхо,первого коммутатора, синхронизирую 65 дом элемента запаздывания и подклю-55 чен к входу синхронизации второго коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом дешифратора, выходы второго коммутатора соединены с вторыми входами пятых ключей, со;ответствуюцих множительно-распредели тельных ячеек первой группы, в каждой из которых входу шестого ключа соединены соответственно с. Управляюцим входом регистра и с первым входом пятого клича, 1 ОПри этом количество элементарных ячеек сдвига от входа регистра до выхода 1-й элементарной ячейки сдвига этого регистра пропорционально 1-му. из И/4 отсчетов базисной функ ции на интервале четверти периода ее разложения.На Фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого однородногоспектро-коррелометра; на фиг. 2 б-ъ 2 О приведены временные диаграммы, иллюстрирующие преобразования сигнала при вычислении спектра и формирование 1-х отсчетов гармойических Функций эа счет использования требуемого 1-го вывода в регистрах множительно-распределительных ячеек первой группы.Спектро-коррелометр содержит блок 1 согласования, амплитудно-импульсный преобразователь 2, Формирователь 3 знака, блок 4 синхронизации, множительно-распределительные ячейки 5 первой группы, элемент ИЛИ б, множительно-распределительные ячейки 7 второй группы, накопитель 8, счетчи-, ки 9 и 10, блок 11 опроса, ключ 12, регистр 13, ключи 14-18, элемент И 19, регистр 20 и ключи 21 и 22. Блок 11 опроса содержит элемент 23 задержки, триггер 24, дифференцирующее 40 звено 25, блок 26 формирования адреса, регистр 27 адреса, дешифратор 28 и два коммутатора 29 и 30.К первому выходу блока 1 согласо" вания подключены последовательно со" 45 единенные амплитудно-импульсный преобразователь 2, Х/4 множительно-распределительных ячеек 5 первой группы и ЗМ/4 множительно-распределительных ячеек 7 второй группы, вторые входы которых через формирователь знака 3 соединены с вторым выходом блока 1 согласования, а вторые выходы соединены с соответствующими К входами накопителя 8, третьи входы соединены с общей распределительной шиной, между вторым входом и вторым выходом множительно-распределительных ячеек 5 первой группы включены последовательно соединенные ключи 15 и 16. Между выходом клича 15 и общей распределительной шиной включен ключ 17, выход которого через ключ 18 соединен с вторым выходом множительно-распределительной ячейки 5 первой группы, первый вход ко" ф торой. соединен с первым входом ключа 12, а управляющий выход черезэлемент ИЛИ б соединен с входомсчетчика 9 циркуляций и первым входом блока 11 опроса.К второму и третьему входам бло/ка 11 опроса подключены соответственно выходы счетчика 10 выбороки счетчика 9 циркуляций, четвертыйвход соединен с управляющим входом амплитудно-импульсного преобразователя 2 и соответствующим выходомблока 4 синхронизации, второй выходкоторого соединен с управляющим входом формирователя 3 знака, третийвыход с управляющими входами блока 1и счетчика 10 выборок, а четвертыйвыход - с первым входом блока 11 опроса.Блок 11 .опроса содержит последовательно соединенные блок 26 формирова"ния адреса, регистр 27 адреса, дешифратор 28 и коммутатор 29, общий выходкоторого соединен с управляющим входом регистров 13 и 20 каждой множительно-распределительной ячейки 5 и7 групп, а другие Х/4 выходов коммутатора 29 соединены с управляющимвходом регистра 14 в И/4 множительно" распределительных ячейках 5 первоготипа.В каждой из 3/4 И множительно-распределительных .ячеек 7 второй группы регистры 20 включены непосредственно между первыми входом и выходом ячеек, ключ 21 включен между вторыми входом и выходом, ключ 22 между вторым выходом и общей распределитель" ной шиной, а управляющий вход ключа 21 соединен с информационным входом регистра 20.Множительно-распределительные ячейки 5 первой группы содержат также элемент И 19 и ключ 14, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и управляющим входами ячейки 5, выход ключа 14 подключен к управляющему входу ключа 15 и первому входу элемента И 19, а второй вход ключа 12 соединен с четвер" тым входом ячейки 5, выход ключа 12 подключен к входу регистра 13.Блок 11 опроса содержит последовательно соединенные элемент 23 задержки, триггер 24, дифференцирующее звено 25 и второй коммутатор 30, выходы которого соединены с четвертым входом соответствующих множительно-распределительных ячеек 5 первого типа, Управляющий вход второго коммутатора 30 соединен с управляющим входом первого коммутатора 29 блока 11 опроса, первый вход которого соединен с входом элемента 23 задержки и выходом дифференцирующего звена 25.Выход элемента И 19 подключен к управляющему выходу множительно-распределительной ячейки 5 первой группы, 970382Перед началомвычисления корреля"ционной Функции Й( С) от блока 4 синхронизации поступают командные импульсы, устанавливающие формирователь 3 знака в состояние "+1" (знаккоэффициента передачи сигнала),в множительно-распределительных ячейках 5 ключи 12 и 14 установлены впервое положение, подключая выходамплитудно-импульсного преобразова"теля 2 к входу регистра 13 ячейки 5,0и включая последовательно регистры13 остальных ячеек 51 и регистры 20ячеек 7 Ключи 17, 18 и 22 закрыты,.а управляющие входы всех регистров13 и 20 подключены к общему выходукоммутатора 29 блока 11 опроса. Управляющие входы ключей 15 и 21 подключены к информационным входам соответствующих регистров 13 и 20. Ключи16 открыты.Последовательность преобразованийсигнала проводится спектро-коррелометром в соответствии с алгоритмомСтильтьеса (аналогично 2: исследуемые сигналы х( С ) и У( 1 ).подаютсяна входы входного блока 1, с первого выхода которого сигнал у (и д 1 )в дискретной форме поступает на информационный вход амплитудно-импульсногопреобразователя 2, а с второго входа через Формирователь 3 знака в непрерывной форме поступает на второйвход одновременно всех множительнораспределительных ячеек 5 и 7.В амплитудно-импульсном преобра"зователе 2 амплитуды отсчетов сигна"ла у. (и д 1 ) преобразуются в пачкикоротких импульсов 4 с количествомщ импульсов, пропорциональным амплитудд соответствующего отсчета сигна ла, Пачки импульсов 1 д, поступают далее на первый вход ключа 12 множительно-распределительной ячейки 5.0 и чуренэ регистр 13 подаются в следующиеяффйки 5.1, 5.2.5, (И/4-1) идалее в последовательно соединенныерегистры 20 ячеек 71, 7.2,7(ЗИ/4) . По мерв продвижения пачекимпульсов в регистрах 13 и 20 ониодновременно поступают на управляющие входы ключей 15 и 21: .каждыйкороткий импульс из пачки импульсов 1, на короткое время открываетсоответствующие ключи 15 и 21, осу" а второй вход элемента И 19 в 1-й ячейке 5 первой группы соединен с выходом соответствующей 1-й элементарной ячейки сдвига регистра 13. При этом количество элементарных ячеек сдвига от входа регистра 13 до выхода ячейки сдвига этого регистра 13 пропорционально 1-му из И/4 отсчетов базисной функции на интервале четверти периода ее разложения.Однородный ,спейтро-коррелометр работает следуюЯим образом. ществляя выборку из непрерывногосигнала х(г ),Такая дельта-модуляция осуществляется одновременно во всех множительно-распределительных ячейкахспектра-коррелометра, после чего эти.корреляционной функции в реальном10 масштабе времени.Во .втором режиме работы вычисляется оценка спектра,Предварительно ключи 12 и 14 устанавливаются во второе положение, под 5 ключая информационные входы регистров 13 п к соответствующим и-м выхо- дам коммутатора 30, а управляющиевходы этих регистров - к выходам коммутатора 29. Ключи 16 постоянно за 0.крыты.Исследуемый сигнал хф ) подаетсяна блок 1 согласнования, в которомпроизводится дискретизация и запоминание отсчета х(1 ьС ), который червзформирователь 3 знака считываетсяна второй вход множительно-распределительных ячеек 5.п. Одновременнопервый тактовый импульс с выхода тактирующего устройства 4 устанавливаетв счетчике 10 выборок код ц - 1,а с другого выхода - начальной установки - на счетчик 9 циркуляций ипервый вход блока 11 опроса подаетсяединичный импульс "1" (например, однократный разряд интегрирующей КСцепочки) . В счетчике 9 циркуляцийустанавливается код .и = О, а в блоке 11 опроса этот импульс "1" проходит через элемент 23 задержки, опрокидывает триггер 24, перепад уровнейЮ которого дифференцируется дифференцирующим звеном 25, Формирующим новый импульс "1" для передачи на входячейки 5.0.Так как одновременно с этим на5 входы формирователя 26 адреса поданыкоды с. = 1 и и = О, то на его выходеФормируется код произведения а о =х по= О, который пересылаетсяв регистр адреса 27 и через .цешифра 50 тор 28 открывает одноименные ключи"0" в коммутаторах 29 и 30, Благодаряэтому тактовые управляющие импульсыпоступают на управляющий вход регистра 13 в ячейке 5.0, а единичный им 55 пульс "1" через четвер й вход ячейки 5.0 и ключ 12 на информационныйвход этого же регистра 13, Каждыйтактовый импульс продвигает единичный импульс "1" в следующую элемен. тарную ячейку сдвига регистра 13,В результате этого после М-го тактового импульса импульс "1" поступаетЪа Й-й отвод регистра 13, которыйсоединен с входом элемента И 19.Одновременно тактовые импульсы65 через ключ 14 поступают на второйров, что в совокупности является критериями простоты аппаратуры иприводит к существенному техникоэкономическому эффекту.формула изобретенияОднородный спектро-коррелометр,содержащий элемент ИЛИ, блок согласования, входы которого являются соответственно первым и вторым входа"ми спектро-коррелометра, выходы бло"ка согласования соединены с информа"ционными входами соответственноформирователя знака и амплитудноимпульсного преобразователя, управ"ляющие входы которых и блока согласования подключены соответственнок первому, второму и третьему выходам блока синхронизации, первый и20"второй счетчики, выходы которых со-единены соответственно с первым ивторым входами блока формированияадреса, выход которого подключенк входу регистра адреса, выход ко-. 25торого через дешифратор соединенс информационным входом первого коммутатора, управляющий вход которогосоединен с вторым входом блока синхронизации, третий и четвертый выходы которого соединены соответст.венно с входами первого и второгосчетчиков, множительно-распределительные ячейки первой и второй групп,состоящие из ключей и регистров,первые входы регистров подключенык соответствующим выходам первогокоммутатора, первые входы первыхключей ячеек первой группы объединены и подключены к выходу формирователя знака, выход первого ключа каждой множительно-распределительнойячейки первой группы соединен с входом второго и третьего ключа своейячейки, выход второго ключа и четвертого ключа в каждой множительнораспределительной ячейке первой группы объединены и подключены к соответствующему входу накопителя, выходтретьего ключа подключен к входучетвертого ключа своей ячейки, первый вход пятого ключа первой множительно-распределительной ячейки первой группы подключен к выходу амплитудно-импульсного преобразователя,первые входы пятых ключей каждой 55седующей ячейки первой группы соеМнены с выходом регистра предьцщейячейки первой группы, число которыхравно 2/4, где 2 - число разрядов накопителя, вход регистра и управляющийвход первого ключа каждой множитель"но-распределительной ячейки второйгруппы объединены и подключены к выходу регистра предыдущей ячейки, авход регистра первой ячейки второйгруппы объединен с управляющим входом первого ключа и подключен к выходурегистра последней ячейки первой группы, входы первых ключей множительно-распределительных ячееквторой группы объединены и подключены к выходу формирователя знака, выходы первого и второго ключей множительно-распределительных ячеек второй группы объединены и подключенык входам накопителя с Х/4-1 по 22,входы синхронизации регистров множительно-распределительных ячеек подключены к последнему выходу первогокоммутатора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью упрощения спектрокоррелометра, в него введены второйкоммутатор,.элемент задержки, триггер, дифференцирующее звено и в множительно-распределительные ячейкипервой группы-элемент И и шестойключ, выход которого соединен с первым входом элемента И и с управляющимвходом первого ключа, второй входЬлемента И соединен в 1-й множительно-распределительной ячейке первойгруппы с 1-м выходом регистра, выходы всех элементов И подключены к соответствующим входам элемента ИЛИ,выход которого объединен с"выходомблока синхронизации и подключен квходу второго счетчика и элементазадержки, выход которого соединенс входом триггера, выход которогоподключен к входу дифференцирующегозвена, выход которого объединен свходом элемента запаздывания и подключен к входу синхронизации второго коммутатора, управляющий входкоторого соединен с выходом дешифратора, выходы второго коммутатора соединены с вторыми входами пятых ключей, соответствующих множительнораспределительных ячеек первой группы, в каждой из которых входы шесто"го ключа соединены соответственнос управляющим входом регистра и спервым входом пятого ключа.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 742948, кл. С 06 Е 15/336, 1978.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2916741/18-24,кл. С 06 Р 15/332, 1980.Составитель В. Жовинскийедактор Е. Папп Техред Ж.Кастелевич Коррект Буря е 113035, Иосква, Ж , уы н 4/5вв ее еилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 8389/60 ТиражВНИИПИ Госудапо делам из 731 ственног бретений