Устройство для вычисления функции корреляции второго порядка Советский патент 1989 года по МПК G06G7/19 

1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения параметров комплексной функции взаимной корреляции первого и второго порядков группы сигналов.

Цель изобретения - расширение класса решаемых задач за счет одновременного вьщеления квадратурных компонент и модулей комплексных функций взаимной корреляции первого порядка сигналов и квадратурных компонент и модуля комплексной функции взаимной корреляции второго порядка.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит приемные каналы 1 - 1„ , каждый из которых вклю чает смесителе 2, усилитель 3 проме- жуточной частоты, гетеродин 4, блоки 5, - 5., взаимно корреляционного анализа, каждьш из которых содержит смеситель 6, полосовой усилитель 7, фазовращатель 8, квадратурньй фазовращатель 9, фазовый детектор 10, фильтр 11 низкой частоты, перемножитель 12, полосовой .усилитель 13 синхронные детекторы 14 и 15, интеграторы 16 и 17, смесители 18 и 19, полосовые усилители 20 и 21 сумматор 22, полосовой усилитель 23 и ампли- тудньм детектор 24.

Блок 25 бикорреляционного анализа содержит смеситель 26, полосовой усилитель 27, фазовращатель 28, квадра- турньй фазовращатель 29, перемножитель 30, полосовой усилитель 31,синхронные детекторы 32 и 33, интеграторы 34 и 35, смесители 36 и 37, полосовые усилители 38 и 39, сумматор 40, полосовой усилитель 41, ампли- тудньй детектор 42.

Устройство работает следующим образом.

На вход i-ro приемного канала поступает сигнал

V;(t)A;(t)(t) ,

где A,(t)

и Ф; (t) - соответственно переменные составляющие ампли- туды и фазы сигнала на входе приемного канала . 1j (,2,...,n), причем минимальное количество приемных каналов равно трем.

Гетеродины 4 i-ro приемного канала вырабатывают сигнал вида

Е i (t)a; cos 2 ;Г(, -F; ) t+C

при этом частота гетеродина канала 1,j равна средней частоте спектра входного сигнала, а его фаза ( принята за начальную, равную нулю,с которой сравниваются фазы остальных гетеродинов 4.

Смеситель 2, гетеродин 4 и усилитель 3 промежуточной частоты i-ro канала осуществляют преобразование с усилением соответствующего входного сигнала промежуточной частоты вида

U;(t)A;(t) cos 2 ;rF;t+9;-V;

В блоке 5; взаимно корреляционнго анализа перемножитель 12 и полосовой усилитель 13 вьщеляют сигнал пропорциональный функции взаимной корреляции сигнала с выхода усилителя 3 промежуточной частоты приемного канала 1 с любым выходным сигналом остальных (п-1) приемных каналов. Сигналы с выхода усилителя 13 блока 5 поступают на объединенные информационные входы синхронных детекторов 14 и 15 и имеют вид

U5;(t)A2(t) A,(t) cosr27F;t -Vi + P;(t)(t), где i 1, 3, 4,...,п.

В блоке 25 бикорреляционного ана лиза перемножитель 30 и полосовой усилитель 31 вьщеляют сигнал, пропорциональный функции взаимной корреляции второго порядка сигнала с выхода усилителя 3 промежуточной частоты приемного канала 1 и сигнала и, (t) с выхода усилителя 13 блока 5,. Сигнал с выхода усилителя 31 поступает на объединенные информационные входы синхронных детекторов 32 и 33 и имеет вид

U,,(t) -A,(t)A,,(t)A,(t)(F,- -Fj ) t-V,+Vj +(р,(t)-(P.(t) -(p,(tr|.

На опорные входы синхронных детекторов 14, 15 и 32, 33 поступают опорные сигналы, которые формируются следующим образом.

Смесители 6 и полосовые усилите- ли 7 блоков 5,, 5, ..., 5.( взаимно корреляционного анализа преобразуют сигналы гетеродинов 4 в сигналы разностных частот вида

e,,;(t)-a2icos 27F,

а сигналы е, (t) и ), которые поступают на входы смесителя 26 блока 25 бикорреляционного анализа, преобразуются в сигнал разностной частоты вида

e,(tK a,j,(F,-F3)t - -Q, + V,.

Сигналы разностной частоты с выхода усилителей 7 каналов 5, , 5,..., 5j,., поступают на входы фазовращателей 8. На вькодах фазовращателя 8 и квадратурного фазо

10

15

07

5

25

0

19

вращателя 9 каждого блока 5,, 5 5, взаимно корреляционного анализа образуются попарно квадратурные опорные сигналы для синхронных детекторов 14 и 15 и смесителей 18 и 19. Фазовращатель 8 обеспечивает компенсацию задержки входного сигнала, который переносится на разностные частоты приемными каналами 1.

(t)-aj;cos 21TF, t-C,

ii; ; t-V;-u.; - I .

Сигнал разностной частоты с выхода усилителя 27 поступает на вход фазовращателя 28 и последовательно соединенного с ним квадратурного фазовращателя 29. На выходах фазовращателя 28 и квадратурного фазовращателя 29 образуются квадратурные опорные сигналы для синхронных детекторов 32 и 33 и смесителей 36 и 37. Фазовращат.ель 28 обеспечивает при помопщ квадратурных опорных сигналов компенсацию задержки Л, входного сигнала приемного канала I относительно взаимно Корреляционного сигнала приемных каналов 1, и 1

ед, (t)a,2,(F,-F,)t - -9,+9г-Л,а,;

6

ij j(t)-a,,jjCos 2 ;r(F,-F3)t -V,,- i-Atz -f.

1гг

0

5

o

Первые два выхода блоков 5,,

5

52,..., взаимно корреляционного анапиза устройства, пропорциональные квадратурным компонентам комплексной функции взаимной корреляции, формируются на выходах интеграторов 16 и 17, причем сигнал на выходе интегратора 16 пропорционален реальной (действительной) компоненте, а сигнал на выходе ин- -тегратора 17 - квадратурной компоненте, сопряженной по Гильберту выходному сигналу интегратора 16.

Выходные сигналы блока 25 бикорреляционного анализа, пропорциональные квадратурньм компонентам комплексной функции взаимной корреляции второго порядка первых трех входных сигналов, формируются на выходах интеграторов 34 и 35, причем выходной сигнал интегратора 34 пропорционален реальной (действительной) компоненте, а выходной сигнал интегратора 35 - квадратурной компоненте комплексной функции би- корреляции, сопряженной по Гильберту с выходным сигналом интегратора 34.

Сигналы, несущие информацию о квадратурных компонентах комплексной функции взаимной корреляции с выходов интеграторов 16 и 17 каждого блока 5

.

h.(

поступают также на входы соответствующих смесителей 18 и 19. На опорный вход смесителя 18 поступает сигнал с выхода фазовращателя 8,а на опорный вход смесителя 19 - сигнал с выхода квадратурного фазовращателя 9. Смесители 18 и 19 каждого блока 5,, 5, ..., 3f,, обеспечивают перенос спектра сигналов, несущих информацию о квадратурных компонентах комплексной функции взаимной корреляции, на разностную частоту этого блока. Полосовые усилители 20 и 21 обеспечивают усиление сигнала на разностной частоте. Сумматор 22 производит суммирование выходных сигналов полосовых усилителей 20 и 21. Этот сигнал, усиленный полосовым усилителем 23 и продетек- тированный амплитудным детектором 24, несет информацию о модуле комплексной функции взаимной корреляции одного из входных сигналов и входного сигнала второго приемного канала

(t) ) Ai(t)

в блоке 25 бикорреляционного анализа вьщеление сигнала, пропорционального модулю комплексной функции взаимной корреляции второго порядка, осуществляется аналогично. Сигналы, с выходов интеграторов 34 и 35 преобразуются смесителями 36 и 37 в сигналы разностной частоты, усиливаются полосовыми усилителями 38 и 39 и,суммируются сумматором 40, выходной сигнал которого усиливается усилителем 41 с последующим детектированием амплитудным детектором 42. Выходной сигнал амплитудного детектора 42 имеет вид .П1

V- (t)

A,(t)

) A,(t).

Сигналы с выхода фазовращателя 8 и квадратурного фазовращателя 9 блоков 5,, 5,,..., 5„., взаимно корреляционного анализа поступают на входы фазового детектора 10, выход4607196

ной сигнал которого, пропорциональ- ньш отклонению uF разностной частоты от номинального значения частоты F.,

п

настройки квадратурного фазовращателя 9, поступает через фильтр 11 низких частот на управляющий вход гетеродина 4.. Частота гетеродина 4 при этом изменяется таким образом, что

1Q разностная частота сигнала с выхода смесителя 6 приводится к частоте Гц настройки частоточувствительного квадратурного фазовращателя 2. При этом обеспечивается взаимная стаби15 лизация частоты гетеродина второго

приемного канала и частот гетеро- динов остальных (п-1) приемных каналов, а также точно выполняется условие ортогональности квадратурных

20 компонент комплексных функций взаимной корреляции.

5

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Устройство для вычисления функции корреляции второго порядка, содержащее 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 устройства, выход и опорный вход каждого смесителя соединены соответственно с входом усилителя промежуточной частоты и выходом гетеродина своего канала, первый блок взаимно корреляционного анализа, содержащий трИ смесителя, пять полосовых усилителей, фазовращатель, квад- ратурньй фазовращатель, перемножитель, два синхронных детектора, два интегратора, сумматор, амплитудньм детектор, фазовьй детектор и фильтр низкой частоты, причем в блоке взаимно корреляционного анализа первьй и второй входы первого смесителя соединены с выходами гетеродинов соответственно первого и второго каналов, выход первого смесителя через последовательно соединенные первьй полосовой усилитель и фазовва- щатель соединены с входом квадратурного фазовращателя и первым входом фазового детектора, выход которого через фильтр низкой частоты соединен с управляющим входом гетеродина первого канала, первьй и второй входы перемножителя соединены с выходами

усилителей промежуточной частоты соответственно первого и второго канала, выход перемножителя через второй полосовой усилитель соединен с информационными входами первого и второго синхронных детекторов,выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго интеграторов, выходы которых являются соответственно выходами первой и второй квадратурных компонент первой комплексной функции взаимной корреляции первого порядка устройства и соединены с информационными входами соответственно второго и третьего смесителей, выходы которых через соответственно третий и четвертый полосовые усилители соединены с первым и вторым входами сумматора соответственно, выход которого через пятый полосовой усилитель соединен с входом амплитудного детектора, выход которого является выходом модуля первой комплексной функции взаимной корреля1щи первого порядка устройства, выход фазовращателя соединен с опорными входами первого синхронного детектора и второго смесителя, выход квадратурного фазовращателя соединен с вторым входом фазового детектора к с опорными входами второго синхронного детектора и третьего смесителя, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет одновременного вьщеления квадратурных компонент и модулей комплексных функций корреляции первого порядка п сигналов и квадратурных компонент и модуля взаимной корреляции второго порядка, в него дополнительно введены (п-2) приемных каналов, (п-2) блоков взаимно корреляционного анализа и блок бикор- реляционного анализа, содержащий три смесителя, пять полосовых усилителей, фазовращатель, квадратурный фазовращатель, перемножитель, два синхронных детектора, два интегратора, сумматор, амплитудньй детектор, причем выход гетеродина второго приемного канала соединен с первыми входами первых смесителей с второго по (п-1)-й блоков взаимно корреляционного анализа, выход фильтра низких частот и второй вход первого смесителя i-ro (,...,n-1) блока взаимно корреляционного ана4607198

лиза соединен соответственно с управляющим входом и выходом гетеродина (i+1)-ro приемного канала, в блоке бикорреляционного анализа первьш и второй входы первого смесителя соединены соответственно с выходами первых полосовых усилителей первого и второго блоков взаим- 10 но корреляционного анализа, выход первого.смесителя через последовательно соединенные первый полосовой усилитель и фазовращатель соединен с входом квадратурного фазовраща- 15 теля., первьй и второй входы перемно- яштеля соединены соответственно с выходом второго полосового усилителя первого блока взаимно корреляционного анализа и выходом усилителя про- 2Q межуточной частоты третьего приемного .канала, выход перемножителя в блоке бикорреляционного анализа через второй полосовой усилитель соединен с информационными входами пер- 25 вого и второго синхронных детекторов, выходы которых соответственно через первьй и второй интеграторы соединены с информационными входами второго и третьего смесителей, выход второ- 30 ° смесителя через третий полосовой усилитель соединен с первым входом сумматора, выход третьего смесителя через четвертьй полосовой усилитель соединен с вторым входом сумматора, выход которого через пятьй полосовой усилитель соединен с входом амплитудного детектора, выход фазовращателя соединен с опорными входами первого синхронного детектора и второго смесителя, выход квадратурного фазо- вращателя соединен с опорными вхо- - дами второго синхронного детектора и третьего смесителя, .выходы первого интегратора, второго интегратора и амплитудного детектора являются соответственно выходами первой квадратурной компоненты, второй квадратурной компоненты и модуля комплексной функции взаимной корреляции второго порядка устройства, в i-м блоке взаимного корреляционного анализа выходы первого интегратора, второго интегратора и амплитудного детектора являются соответственно выходами первой квадратурной компоненты, второй квадратурной компоненты и модуля i-й комплексной функции взаимной корреляции первого порядка устройства.

35

40

45

0

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения параметров комплексной функции взаимной корреляции первого и второго порядков группы сигналов . Целью изобретения является расширение класса решаемых задач за счет одновременного вьщеления квад