Коррелятор Советский патент 1976 года по МПК G08G7/19 

I

Изобретснпе относится к специализированным средствам аналоговой вычислительно техники ДЛЯ аппаратурного определения корреляционных функций случайных процессов.

Известны множительные корреляторы-аналоги, у которых операция умножения входных сигналов выполняется с помощью операции сложения их логарифмов с последующим определением антилогарифма суммы.

У таких корреляторов необходимо обеспечивать задержку па время аргумента входного сигнала, представленного в аналоговой форме, а затем осуществлять перемножение его с текущим сигналом, представленным также в форме аналога, что довольно сложно для непосредственной ацпаратурной реализации и, как правило, связано с потерей точности и сужением рабочего диапазона сигналов.

Указанные недостатки устранены в корреляторах, содержащих блоки умножения, выполненные на генераторах зкспоненциального напряжения, и схему задержки сигнала, выполненную на генераторах линейно измеияющегося напряжения (ЛИН).

Известный коррелятор содержит триггер, интегратор, генератор тактовых импульсов, экспоиенциальнык генератор, подключенный выходом к первому входу первого компаратора, геператор линейно изменяющегося напряжения, соединенный выходом с первым входом

второго компаратора, второй вход которого подключен к источп1п у опорного напряжения, а выход соединен с управляюпиш входом запоминаюп1,ей ячейки.

Требоваппе и/дентичности экспоненциальных генераторов вызывается необходимостью выполнять однородные операции: один из двух идентичных экспоненцпальных генераторов служит ДЛЯ получения логарифма прямого сигнала, друго) - для получения логарифма задержапного сигнала.

Требование идентичиости генераторов ЛИН, ВЫПОЛНЯЮЩИХ функцию запоминания, вызывается следующим обстоятельством. Так как Дviитeльнocть импульса запоминается в форме текущей разности напряжений на выходах генераторов ЛИН, то скорость нарастания у обоих генераторов должна быть одинаковой, т. е. генераторы ЛИН должны быть идентичными. Неидеитичиость генераторов снижает точность работы коррелятора.

Целью изобретения является повыщение точности определенпя корреляционной функции и как следствие применяемой структуры - упрощение коррелятора.

Точность измерения корреляциоиио) функции повышасчся путем исключения дополнительной методической погрешности за счет точпого соблюденпя задержки, а упрощеиие коррелятора достигается за счет такой структуры

-.;

..t 3

устройства, которая не требует идентичных узлов. Задержка будет точно выдержана, если запускать генератор ЛИН, отмеряющий эту задержку, не одновременно с экспоненциальным генератором, логарифмируюгцим первый сомножитель, а после того, как напряжение отдельно запущенного экспоненциального генератора сравнится с напряжением U(t), т. е. в момент А/1, когда фактически и фиксируется первый сомножитель. Затем в тот момент, когда генератор ЛИН достигнет значения /опт(), т. е. спустя время т от момента существования 1(0 нужно мгновенно запомнить новое значение входного сигнала - в этот момент это и будет f/fi+r). Для этого целесообразно использовать имеющуюся в прототипе запоминающую схему (схема фиксации мгновенных значений напряжения), управляя ею схемой сравнения и t/опт. После этого сомножитель прологарифмировать в течение второго тактового периода тем же экспоненциальным генератором, которым логарифмировали и U(t). Таким образом, выдерживая точную задержку т между сомножителями, совмещая фуикции двух идентичных экспоненциальиых генераторов в одном и давая новое назначение запоминающей схеме, можно повысить точность измерения и одновременно упростить коррелятор, избавляясь от идентичных узлов. Функция же фиксации мгновенных значений напряжения, которая в прототипе выполняется запоминающей схемой, может быть возложена на третий экспоненциальный генератор, который выполняет операцию суммирования логарифмов сомножителей, причем усложнение этого генератора ограничится установкой аналогового ключа в цепи разряда конденсатора. Но поскольку при этом отпадает необходимость в компараторе, то комиеисация этого небольщого усложнения будет более чем достаточной, т. е. для полного достижения цели необходим экспоненциальный генератор с фиксацией напряжения.

Это достигается тем, что предлагаемый коррелятор содержит элемент И, элемент ИЛИ, унравляемьш переключатель и экспоненциальный генератор с фиксацией напряжения, первый вход которого подключен к выходу триггера, а выход - к входу интегратора, установочные входы триггера соединены соответственно с выходом первого компаратора и с выходом элемента ИЛИ, подключенным к управляющему входу экспоненциального генератора, входы элемента ИЛИ соедииены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, один из выходов которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход--с управляющим входом генератора линейно изменяющегося напряжения, информационные входы переключателя подключены соответственно к входу устройства и к выходу запоминающей ячейки, управляющие его входы соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, а вход

526917

запоминающей ячейки подключен к входу устройства, второй вход экспоненциального генератора с фиксацией напряжения соединен с соответствующим выходом генератора тактовых импульсов. Выход управляемого переключателя подключен к второму входу первого компаратора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема коррелятора; на фиг. 2 - временные диаграммы.

На схеме приняты следующие обозначения: 1-геиератор линейно изменяющегося напряжения (ЛИН), 2 - компаратор, 3 - запоминающая ячейка, 4 - управляемый переключатель, 5 - элемент ИЛИ, 6 - экспоненциальный генератор, 7 - компаратор, 8 - триггер, 9 - экспоненциальный геиератор с фиксацией напряжения, 10 - интегратор, 11-элемент И, 12 - генератор тактовых импульсов.

0 Устройство работает следующим образом.

Тактовый импульс Г генератора 12 запускает по управляющему входу экспоненциальный генератор 9. Одновременно импульс Г) замыкает переключатель 4 на сигнал «вход устрой5 ства, дает разрешение на прохождение через элемент И 11 запускающего импульса генератору 1, запускает эксионенциальпый генератор 6 и переключает триггер 8 в единичное состояние («взводит). «Взведенный триггер по

0 фиксирующему входу генератора 9 разрешает генерацию экспоненты напряжения. В тот момент, когда экспоненциальное напряжение от генератора 6 сравняется с входным (i) (фиг. 2, б), компаратор 7 вырабатывает импульс, который «сбросит в «О триггер 8 и, пройдя через элемент И 11, запустит генератор 11 ЛИН. Время нахождения триггера 8 во «взведенном состоянии пропорционально 1п(У(/) (фиг. 2, в). «Сброщенное (нулевое) состояние триггера 8 запрещает дальнейшую генерацию экспоненты генератором 9, поэтому на выходе последнего до окончания импульса TI держится зафиксированный уровень напряжения (фиг. 2, г). Генератор 1 ЛИН с приходом запускающего импульса начинает

5 вырабатывать напряжение, которое сравнивается на компараторе 2 с напряжением Uom, пропорциональным т. В момент их равенства компаратор 2 вырабатывает сигнал на запоминание ячейкой 3 входного напряжения

0 Ь(), которое будет держаться в схеме до прихода следующего запускающего имиульса (фиг. 2, б).

Тактовый импульс TZ, следующий за импульсом Ti (фиг. 2, а), запускает генератор 6 и

5 «возводит триггер 8. При этом он проходит виачале, как и тактовый импульс Ti, через элемент ИЛИ 5. Одновременно импульс TZ за мыкает переключатель 4 на выход запоминающей ячейки 3, где к этому моменту уже имеется сигнал U(t-i-). «Взведенное состояние триггера 8 разрещает дальнейщую генерацию экспоненциальиого напряжения генератора 9, начиная от значения, зафиксированного в первом такте. Время «взведенного состояния

триггера 8 во втором такте пропорционально Inf/C +T).

После «сброса триггера 8 во втором такте на выходе генератора 9 будет зафиксировано напряжение, пропорциональное сумме логарифмов: nU(t)- -ltiU().При «сбросе триггера 8 во втором такте запускающий импульс с выхода компаратора 7 сравнения через элемент И 11 не пройдет, поэтому генератор 1 ЛИН не срабатывает и перезаписи сигнала в запоминающей ячейке 3 не произойдет. Сигнал (f-i-) продержится в ней до начала очередного импульса Гь При возникновении тактового импульса Гз результат, полученный в геператоре 9, будет аналогичным образом нропотенцирован и засчитан интегратором 10. Таким образом, цикл одной выборки соверщается в течение трех тактовых импульсов, после чего начинается сначала в описанной выще последовательности.

В описанном корреляторе момент начала отмера задержки т определяется моментом выбора сигнала U(t) и носит случайный характер, но при этом сама задержка т остается строго заданной. Что касается случайности выбора момента начала отсчета т, то, как известно, для стационарных случайных процессов параметры процесса инварианты во времени, корреляционная функция есть функция только задержки, но не временного аргумента.

Необходимость в наличии идентичных экспоненциальных генераторов отпадает, так как их функции выполняют один и тот же генератор. Формула изобретения

Коррелятор, содержащий триггер, интегратор, генератор тактовых импульсов, экспоненциальный генератор, подключенный выходом к первому входу первого компаратора, генератор линейно изменяющегося напряжения, соединенный выходом с первым входом второго

компаратора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом запоминающей ячейки, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности, коррелятор содержит элемент И, элемент ИЛИ, управляемый переключатель и экспоненциальный генератор с фиксацией напряжения, первый вход которого подключен к выходу триггера, а выход- к входу интегратора, установочные входы триггера соединены соответственно с выходом первого компаратора и с выходом элемента ИЛИ, иодключенным к управляющему входу экспоненциального генератора, входы элемента ИЛИ соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, один из выходов которого подключен к первому входу элемента И, второй вход соединен с выходом первого компаратора, а выход - с управляющим входом генератора линейно изменяющегося напряжения, информационные входы переключателя подключены соответственно к входу устройства и к выходу запоминающей ячейки, управляющие его входы соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, а вход запоминающей ячейки подключен к входу устройства, второй вход экспоненциального генератора с фиксацией напряжения соединен с соответствующим выходом генератора тактовых импульсов, выход

управляемого переключателя подключен к второму входу первого компаратора.

;

--Ч

526917

1

п

Л

1Г

V