Коррелятор Советский патент 1977 года по МПК G06G7/19 

1

Изобретение относится к устройствам для апалотовой корреляционной обработки сигналов и используется в вычислительной технике для вычисления корреляционной функции двух стационарных сигналов, т. е. для одновременного вынолнения операций задержки неремножения и усреднения сигналов. Корреляторы применяются также для повышения помехозащиш,енности и распознавания кодированных сигналов в системах связи, радиои гидролокации.

Известны корреляторы 1, содержап;ие блоки задержки перемножения и усреднения. К недостатку этих устройств следует отнести сложность выполнения блоков перемножения.

Известен коррелятор-прототип 2, содержащий фильтр, первую и вторую нагруженные линии задержки, вход первой из которых является первым входом устройства, а вход второй - вторым, использующий нелинейное взаимодействие акустических поверхностных волн.

Однако в таком устройстве, во-первых, скорости раснространения входных сигналов не могут произвольно регулироваться для решения каждой конкретной задачи, а определяются материалом звукопровода акустических линий, и возможности регулировки требуют значительного усложнения устройства. Во-вторых, выходной сигнал очень мал и находится

на уровне шумов ввиду, с одной стороны, малости используемой упругой нелпнейности и большого ослабления (около 90 дБ), а с другой - ограниченной амплитуды акустических

волн, возбуждаемых в звуконроводе.

Цель изобретения - упрощение устройства при получении любого заданного соотношення скоростей сигналов, кроме этого, повып ение ющнocтн его выходного сигнала.

Это достигается тем, что первая линия задержки выполнена акустической на звукопроводе из материала, обладаюи.1,его упругоэлектрической нелинейности, а вторая - электромагнитной, отводы второй линии задержки,

подключены к электродам, размещенным через равные расстояния вдоль первой линии задержки, а выходом устройства является выход фильтра, вход которого соединен с одним из отводов второй линии задержки.

Схема предлагаемого устройства показана иа чертеже.

Устройство содержит две линии задержки для входных сигналов F(i) и G(i), связанных друг с другом. Первая акустическая линия

задержки представляет собой звукопровод 1, выполненный из диэлектрического материала, обладающего упругоэлектрической нелинейностью, на входной его торец подается сигнал P(t), а выходной соединен с согласованной

нагрузкой 2. На звукопровод периодически

нанесены электроды 3, 4. В качестве нелинейного днэлектрика звукопровода могут быть нспользованы монокристаллы ниобата лития, кварца, титаната стронция ц твердых растворов на его основе, танталата ниобата калия и другие, а также керамические цараэлектрики тина титаната бария-стронция и титаната стронция-свинца (на нараэлектрики цодается иостоянное смещающее нацряжение). Звуконровод может быть монолитным или составным из отдельных секций нелинейного диэлектрика, а также из секций нелинейного диэлектрика, разделенных секциями линейного диэлектрика без электродов. Он может быть рассчитан на распространение как объемных, так и поверхностных волн. Длина звукопровода берется такой, чтобы время раснространения акустической волны в нем Т l/Va (I - длина, Уа - скорость акустической волны) было больше длительности имиульсов обрабатываемых сигналов.

Вторая линия задержки для сигнала G(l) взята электромагнитной. Она образована катущками индуктивности, соединяющими отдельные секции электрода 3, и емкостями отдельных секций. Выходной конец электромагнитной линии нагружен согласованным сонротивлением. Наиравление распространения сигнала в электромагнитной линии может совнадать или быть иротивоположным наиравлению раснространения в акустической линии. С электромагнитной линии через фильтр 5 снимается выходной сигнал Ф(t). На входе и выходе электромагнитной линии могут быть установлены фильтры-нробки для выходного сигнала, нанример конденсаторы 6, 7, если выходной сигнал низкочастотный.

Работает устройство следующим образом.

На вход звукопровода 1 подается импульсный акустический сигнал F(t), например, с пьезоэлектрического преобразователя или непосредственно из водной среды (в гидролокации) . Нройдя звукопровод со скоростью УЯ, ои поглощается нагрузкой 2. Одновременно на электромагнитную линию передачи подается сигнал G(t) от местного генератора. Пройдя но линии со скоростью Va, ОН поглощается нагрузочным резистором. Электрическое напряжение электромагнитной волны на емкостях модулирует упругие константы материала звукоировода между соответствующими электродами за счет упругоэлектрической нелинейности, модулируя при этом и акустическую волну F(t), распространяющуюся в звуконроводе. В результате нелинейного взаимодействия сигналов F(t) с частотой MI и G(t) с частотой (02 появляются сигналы комбинационных частот, в частности coi + OD2 и ooi-002Амнлитуды сигналов комбинационных частот 0)1 ±0)2 прямо нропорциональны произведению амнлитуд F(t) и G(t) в соответствующих точках линии. Снимаемый суммарный по длине

линии сигнал Ф(/) является корреляционной функцией двух входных сигналов

Ф()«а V(T)GfsT + (I-)fl;T,

-i

где масштабный коэффициент а прямо пропорционален амплитудам входных сигналов F(t) и G(t) и коэффициенту упругоэлектрической нелинейности материала звукопровода

j.,/y, причем для волн, распространяющихся в одном направлении, и для встречных волн. Расщирение пределов интегрирования до - ОС -т-- со справедливо, так как при выбранной длине звукопровода реальное время интегрирования Т больще длительности импульсов сигналов.

Преимуществом предлагаемого коррелятора по сравнению с прототипом является, во-первых, возможность варьирования и нодбора соотношения скоростей е, что достигается соответствующим выбором величины индуктивностей электромагнитной линии. Это расщиряет круг логических операций, выполняемых устройством, позволяет произвольно изменять

MacHJTa6 времени выходного сигнала. Во-вторых, по электро.магнитной линии можно передавать сигнал значительно большей мощности, чем по акустической, что в сочетании с большей величиной упругоэлектрической нелинейности по сравнению с упругой обеспечивает значительно большие мощности выходного сигнала коррелятора. Наконец, в нредлагаемом устройстве облегчается нроблема развязки входных сигналов.

Формула изобретения

Коррелятор, содержащий фильтр, первую и

вторую нагруженные линии задержки, вход нервой из которых является первым входом устройства, а вход второй - вторым, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства при получении заданного соотношеиия скоростей сигналов, первая линия задержки выполнена акустической на звукоироводе из материала, обладающего упругоэлектрической нелинейностью, а вторая - электромагнитной, отводы второй линии задержки

подключены к электродам, размещенным через равные расстояния вдоль первой линии задержки, а выходом устройства является выход фильтра, вход которого соединен с одним из отводов второй линии задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Жовииекий В. Н., Арховский В. Ф. Корреляционные устройства. М., Энергия, 1974, с. 115, 128.

2. Каринский С. С. Устройства обработки сигналов на ультразвуковых поверхностных волнах. М., Сов. радио, 1975, с. 104-109.