Многоканальный коррелятор Советский патент 1980 года по МПК G06F17/10 G06F17/15 

1

Многоканальный коррелятор относится к средствам специализированной вычислительной техники и предназначен для опе ративного анализа стационарных, центрированных случайных процессов, в системах СВ1ЕЗИ, автоматического ругелирования и управления.

Известен коррелятор, в котором взаимный сдвиг сигналов осуществляется внешней линией задержки, представляющей собой линию на приборах с зарядовой связью LM

Использование матрицы полевых транзисторов в качестве системы запоминания одного из сигналов усложняет аппаратур- ,, ную реализацию устройства, а также техрологию его изготовления. Использование линии задержки на приборах с зарядовой свян зью, помимо перечисленных выше недостатков, ограничивает частотный диапазон 20 обрабатываемых сигналов и предопределяет появление высокочастотного шума на выходах устройства. Кроме того, времен- ной интервал поиска корреляционной функ-

.ции ограничен малым временем запомина-ч ния одного из сигналов матрицей полевых транзисторов. Работа устройства в целом зависит от внешних факторов: температуры, влажности, а также колебания напряжения источников питания.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является коррелятор, ьодержащий внешний блок задержки, матрицу запоминающих элементов на кольцевых магнитных сердечниках, блоки управления матрицей (например, кольцевые коммутат(фы). Матрица имеет вертикальные и гфизонтальные шины р.

Недостаток такого коррелятора связан с необходимостью внешнего блока задержки, что усложняет трнбор.

Цель изобретения - упрощение устройства.

Путем организации упомянутой матрицы удается исключить блок задержки.

Эта цель достигается тем, что в MHCVгоканальный коррелятор, содержащий блок интеграторов, матрицу запоминающих элементов на кольцевых магнитных сердечниках, через каждый из которых проходят соответствующие вертикальные и горизонтальные шины, первый и второй многоканальные кольцевые коммутаторы с л -вы ходами, входы которых являются соответ ственно первым и вторым входами коррелятора, выходы первого многоканального кольцевого коммутатора подключены к г6 ризонтальным иганам, в матрицу введены диагональные шины, которые подключены к соответствующим выходам второго многоканального кольцевого коммутатора, каж дая вертикальная шина соединена с соот ветствующим входом блока интеграторов каждая диагональная шина прошивает П сердечников, причем каждый сердечник прошит одной диагональной шиной, а число сердечников, прошитых диагональными шщiaми до главной диагонали равно номб ру выхода второго многоканального кольцевого коммутатора, вторые концы всех шин объединены и подключены к шине нулевого потенциала. На фиг. 1 представлена схема многоканального коррелятора; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Многоканальный коррелятор содержит матрицу 1 запоминающих элементов, выполненную на магнитных кольцевых сердеч никах, многоканальные кольцевые коммутаторы 2 и 3, блок 4 HHTerpaTOpoBj причем входы коммутаторов 2 и 3 являются входами устройства, а выходами устройства - выходы блока 4 интеграторов, и ШИНВ1 5, 6 и 7. Коммутатор 2 связан своими выходами с диагональными шинами 5, коммутатор 3 выходами связан с горизонтальными шинами 6, а блок 4 интеграторов входами связан с вертикальны ми шинами 7. Запоминающие сердечники находятся на пересечении шин 5, 6 и 7, Концы шин 5, 6 и 7, не связанные с бло ками 2, 3 и 4, объединены и заземлены, причем первая диагональная шина, следующая за главной диагональной шиной, имеющей наибольшее число сердечников, является продолжением первой диагональной вторая - второй и т.д. Число сердечников пронизанных диагональными шинами, равн числу выходов коммутатора 2. Многоканальный кольцевой коммутатор 2 разводит один из входных сигналов по диагональным шинам 5. Многоканальный кольцевой коммутатор 3 разводит второ входной сигнал по горизонтальным шинам 6. Блок 4 интеграторов работает таким образом, что сигналы, связанные с перемагничиванием сердечников из состояния отрицательного насыщения в положительное, не накапливаются, т.е. интеграторы на своих входах имеют селекторы по полярности. Каждый сердечник матрицы 1, находящийся на пересечении шин 5, 6 и 7, пресь ставляет собой функциональный элемент по хранению отсчета записываемого сигнала и получению его произведения с отсчетом считывающего сигнала. Цикл работы каждого сердечника включает в себя запись, считывание и подготовку к новой записи. В качестве входных сигналов могут быть аналоговые, либо двоичные сигналы. Рассмотрение функционирования устройства для последнего случая включает оба варианта. Многоканальный коррелятор работает следующим образом. Пр зстранственное взаиморасположение диагональных шин 5 и горизонтальных шин 6 обеспечивает взаимный относительный временной сдаиг входных сигналов. Вертикальные шины 7 в соответствии с величиной сдвига организуют выходные каналы устройства. Умножение соответствующих отсчетов сигналов осуществляется непосредственно в элементе памяти магнитной матрицы 1 при одновременном запоминании одного сомножителя. В описываемом устройстве осуществляется логическое умножение двух соответствующих значений входных сигналов для случая двоичных сигналов и аналоговое для случая аналоговых сигналов. В последнем случае линейность характеристики запись-считывание осуществляется режимно известными способами. Если и только если в соответствующие моменты времени и сдвига значения сигналов совпадают и равны 1, то выходной сигнал коммутатора 3 считает запомненный ранее сигнал коммутатора 2, т.е. логическое умножение осуществляется процессом считьгоания первого сигнала, подаваемого на вход коммутатора 2 вторым, подаваемым на вход коммутатора 3. Наведенный вследствие этого на выходной шине данного сердечника сигнал накапливается блоком 4, интеграторов. В случае двоичных сигналов блок 4 интеграторов представляет собой набор двоичных счетчиков, опрашивая последовательно выходы которых можно восстановить корреляционную функцию.

Принято следующее соответствие значений вхоаных. сигналов и выхош1ых сигналов для коммутаторов 2 и 3. Если Bxoftпые сигналы принимают значение I то выходной сигнал коммутатора 2. перемагничивает сердечники в состояние положительного насыщения, а коммутатора 3 в состояние отрицательного насыщения и, наоборот, если входные сигналы принимают значение О.

Однако в этом случае для сигнала, подаваемого на вход коммутатора 3, горизонтальная шина, соответствующая данному моменту прихода нулевого значения, просто пропускается, и, следовательно, ее ли на сердечниках данной шины хранились даже I, то они не внесут свой вклад в соответствующее значение ординаты корреляционной функции. Это случай, когда первый сомножитель равен О и их логическое произведение также равно О.

Если на сердечниках данной горизонтальной щины хранились нули, то сигнал считьюания с коммутатора 3 подтвердит это их состо5шие и наведет на выходных шинах 7 лишь сигнал помехи. Это случай, когда второй сомножитель равен О.

Таким образом, цикл записи состоит в намагничивании сердечника в состо5шие положительного насыщения, а цикл считьюа:ния - в перемагничивании сердечника в состояние отрицательного насыщения.

Для избежания ситуации ложного считывания, при Котором запомненное ранее единичное значение сигнала не считалось сигналом с коммутатора3, но может быть считано вновь появившимся нулевым значением этого сигнала, каждому значению выходного сигнала коммутатора 2 предшествует сигнал записи . В этом случае искажение корреляционной функции не происходит, так как блок 4 интеграторов не реагирует на запись в сердечнике I, а при последующем ложном считываНИИ нагводятся сигналы на всех выходных шинах 7 одновременно. В конечном ито- . ге это приводит просто к появлению посто янной составляющей на выходах интеграторов.

Итак, подобная схема записи входного сигнала коммутатора 2 принята для избежания ситуации, при которой записанная ранее 1 в данный сердечник не считалась считьюающего сигнала, что могло бы привести к хаотичным по вьиодам ложным считываниям, и представляет собой цикл подготовки записи.

Сигнал, поступающий на вход коммутатора 3, задерживается на величину

Ц (л-0 ut

где п - число требующихся отсчетов

кqppвпяциoннoй функции (в данном случае 5); t - интервал дискретизации входных

сигналов.

Коммутаторы 2 и 3 работают синхронно, так что сигнал с выхода коммутатора 3 (фиг. 2в) находится по времени межгду сипналом отсчета с выхода коммутатора 2 (фиг. 2а) и сигналом записи , используемого для подготовки записи (фиг. 2.6) Это обеспечивает режим реального времени и последовательность операций записисчитывания.

Таким образом, предлагаемое устройство реализует получение оценки корреляционной функции по следующему алгоритму

R( в.{eдt)s(e i RдtV;

1-Л

гдеЗ,(2.Л) и 5(&At)- отсчеты входных сигнале ; г - число отсчетов.

В устройстве крайняя левая выходная шина соответствует нулевому сдвигу,а крайняя правая - максимальному для данного сдвига.

Отказ от матрицы запоминающих элементов в виде полевых транзисторов и замена ее матрицей магнитных элементов способствует аппаратурному упрощению устройства, а также технологии изготовления.

Организация временного сдаига сигналов осуществляется просто геометрией шин что в противовес используемым линиям задержки на приборах с зарядовой связью упрощает устройство и повышает его надежность.

ИспользсЕание магнитных сердечников позволяет снизить требование к колебаниям напряжений источников питания и внешних фактфов, в то время как полупроводниковые приборы к ним чувствительны.

Использование магнитных элементов также обеспечивает фильтрацию высокочастот ных шумов входных сигаалов и расширяет интервал поиска пика кqэpвпяциoннoй функции.

Таким образом, описанный многоканальный корреляте может найти широкое применение в системах радиолокации, навигации, связи и автоматического управления.

Ф о р м у л а изобретения

Многоканальный кс репятср, содержащий блок интеграторов, матрицу запокганаюших алвментов на кольцевых магаитных сердечниках, каждый из которых прошит соответствующей вертикальной и горизонтальной шинами, первый и второй многоканальные кольцевые с о -«ыходаМ коммутатфы, входы которых явл5потся соответственно первым и вторым входами кор релятора, выходы первого многоканального кольцевого коммутатфа подключены к горизонтальным шинам, отличающийся тем, что, с целью упрощения коррелятора в матрицу введены даагональные шины, которые подключены к сооч ветствующим выходам второго многоканального кольцевого коммутатфа, каждая

вертикальная шина соединена с соответст вующим входом блока интеграторов, каждая диагональная шина прошивает п сердечников, причем каждый сердечник прошит одной диагональной шиной, а число сердечников, прошитых диагональными шинами до главной диагшаяи равно номеру выхода второго многоканального кольцевого KoMMyTaTqpa, вторые концы всех шин обье|динены и подключены к шине нулевого потенциала.

Источники информации. Принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции Ns 2299679, кл. q Об G 7/12, 1976.

2.Грибанов Ю. И. и ар. Автоматические цифровые корреляторы. М., Энергия, 1971, с. 117 сигнала.

(лг.2. Отсчеты сигнау о.