Цифровой автокоррелятор Советский патент 1981 года по МПК G06G7/19 

(54) ЦИФРОВОЙ АВТОКОРРЕЛЯТОР

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в устройствах цифровой обработки сигналов.

Известны цифровые коррелятоЕ и автокорреляторы реализующие различные алгоритмы построения корреляционных функций сигналов различного вида. При этом в зависимости от алгоритма реализуется та или иная точность определения корре 1яционной функции и предъявляются соответствующие требования к злементной базе.

Для повышения точности при заданном времени анализа применяются алгоритмы, представляющие собой модификации из.вестных релейного и модульного алгоритмов.

Известен многоканальный цифровой) коррелятор, повышение точности в котором достигается за счет введения дополнительных линий задержки и формирования в первом алгоритме суммы модулей двух сигналов, а во втором разности между суммой и разностью модулей l .

Недостатком устройства являются отсутствие возможности проводить

обработку непосредственно высокоча :тотного узкополосного сигнала.

Наиболее по технической . сущности и достигаемому результату к изобретению является коррелятор 21, предназначенный для определения огибающей корреляционной функции высокочастотных процессов. Коррелятор содержит жри параллель-10ные цепи, состоящие из В1;люченных последовательно блоков умножения, филь ров нижних частот и временных кванте вателей, причем вторые ходы первого и третьего блоков умножения соеди15нены с выходом генератора опорного напряжения, а второй вход второго блока умножения соединен с выходом фазовращателя, вход которого соединен с В1ыХоДсм генератора опорного

1Ю напряжения. Выходы квантователей соединены с первыми входами первого и второго вычислительных .блоков полярного коррелятора, вто{ше входы которых соединены с выходом линии задержки, вход которой соединен с выходом третьего квантователя. Управлейне работой коррелятора производится с помощью генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к вто30 1ЯЛ4 входам квантователей и к входу фаэосххвиггисщей цепи, выход которой подключен к второму входу временного квантователя. Описанный коррелятор предназначен для определения огибающей функции корреляции двух узкополоСных сигналов, один из которых имеет симметрич ный спектр, а другой - произвольный. Недостатком описанного коррелятора является невозможность его исполь зования для определения функции авто корреляции сигнала с асимметричным спектром. Действительно, как иЪвестно, для вычисления функции автокорреляции входы коррелятора должны быть запараллелены, что .невозможно сделать в корреляторе-прототипе, поскольку у него по сигналу ) C-t) два входа, а по сигналу-JX t только один так как сигнал x(.t). обладает симметричным спектром, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет анализа узкополосных процессов ассимметричным спектром. Поставленная Цель достигается тем что в цифровой автокоррелятор, содер жащий первый и второй блоки умножени первые входы которых объединены и являются входом автокоррелятора, а вторые входы подключены соответствен но к выходу генератора опорного напр жения и фазовра щателя, вход которого соединен с выходом Генератора опорно го напряжения, выходы первого и второ го блоков умножения через соответствующие фильтры нижних частот подключены к информационным входам соответствующих квантователей, управляющие выходы которых соединены с «. выходом генератора тактовых импульсов, выход первого квантователя соединен с входом первой линии задерж ки, выход которой соединен с первыми входами третьего и четвертого блоков умножения, второй вход четвертого блока умножения соединен с выходо второго квантователя, введены вторая линия задержки пятый, шестой, седьмо и восьмой блоки умножения, два блока задания констант, два блока суммиров ния, блок вычитания, два блока накопления, выходы которых соединены с первыми входами седьмого и восьмого блоков умножения, вторые входы которых соединены с выводами .соответствующих входов блоков задания констант. Выходы седьмого и восьмого . блоков умножения подключены к соответствукадим входам первого блока суммирования. Выход второго квантователя соединен с входом второй линии задержки, с первым входом пятого блока умножения. Выход первого квантователя соединен с вторлм входом третьего блокаумножения и с первым входом шестого блока умножения. Выход второй линии задержки . подключен к вторым входам пятого и шестого блоков умножения, Входы второго блока суммирования подключены соответственно к выходам третьего и пятого блоков умножения. Входы блока вычитания соединены соответственно с выходами четвертого и шестого блоков умножения, Входы первого и второго блоков накопления подключены соответственно к выходам второго блока суммирования и блока вы- читания. На чертеже показана функциональная схема автокоррелятора, . Автокоррелятор содержит блок 1 умножения, генератор 2 опорного напряжения, фазовращатель 3, блок 4 умножения, фильтр нижних частот 5, генератор тактовых импульсов б, фильтр нижних частот 7,квантователи ; 8, 9 и линии задержки 10, 11, Выход генератора 2 соединен с вторым входом блока 1 умножения и с входом фазовращателя 3, выход которого соединен с вторым входом блока умножения 4. Выход генератора 6 соединен с вторым входом квантователей 8 и 9, Выход квантователя 8 соединен с первым входом блока умножения 12, выход которого соединен со входом блока 13 суммирования, второй выход которого соединен с выходом блока 14 умножения. Выход квантователя 9 соединен с первым входом блока 14 умножения и с вторым входом блока 15 умножения. Выход первой линии задержки 10 соединен с вторым.входом блока 12 умножения и с первым входе блока 15 умножения. Первый вход блока 16 вычитания соединен с выходом блока 15 умножения, а второй вход - с выходе блок 17 умножения. В автокорреляторе используются блок 18 задания констант, блок 19 накопления, блок 20 умножения, другой блок 21 задания констант,, второй блок 22 накопления. Первые входы блоков 20 и 23 умножения соединены с выходами блоков накопления 19 и 22, Выходы первого и второго блоков задания констант 18 и 21 соединенЁг с вторыми входами блоков 20 и 23 умножения. Входы второго блока 24 суммирования соединены с выходами блоков 20 и 23 умножения. Автокоррелятор работает следующим образом. На первые входы устройств умножения 1 и 4 подается входной узкополосный сигнал с ассимметричным спактJPOM КО-aCt),+Ч ШЗ; а на вторые входы - напряжения с генератора 2 непосредственно и через. фазовращатель 3 в виде со9 (jiUoi и Sih «Jo 2 результате умножения сигнала и последующей фильтрации на выходе фильтров 5 и 7 получаем сигналы в видесаСЬХе) и a(t)(t). Сигналы квантуютсяв квантователях 8 и 9 и поступают на дальнейшую обраб ку в дискретном виде, На выходе лин задержки 10 и 11 получаем сигнал, .задержанный на величинурГCb-) Mcil-fc-c)cos4(t-t)at-Cc-На выходах блоков 12, 14, IB, 1 умножения получаем соответственно I произведения ав d % ас а,, где ciCt)oi-, На выходе первого устройства сложе 13 и устройства вычитания 16 получим сумму и разность этик произвед ний . , a5ct aj;4-aca c, qca e -dso-cc., В блоках накопления 19 п 22 пол ченные сумма и разность интегрирую а затем умножаются в устройствах у жения 20 и 23 на константы ыпсИоТ , выработанные блоками 18 и 21. В результате на их выходах пол чаются синусоидальная и косинусоида ная составляиадие одного отсчета ФУ ЦИИ автокорреляций J {-с;, определя мой выражением B(tr) -..сСс- . соз tWot, + - i J , с ss:3ts %- l Полученные составляющие поступаю во второе устройство сложения, с вы хода которого получают функцию авто корреляции. Предлагаемый цифровой автокоррелятор позволяет в отличие от извест ных .провод;ить анализ узкополосных с налов с ассиметричным спектром без переноса спектра в низкочастотную область. При этом быстродействие дискретных элементов, с помощью которых реализуется автокоррелятор, определяется только шириной спектра и не-зависит от несущей частоты, Применение описанного автокоррелятора в устройствах корреляционноспектральной обработки сигналов с ассимметричным спектром различного вида позволит улучшить их характеристики а счет упрощения оборудова иия, производящего аналоговую обработку, а также за счет снижения необходимого быстродействия дискрет ,ных элементов. В результате они мотут быть использованы для обработки сигналов в системах радиосвязи, а допплеровских системах, в радио- астрономии, спектроскопии и т.д., которые в настоящее время находят применение в оборонной технике народном хозяйстве и в научной аппаратуре. Формула изобретения Цифровой автокоррелятор, содер- первый и второй блоки умножения, первые входы которых объединены и являются входом автокорр елятора, а BTOjxje входы подключены соответственно к выходу генератора опорного напряжения и фазовращателя, вход которого соединен с выходом генератора опорного напряжения, выходы первого и второго блоковумножения через соответствукяоие фильтры нижних частот подключены к информационнь м входам соответствующих кванговате- лей ,управляй«иё вхбды которых соединены с выходом генератора тактовых импульсов, выход первого квантователя соединен со входом первой линии задержки, выход которой соединен с первыми входами третьего и четвертого блоков умножения, второй вход четвертого блока умножения соединен с выходом второго квантователя, о тличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет анализа узкополосных сигналов с асимметричным спектром в коррелятор введены вторая линия задержки, пятый, шестой, седьмой и восьмой блок умножения , два блока з 1дания констант, два блока суммирования, блей вычитания, два блока накопления, выходы которых соединены с первыми входами седьмого и восьмого блоков умножения, вторые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков задания констант/ выходы седьмого и восьмого блоков умножения подключены к соот«етствуюшим входам первого блока суммирования, выход второго квантователя соединен с входом второй линии задержки, с первым входом пятого блока умножения, выход первого квантователя соединен с вторым входом третьего блока умножения и с первым ВХОДОМшестого блока умножения, выход второй линии Зсщержки подключен к вторым входам пятого и шестого блоков умножения, входы второго бло ка суммирования подключены соответственно к выходам третьего и пятого блоков умножения, входы блока вычитания соединены соответственно с выходами четвертого и шестого блоков умножения, входы первого и второго блоков накопления подключены соответственно к выходам второго блока сумирования и блока вычитания. Источники, информации, ринятые во внимание при экспертизе 1,Авторское свидетельство ,ССР 460544, кл. G 06JF 15/34, 1974. 2.Грибанов. Ю, И, и др. Автоматиеские цифровые корреляторы. М.. Энергия, 1971, с.41 (прототип).