Цифровой коррелятор Советский патент 1982 года по МПК G06F17/15 G06G7/19 

(54) ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛЯТОР

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в устройствах цифровой обработки сигналов. Известен цифровой коррелятор, содержащий временные квантователи, линии задержки, блоки умножения, бло ки выделения модуля и сумматоры. Для повышения точности при заданном времени анализа в корреляторах применяются алгоритмы, представлягацйе собой модификации широко извест ных релейного и модульного алгоритмов. Повышение точности достигается за счет введения дополнительных линий задержки и формирования в первом алгоритме суммы модулей двух сиг налов, а во втором - разности между суммой и разностью модулей 1 . Недостатком этого коррелятора является отсутствие возможности производить обработку непосредственно высокочастотного узкополосного сигнала без переноса спектра в низкочастотную область. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является коррелятор, предназначенный для определения огибающей корреляционной функции высокочастотных процессов который содержит три параллельные цепи, состоящие из включенных последовательно блоков умножения, фильтров нижних частот и временных квантователей. Вторые входы первого и третьего блоков умножения соединены с выходом генератора опорного напряжения, а второй вход второго блока умножения соединен с выходом фазовращателя, вход которого соединен с выходом генератора опорного напряжения Г2, Недостатком известного коррелятора является невозможность его использования для определения функции автокорреляции сигнала с асимметричным спектром. 3 Кроме того, при определении огибающей корреляционной функции сигнала не используются известные сведения о соотношении информации, заложенной в амплитуде и фазе сигнала. Учет этих сведений позволяет оптимизировать аппаратуру с точки зрения требуемых точности и. быстродействия. Цель изобретения - повышение точ ности анализ.а узкополосных сигналов с асимметричным спектром за счет уч та информации, заложенной в амплитуде и фазе сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в цифровой коррелятор, содержащий три блока умножения, выходы первого и второго из которых подключены через соответствующие фильтры низкой частоты к первым вхо дам соответствующих временных квантователей, первый вход третьего вре менного квантователя соединен с выходом третьего фильтра низкой частоГы, а выход подкхизчен к входу пе вой линии задержки, вторые входы вр менных квантователей соединены с вы ходом генератора тактовых импульсов первые входы первого и второго блоков умножения подключены соответственно к первому выходу генератора опорных напряжений и выходу фазовра щателя , вход которого подключен к второму выходу генератора опорных н пряжений , введены семь блоков умножения, две линии задержки, два сумматора, два ограничителя, амплитудный детектор, блок вычитания, два г нератора гармонических напряжений и накапливающий сумматор, вход которо го подключен к выходу четвертого бл ка умножения, входы которого соедин ны соответственно с выходами первого сумматора и третьего блока умножения , входы которого соединены соответственно с выходами третьего вр менного квантователя и первой линии задержки, входы первого сумматора соединены соответственно с выходами пятого и шестого блоков умножения, первые входы которых подключены соответственно к выходам генерёторов гармонических напряжений, вторые вх ды пя:рого и шестого блоков умножени соединены с выходами соответственно блока вычитания и второго сумматора, первые входы седьмого и восьмого, девятого и десятого блоков ум ножения попарно объединены, соеди2нены соответственно с входами второй и третьей линий задержки и подключены соответственно к выходам первого и второго временных квантователей, выходы второй и третьей линий задержки подключены соответственно ко вторым входам восьмого и девятого, седьмого и десятого (5локов умножения, входы второго сумматора соединены соответственно с выходами восьмого и десятого блоков умножения, входы блока вычитания соединеньг соответственно с выходами седьмого и девятого блоков умножения, входы ограничителей и амплитудного детектора объединены и являются входом коррелятора, выходы ограничителей подключены к вторым входам первого и второго блоков у(«1ножения, а выход амплитудного детектора соединен с входом третьего фильтра низкой частоты. На чертеже показана функциональная схема коррелятора. Коррелятор содержит блок 1 умножения, .уерез фильтр низкой частоты 2 подключенный к информационному входу временного KBaHTOBatanH 3 (аналогичная цепь используется во втором ка- . нале), блок: 4 умножения, фильтр 5 низкой частоты и временной квантователь 6 В третьем канале используется блок 7 умножения фильтр jS низкой частоты и временной квантователь 9. Вход коррелятора на первый и второй каналы подключен через ограни ители 10 и 11.; В тр етьем канале иcпo fьзyeтcя линия 12 задержки. Управляющие входы временных квантователей 3, 6 и 9 соединены с выходом генератора 13 тактовых ИМПУЛЬСОВ. Вход коррелятора подключен также к входу амплитудного детектора И. В корреляторе используются генератор 15 гопорных напряжений и фазовращатель 16, линия задержки 17, блоки 18 и 19 умножения, линия 20 задержки, блоки 21 и.22 умножения, сумматор 23 блок 2А вычитания , генератор 25 гармонических напряжений, блоки 26 и 27 умножения, генератор 28 гармонического напряжения. Выход второго сумматора 29подключен к первому входу блока 30умножения, второй вход которого подключен к выходу блока 7 умножения а выход соединен с накапливаюидим сумматором 31. Коррелятор работает следующим обраэом. 5 Входной узкополосный сигнал с асимметричным спектром f(t)a(t)cos ujot+4(t) подается, на входы ограничителей 10 и 11 и амплитудного детек jTopa . Сигнал с .выходов ограничителей 10 и 11, имеющий единичную амплитуду и несущий информацию только о фазе, подается на первые входы-бло ков 1 и Ц умножения, а на вто|й 1е входы подаются напряжения с генератора 15 и через фазовращатель 16 в виде cosuJjjt CLOjj и sInttjp t Su). В результате умножения сигнала и последующей фильтрации на выходе фильт ров 2 И 5 получают сигналы в виде ;CosM(t.) СЧ и S i пЧ(t) SV. Сигналы ;Квантуются во временных квантователях 3 и 6 и поступают на дальнейшую обработку в дискретном виде. Иа выходе линий 17 и 20 задержки на пап чаются задержанные сигналы cos4(t-L:) sin4(t-r)Sfr. На выходах бло ков 18, 19, 21 и 22 умножения получа ют соответственно произведения |Ь Sq, , {cirCi -C V сл ,,-. t.lfV Lff 1 Ha выходах первого сумматора 23 и блока 2 вычитания hoлyчaют соответственно сумму и разность этих про изведений с1+/ь и у -сЛ Полученные сумма и разность умножаются в блоках 27 и 2б умноШбния на СЫоИ SujQ, выработанные енерато;рами 28 и 25, затем складываются в сумматоре 29 и результат поступает на первый вход блока 30 умножения. С выхода амплитудного детектора 1 нал поступает на фильтр 8 низкой 1 частоты, затем квантуется времен;ным квантователем 9 и далее обрабатывается в цифровом виде. Сигнал .на входе временного квантователя 9 описывается выражением a(t) и несет информацию только об амплитуде входного сигнала. Сигнал a(t) поступает на вход линии 12 задержки и второй вход блока 7 умножения, на первый вход которого поступает задержанный сигнал a(t). Напряжение, описываемое выражением a(t)a(t-i;), с выхьда блока 7 поступает на второй вход блока 30 умножения. Результат поступает на вход сумматора 31, с выхода которото получается отсчет функции коррелятора, описываемый выражением Т бСС) U : j d tt)c« (t-t) (oL+fb) СШд 52 i:-;Cir-c).. Цифровой коррелятор позволяет производить анализ узкополосных сигналов с асимметричным спектром без переноса спектра в низкочастотную область. При этом быстродействие дискретных ;Элементов, с помачью которых реализуется коррелятор, определяется только |шириной спектра и не зависит от несу1чей частоты. Раздельная обработка информации, заключенной в амплитуде и фазе сигнала, позволяет при известнЬм соотношении информации, заключенной в амплитуде и фазе, использовать в каждом из каналов дискретные элементы, обеспечивающие ту точность, которая необходима для данного ..канала, что приводит к упрощению аппаратуры. Формула изобретения Цифровой коррелятор, содержа1ций три блока умножения, выходы первого и второго из которых подключены через соответствующие фильтры низкой частоты к первым входам соотвествую- . щих временных квантователей, первый вход третьего временного квантователя соединен с выходом третьего фильтра низкой частоты, а выход подключен к входу первой линии задержки, вторые входы временных квантователей соединены с выходом генератора тактовых имНульсов, первые входы первого и второго блоков умножения подключены соответственно к первому выходу генератора опорных напряжений и выходу фазовращателя, вход которого подключен к второму выходу генератора опорных напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа узкополосных сигналов q асимметричным спектром, в него введены семь блоков умножения, две линии задержки, два сумматора, два ограничителя, амплитудный детектор, блак вычитания, два генератора гармонических напряжений и накапливающий сумматор, вход которого подключен к выходу четвертого блока умножения, входы которого соединены соответственно с выходами первого сумматора и третьего блока умножения, входы которого соединены соответственно с выходами третьего временного квантователя и первой линии задержки, входы первого сумматора соединены соответственно

с выходами пятого и шестого блоков умножения, первые входы которых подключены соответственно к выходам генераторов гармонических напряжений, вторые входы пятого и шестого блоков умножения соединены с выходами соответственно блока вычитания и втот рого сумматора, первые входы седьмого и восьмого, девятого и десятого блоков умножения попарно объединень соединены соответственно с входами второй и третьей линий задержки и подключены соответственно к выходам первого и вторр го временных квантователей, выходы второй и третьей линий задержки прдкпючены соответственно к вторым входам восьмого и девятого, седьмого и десятого блоков умножения, входы второго сумматора соединены соответственно с выходами восьмого и десятого блоков умно;жения, входы блока вычитания соединены соответственно с выходами седьмого и девятого блоков умножения входы ограничителей и амплитудного детектора объединены и являются входом .коррелятора выходы ограничителей подключены к вторым входам первого и второго блоков умножения, а выход амплитудного детектора соединен с входом третьего фильтра низкой частоты.

Источники ийформации, |Принятые во внимание при экспертизе

/Энергия, .1971, с. 41 (прототил).