Цифровой коррелятор

 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для измерения функции взаимной корреляции между двумя случайны Wtes-wy- v -, Л.. rrx ми процессами, задержанными один относительно другого. Цель изобретения - расширение частотного диапазона обрабатываемых сигналов. Коррелятор содержит аналогоцифровые преобразователи 1 и 2, блоки 3, А аналого-цифровых преобразователей, генератор тактовых импульсов 5, триггеры 6, 7, блок 8 задержки, регистры 9-14, элементы И 18,19, блоки 17,26-28 элементов И, блоки 29.30 элементов ИЛИ, делители частоты 31, 32, блоки 34, 35 делителей частоты, элементы задержки 20, 21, блок 23 определения максимального значения, блок 24 накопления и блок 25 умножения. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК рц Q 06 F. 15/336

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР,i0 <) < g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г

Ф (21) 4852064/24 (22) 18.07.90 (46) 15.04.92. Бюл. й. 14 (72) Н. К. Бондарь, В. A. Маркитанов, И. И.

Обод и И. Н, Попатенко (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

M 1201846, кл. G 06 F 15/336, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1571612, кл. G 06 F 15/336, 1988. (54) ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛЯТОР (57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для измерения функции взаимной корреляции между двумя случайныИзобретение-относится к измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для измерения функции взаMMHQA корреляции между двумя случайными процессами, задержанными один относительно другого.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона обрабатываемых сигналов, На чертеже показана схема цифрового коррелятора.

Цифровой коррелятор содержит первый

1 и второй 2 аналого-цифровые преобразователи, первый и второй блоки 3 и 4 аналого-цифровых преобразователей, генератор

- 5.тактовых импульсов, первый 6 и второй 7 триггеры, блок 8 задержки, регистры 9-14, вход запуска 15. элемент И 16, блок 17 элементов И, элементы И 18, 19, элементы задержки 20, 21, дешифратор 22, блок 23 определения максимального значения, блок

„, Ы„„172Ó133 А1 ми процессами, задержанными один относительно другого, Цель изобретения — расширение частотного диапазона обрабатываемых сигналов. Коррелятор содержит аналогоцифровые преобразователи 1 и 2, блоки 3, 4 аналого-цифровых преобразователей, генератор тактовых импульсов 5, триггеры 6, 7, блок 8 задержки, регистры 9-14, элементы

И 18, 19, блоки 17, 26-28 элементов И, блоки

29,30 элементов ИЛИ, делители частоты 31, 32, блоки 34, 35 делителей частоты, элементы задержки 20, 21, блок 23 опреде-.. ления максимального значения, блок 24 накопления и блок 25 умножения. 1 ил, 24 накопления, блок 25 умножения, блоки

26-28 элементов И, блоки 29,30 элементов

ИЛИ, делители частоты 31, 32„элемент

ИЛИ 33, блоки 34, 35 делителей частоты.

Вход запуска коррелятора 15 соединен с S-входами первого 6 и второго 7 триггеров, Ц с входом обнуления делителя 32 и с входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с („) входами обнуления делителя 31 и блоков 34, 35 делителей частоты, блока 24 накопления, входы которого соединены с.выходами блока 25 умножения, а выходы — с входами блока 23 определения максимального значения, выходы которого соединены с входами регистров 9, 10, синхровход последнего соединен с первым входом элемента ИЛИ

33 и с выходом элемента задержки 21. а выходы — с первыми выходами коррелятора и с входами дешифратора 22, синхровход которого соединен с вторым входом элемен1727133 та И 18, с вторыми входами блока 28 элементов И, с инверсным входом второго триггера

7, а выходы —. с вторыми входами блока 27 элементов И, первые входы которого соединены. с выходами блока 8 задержки и с sxoдами блока 26 элементов И, выходы которого соединены с первыми входами блока 29 элементов ИЛИ, вторые входы которого соединены с выходами блока 27 элементов И, а выходы — с первыми входами блока 25 умножения, вторые входы которого соединены с выходами блока 30 элементов

ИЛИ, вторые входы которого соединены с, выходами блока 28 элементов И, а первые входы — с выходом блока 17 элементов И, второй вход которого соединен с выходом регистра 12, а первый вход — с.вторым входом первого блока 26 элементов И,: с прямым вь ходом второго триггера 7 и с вторым входом элемента И, 19, выход которого соединен с входом элемента задержки 21, а первый вход — с R-входом второго триггера

7, а первым входом элемента,И-18 и с выходом делителя 32, вход которого соединен со счетными входами делителя 31 и блоков 34 и 35 делителей и с выходом элемента И 16, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов 5,. а второй вход — с прямым выходом первого триггера

6, R-вход которого соединен с выходом элемента И 18 и с входом элемента задержки

2D, выход которого соединен с синхровходом регистра 9, выходы которого соединены с вторыми выходами коррелятора, первый вход которого соединен с входом аналогоцифрового преобразователя (АЦП) 1, синхровход которого соединен с синхровходом

АЦП 2 и с выходом регистра 31, а выход — с входом регистра 11, выход которого соединен с информационным входом блока 8 задержки, синхровход которого соединен с синхровходом регистра 11, с синхровходом блока 24 накопления, с синхровходом регистра 12, с последним выходом блока делителя 34, с синхровходом.регистров 13 и 14, вход последнего соединен с выходом блока

4 АЦП, а выходы — с второй группой первых входов блока 28 элементов И 28, первая группа которых соединена с выходами регистра 13, входы которого соединены. с выходами блока 3 АЦП, вход которого. соединен .. с вторым входом .коррелятора, с входом

АЦП 2 и с входом блока 4 АЦП, синхровходы которого соединейы с выходами блока 35 делителей, а выходы блока 34 делителей соединены с синхровходами блока 3 АЦП, а выход АЦП 2 соединен с входом регистра

-12.

Цифровой коррелятор работаетследующим образом.

B исходном состоянии триггеры 6 и 7 находятся в нулевом состоянии, При поступлении на вход 15 импульса запуска производится установление триггеров 6 и 7 в единичное состояние, обнуление делителя 32, а также проходит через элемент ИЛИ 33 и производит обнуление делителя 31, блоков 34 и 35 делителей и блока 24 накопления, Установление триггера 6 в еди10 ничное состояние открывает элемент И 16, в результате чего импульсы с выхода генератора тактовых импульсов 5 проходят через элемент И 16 и поступают на счетные входы делителей 31 и 32 и блоков 34 и 35

15 делителей. Установление триггера 7 в единичное состояние открывает элементы И 19, блок элементов И 17 и блок 26 элементов И.

Начинается первый цикл вычислений, В первом цикле вычислений используются коды АЦП 1 и 2 и работа коррелятора по вы20 числению взаимной корреляционной функции (B КФ) осуществляется следующим образом, На выходе делителя 31 вырабатываются импульсы квантования, период следования которых выбирается в соответствии с теоремой Котельникова. Эти импульсы поступают на синхровходы АЦП 1 и 2, в которых аналоговые сигналы, поступающие на вход коррелятора, преобразуются в цифровой код. На выходе блоков 34 и 35

30 делителей вырабатываются импульсы квантования, размноженные по сетке частот дискретизации, т.е. отличающиеся на время возможного сдвига ВКФ вызванного часто35 той Доплера. При этом импульсы с выхода блока 34 делителей рассчитаны на компенсацию положительного сдвига разности частот Доплера, а с выхода блока 35 делителей на компенсацию отрицательного сдвига

40 разности частот Доплера. Таким образом, импульсы квантования с выходов блока 34 поступают после квантования с делителя 31, а с блока 35 — до импульса квантования с делителя 31. Таким образом, по импульсам

45 квантования с выхода делителя 31 аналоговые сигналы в АЦП 1 и 2 преобразуются в цифровые коды и по импульсу квантования с последнего выхода блока 34 делителей (т.е. с делителя блока 34, на выхода которого

50 получаются импульсы квантования канала. компенсирующего максимальный сдвиг частоты Доплера) переписываются в регистры

11 и 12 соответственно. В дальнейшем коды с регистра 11 поступают в блок 8 задержки, вые отсчеты с выходов блока 8 задержки проходят через открытый блок 26 элементов

ИЛИ, через блок 29 элементов ИЛИ и поступают на блок 25 умножения. Цифровые от55 число отводов которого равен М, где M— число. вычисляемых ординат ВКФ. Цифро1727133 лителя 32, который определяет время на- 1.0 копления, триггер I устанавливается в

20 коррелятора для определения разности вре- 25 мен прихода сигналов на вход коррелятора,а также на вход дешифратора 22, На разретенциал, в результате чего разрешается рэ- 30

Формула изобретения

Цифровой коррелятор; содержащий два аналого-цифровых преобразователя, блок задержки, четыре блока элементов И, два блока элементов ИЛИ, блок умножения, блок накопления, блок определения максимального значения, первый блок аналогоцифровых преобразователей, два элемента частоты, первый блок делителей частоты, два регистра, два триггера, три элемента И, генератор тактовых импульсов, два элемента задержки и дешифратор выходы которого соединены с первой группой информационных входов первого блока элементов И, выход которого подключен к первому входу первого блока элементов, ИЛИ выходы которого соединены с первой группой входов блока умножения, выход которого подключен к информационному входу блока накопления, выходы которого соединены с информационными входами блока определения максимального значения, выход которого подключен к информационным входам первого и второго регистров, выход первого регистра является выходом значения разности доплеровских частот входных сигналов, 35

55 счеты с выхода регистра 12 проходят через открытый блок 17 элементов И; через блок

30 элементов ИЛИ на вторые входы блока 25 умножения. В умножителях блока 25 происходит перемножение входных отсчетов. Ре- 5 зультаты перемножения поступают в блок

24, где производится накопление результа-. тов перемножения.

При появлении импульса на выходе.денулевое состояние. До этого импульс с выхода делителя 32 проходит через элемент И

19. В блоке 23 определения максимального значения определяется код ординаты с максимальным значением ВКФ. Код ординаты с максимальным значением ВКФ. выделяется на выходе блока 23. По импульсу с выхода элемента задержки 21, время задержки которого выбирается в соответствии с временем определения максимального значения блоком 23, код ординаты с максимальным.

Значением переписывается в регистр 10, С выхода регистра этот код выдается на выход шающий вход дешифратора 22 во втором цикле работы поступает разрешающий побота дешифратора 22. Импульс c выхода элемента задержки 21 проходит через элемент ИЛИ 33 и производит обнуление делителя 31 блоков 34 и 35 и блока 24. С выхода дешифратора 22 снимается высокий потенциал только с того выхода, код которого поступает на вход дешифратора 22. Высокий потенциал с дешифратора 22 открывает те элементы блока 27 элементов И, которые подключены к тому отводу блока 8 задерж- 40 ки, который компенсирует разность времени прихода входных сигналов. Таким образом, отсчеты с выбранного отвода блока 8 задержки проходят через блок 27 элементов И, через блок 29 элементов ИЛИ и поступают на первые входы блока 25 умножения.

Во втором цикле вычислений, так как трйггер 7 находится в нулевом состоянии, то блок 17 элементов И и блок 26 элементов И 50 закрыты, а элементы блока 28 открыты, Цифровые отсчеты с выходов блоков АЦП 3 и 4 поступают через открытый блок 28 элементов И и блок 30 элементов ИЛИ на вторые входы блока 25. На блок 28 элементов И эти отсчеты поступают следующим образом: первыми поступают импульсы квантования с выхода блока 35 делителей. По этим им- пульсам срабатывают АЦП блока 4. Следующим появляется импульс квантования на выходе делителя 31, затем импульсы квантования на выходе блока 34 делителей. По импульсу с последнего делителя блока 34 (т.е, того, который служит для компенсации максимальной доплеровской частоты и который позже всех появляется) переписываются цифровые отсчеты с регистров 11, 12, 13 и 14, осуществляется сдвиг информации в блоке 8 задержки и подача импульса синхронизации на блок 25 накопления, Таким образом, во втором цикле работы осуществляется обзор по разности частот Доплера в выбранном максимуме ВКФ, определенном впервом цикле. В блоке 25 умножения осуществляется перемножение поступающих цифровых отсчетов, которые накапливаются в блоке 24 накопления, При появлении импульса на выходе делителя 32 он проходит через элемент И 18 устанавливает триггер 6 в нулевое состояние и поступает на.элемент задержки 20. В блоке 23 определения максимального значения снова определяется код максимальной ординаты ВКФ и этот код по импульсу с элемента задержки 20. (время задержки элемента 20 выбирается большим времени срабатывания блока 23) переписывается в регистр 9.

Таким образом, по окончании работы в регистре 10 записан код, определяющий разность времен приема входных сигналов, а в регистре 9 — код, определяющий разность доплеровских частот принимаемых сигналов.

1727133 частоты соединен с R-входом второго триг- 45 гера и со вторым входом второго элемента выход второго регистра соединен с входом дешифратора и с выходом ординаты с максимальным значением взаимной корреляционной функции коррелятора, первый информационный вход которого соединен с информационным входом первого аналогоцифрового преобразователя, вход синхронизации. которого подключен к выходу первого делителя частоты, соединенному со входом синхронизации второго аналогоцифрового преобразователя, информационный вход которого является вторым информационным входом коррелятора, подключенным к информационному входу первого блока аналого-цифровых,преобразователей; вход синхронизации которого соединен с выходом первого блока делителей частоты, информационный вход которого подключен к информационным входам первого и второго делителей частоты и к выходу первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход подключен к прямому выходу первого триггера, Sвход которого является входом запуска коррелятора и соединен с S-входом второго триггера, прямой выход которого подключен к управляющим входам второго и третьего блоков элементов И, выход второго блока элементов И соединен со вторым входом первого блока элементов ИЛИ, выходы блока задержки подключены ко второй группе информационных входов первого блока элементов И и к информационным входам второго блока элементов И, инверсный выход второго триггера соединен с первым входом второго элемента И, тактовым входом дешифратора и с управляющим входом четвертого блока элементов И, выходы которого и выходы третьего блока элементов И подключены соответственно ко входам второго блока элементов ИЛИ, выходы которого соединены со второй группой входов блока умножения, выход второго делителя

И, выход которого подключен к R-входу первого триггера и через первый элемент задержки ко входу синхронизации первого регистра, выход второго элемента задержки подключен ко входу синхронизации второго регистра, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона обрабатываемых сигналов, в него введены четыре регистра, элемент ИЛИ, второй блок делителей частоты и второй блок аналогоцифровых преобразователей, информационный вход которого соединен со вторым информационным входом коррелятора, а выход подключен к информационному входу третье".о регистра, выход которого соединен с первым информационным входом четвертого блока элементов.И, второй информационный вход которого подключен к выходу четвертого регистра, информационный вход которого соединен с выходом первого блока аналого-цифровых преобразователей, выход первого аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному входу пятого регистра, выход которого соединен с информационным входом блока задержки, тактовый вход которого подключен к старшему разрядному выходу первого блока делителей частоты, соединенному со входами синхронизации блока накопления, третьего, четвертого, пятого и шестого регистров, информационный вход которого подключен к выходу второго аналого-цифрового преобразователя, а.выход соединен с информационным входом третьего блока элементов И, первый и второй входы третьего элемента И подключены соответственно к выходу второго делителя частоты и к прямому выходу второго триггера, а выход через второй элемент задержки соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен. ко входу обнуления второго делителя частоты и ко входу запуска коррелятора, выход элемента ИЛИ. соединен со входами обнуления первого делителя частоты блоков делителей частоты и блока накопления.

1727133

Составитель И.Загорбина

Редактор Н.Каменская Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Заказ 1279 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101