Коррелятор

 

Й

ГКА%

ОЛИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

Союз. Соавторах

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. Свид-ву (22) Заявлено 25.02.75 (21) 210874? 24 (51) М. Кл.- G 066 7/19 с присосдпнеппем з:1явкп №

Совета Министров CCCP ! OI.", I|.—.èêопапо 30.08.76. Б1оллc снь № 32 по делам изобретений (53) УДЕ 681.333:519.2 (08 .8} ч открытий

Дата опуб !1«oi.aiiiisr описания 10.12.76 (72) Автор изобретсппя

В. Д. Гусев

Специальное конструкторское бюро «Виброприбор» (7l) Заявите:1ь (; 4) КОРРЕЛЯТОР

ГосУдвРственный комитет (23) Г(ри0„11тет

Изобретение относится к специализированным средствам аналоговой вычислительной техники для аппаратурного определения корреляционных функций случайных процессов.

Известны множительные корреляторы-аналоги, у которых операция умножения входных сигналов выполняется с помощью операции сложения их логарифмов с последующим определением антилогарифма суммы.

У таких корреляторов необходимо обеспечи- 10 вать задержку на время аргумента входного сигнала, представленного в аналоговой форме, а затем осуществлять перемножение его с текущим сигналом, представленным также в форме аналога, что довольно сложно для не- 15 посредственной аппаратурной реализации и, как правило, связано с потерей точности и сужением рабочего диапазона сигналов.

Указанные недостатки устранены в корреляторах, содержащих блоки умножения, выпол- 20 ненные на генераторах экспоненциального напряжения, и схему задержки сиГналя, Въ|полненную на генераторах линейно изменяющегося напряжения (ЛИН) .

Известный корреля гор содержит триггер, пн- 25 тегратор, генератор тактовых импульсов, экспоненциальный 1енератор, подключенный выходом к первому входу первого компаратора, генератор линейно изменяющегося напряжения, соединенный выходом с первым входом 30 второго компаратора, второй вхо,Г которого подкл10чен 1 Источнику ОпорнОГО напряжения, а выход соединен с управляю1цпм входом запоминающей ячейки.

Требование идентичности экспоненцпальных генераторов вызывается необходимостью выполнять однородные операции: один из двух идентичных экспоненцпальных генераторов служит для 1юлучения логарифма прямого сигнала, другоп — для получсния логарифма задержан:-юго спгн ал а.

Требование пдентп-снос гп генераторов Л И Н, выполняющих функцию запом1гпания, вызывается следующим обстоятельством. Так как длительность импульса запоминается в форме текущей разности напряжений на выходах генсраторов ЛИ?1, то скорость нарастания у

000их Генераторов должна Оыть Одинаковои, т. с. генераторы Л111-1 должны быть идентичны.ы. 1-1еиденти:ность генераторов снижает точность работы коррелятора.

Целью изобретения является повышение точности опредслснпя корреляционной функции

1i ка! следствие прпмсн51емОЙ cTp) I Tÿçbi — упрощение коррелятора. 1 очность Iioмсренпя корреляционной функции повышас Гся и, тем искл10чснпя дополпитсльпой методи сскoй погрешности за счет точного соблюдения задержки, а упрощение коррелятора достшастся a счет такой структуры

526917 устройства, которая не трсбует идентичных узлов. Задержка будет точно выдержана, если запускать генератор ЛИН, отмеряющий эту задержку, не одновременно с экспоненциальным генератором, логарифмирующим первый сомножитель, а после того, как напряжение отдельно запущенного экспоненциального генератора сравнится с напряжением (7(/), т. е. в момент /и когда фактически и фиксируется первый сомножитель. Затем в тот момент, когда генератор ЛИН достигнет значения (7опт(опт= c), T. е. спустя время т от момента существования U(t), нужно мгновенно запомнить новое значение входного сигнала в этот момент это и будет U(t+ò). Для этого целесообразно использовать имеющуюся в прототипе запоминающую схему (схема фиксации мгновенных значений напряжения), управляя ею схемой сравнения U»»Ä tt U„,. После этого сомно>китель прологарцфмировать в течение второго тактового периода тем же экспоненциальным генератором, которым логарифмировали и U(t). Таким образом, выдерживая точную задержку т между сомно>кителями, совмещая функции двух идентичных экспоненциальных генераторов в одном и давая новос назначение запоминающей схеме, можно повысить точность измерения и одновременно упростить коррелятор, избавляясь от идентичных узлов. Функция же фиксации мгновенных значений напряжения, которая в прототипе выполняется запоминающей схемой, может быть возложена на третий экспоненциальный генератор, который выполняет операцию суммирования логарифмов сомножителей, причем усложнение этого генератора ограничится установкой аналогового ключа в цепи разряда конденсатора. Но поскольку при этом отпадает необходимость в компараторе, то компенсация этого небольшого усложнения будет более чем достаточной, т. е. для полного достижения цели необходим экспоненциальный генератор с фиксацией напряжения.

Это достигается тем, что предлагаемый коррелятор содержит элемент И, элемент ИЛИ, управляемый переключатель и экспоненциальный генератор с фиксацией напряжения, первый вход которого подключен к выходу триггера, а выход — к входу интегратора, установочные входы триггера соединены соответственно с выходом первого компаратора и с выходом элемента ИЛИ, подключенным к управляющему входу экспоненциального генератора, входы элемента ИЛИ соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, один из выходов которого подключен к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого компаратора, а выход — с управляющим входом генератора линейно изменяющегося напряжения, информационные входы переключателя подключены соответственно к входу устройства и к выходу запоминающей ячейки, управляющие его входы соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, а вход

З0

60 запоминающей ячейки подключен к входу устройства, второй вход экспоненциального генератора с фиксацией напряжения соединен с соответствующим выходом генератора тактовых импульсов. Выход управляемого переключателя подключен к второму входу первого компаратора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема коррелятора; па фиг. 2 — временные диаграммы.

На схеме приняты следующие обозначения:

1 — генератор линейно изменяющегося напряжения (ЛИН), 2 — компаратор, 3 — запоминающая ячейка, 4 — управляемый переключатель, 5 — элемент ИЛИ, б — экспоненциальный генератор, 7 — компаратор, 8 — триггер, 9 — экспоненциальный генератор с фиксацией напряжения, 10 — интегратор, 11 — элемент

И, 12 — генератор тактовых импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Тактовый импульс Т1 генератора 12 запускает lto управляющему входу экспоненциальный генератор 9. Одновременно импульс Т замыкает переключатель 4 на сигнал «вход устройства», дает разрешение на прохождение через элемент И 11 запускающего импульса генератору 1, запускает экспоненциальный генератор б и переключает триггер 8 в единичное состояние («взводит») . «Взведенный» триггер по фиксирующему входу генератора 9 разрешает генерацию экспоненты напряжения. В тот момент, когда экспоненциальное напряжение от генератора 6 сравняется с входным U(t) (фиг. 2, б), компаратор 7 вырабатывает импульс, который «сбросит» в «О» триггер 8 и, пройдя через элемент И 11, запустит генератор 11 ЛИН. Время нахождения триггера 8 во

«взведенном» состоянии пропорционально

ltIU(t) (фиг. 2, в) . «Сброшенное» (нулевое) состояние триггера 8 запрещает дальнейшую генерацию экспоненты генератором 9, поэтому на выходе последнего до окончания импульса Т1 держится зафиксированный уровень напряжения (фиг. 2, г). Генератор 1 ЛИН с приходом запускающего импульса начинает вырабатывать напряжение, которое сравнивается на компараторе 2 с напряжением Уопт, пропорциональным т. В момент их равенства компаратор 2 вырабатывает сигнал на запоминание ячейкой 3 входного напряжения

U(t+T), которое будет держаться в схеме до прихода следующего запускающего импульса (фиг. 2, б).

Тактовый импульс Т,, следующий за импульсом Т (фиг. 2, а), запускает генератор 6 и

«возводит» триггер 8. При этом он проходит вначале, как и тактовый импульс Т, через элемент ИЛИ 5. Одновременно импульс Т> за мыкает переключатель 4 на выход запомина ющей ячейки 3, где к этому моменту уже имеется сигнал U(t+ ) . «Взведенное» состояние триггера 8 разрешает дальнейшую генерацию экспоненциального напряжения генератора 9, начиная от значения, зафиксированного в первом такте. Время «взведенного» состояния

526917 триггера 8 во втором такте пропорционально

1п U(t+z) .

После «сброса» триггера 8 во втором такте на выходе генератора 9 будет зафиксировано напряжение, пропорциональное сумме логарифмов: 1nU(t)+l>zU(t+z) . При «сбросе» триггера 8 во втором такте запускающий импульс с выхода компаратора 7 сравнения через элемент И 11 не пройдет, поэтому генератор 1

ЛИН не срабатывает и перезаписи сигнала в запоминающей ячейке 3 не произойдет. Сигнал

U(t+ ) продержится в ней до начала очередного импульса Ть При возникновении тактового импульса Тз результат, полученный в генераторе 9, будет аналогичным образом пропотенцирован и засчитан интегратором 10. Таким образом, цикл одной выборки совершается в течение трех тактовых импульсов, после чего начинается сначала в описанной выше последовательности.

В описанном корреляторе момент начала отмера задержки т определяется моментом выбора сигнала U(t) и носит случайный характер, но при этом сама задержка т остается строго заданной. Что касается случайности выбора момента начала отсчета т, то, как известно, для стационарных случайных процессов параметры процесса инварианты во времени, корреляционная функция есть функция только задержки, но не временного аргумента.

Необходимость в наличии идентичных экспоненциальных генераторов отпадает, так как их функции выполняют один и тот же генератор, Формула изобретения

Коррелятор, содержащий триггер, интегратор, генератор тактовых импульсов, экспонен5

I0

Зо

35 циальный генератор, подключенный выходом к первому входу первого компаратора, генератор линейно изменяющегося напряжения, соединенный выходом с первым входом второго компаратора, второй вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом запоминающей ячейки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, коррелятор содержит элемент И, элемент ИЛИ, управляемый переключатель и экспоненциальный генератор с фиксацией напряжения, первый вход которого подключен к выходу триггера, а выход— к входу интегратора, установочные входы триггера соединены соответственно с выходом первого компаратора и с выходом элемента ИЛИ, подключенным к управляющему входу экспоненциального генератора, входы элемента

ИЛИ соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, один из выходов которого подключен к первому входу элемента И, второй вход соединен с выходом первого компаратора, а выход — с управляющим входом генератора линейно изменяющегося напряжения, информационные входы переключателя подключены соответственно к входу устройства и к выходу запоминающей ячейки, управляющие его входы соединены с соответствующими выходами генератора тактовых импульсов, à вход запоминающей ячейки подключен к входу устройства, второй вход экспоненциального генератора с фиксацией напряжения соединен с соответствующим выходом генератора тактовых импульсов, выход управляемого переключателя подключен к второму входу первого компаратора.

526917

qðèã 2

Составитель В. Жовинский

Редактор Н. Суханова Техред 3. Тараненко Корректор О. Тюрина

Заказ 2314/13 Изд. № 1650 Тираж 854 Подписное

ЦИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2