Взаимный коррелятор

 

(u)959102

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву—

) 22) Заявлено 05.12.80 (21) 3213084/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

G 06 G 7/19

Гееударетеелкме кемнтет

Опубликовано 15.09.82. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 25.09.82 (53) УДК 681.333 (088.8) пв делам лзюеретенкй и еткрмтий!

С. А. Забузов (72) Автор изобретения.Ленинградский институт авиационного приборостроения (71) Заявитель (54) ВЗАИМНЫЛ КОРРЕЛЯТОР

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для вычисления функций взаимной корреляции и автокорреляционных функций импульсных радиосигналов в радиоизмерительных системах, в системах радиолокации и радиопеленгации.

Известны коррелятор и устройство свертки, использующие в качестве основного узла аналоговые устройства на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Конструктивно они представляют собой пьезоэлектрические пластины, на рабочие поверхности которых нанесены входные преобразователи акустических поверхностных волн, между которыми ° в пределах их апертуры наносятся съемочные электроды в виде сплошного слоя либо в виде электродной решетки. Операция перемножения осуществляется за счет нелинейности внешних полупроводниковых элементов (диодов), подклю ченных к электродам съемной решетки, либо за счет акустической нелинейности материала звукопровода. Интегрирование производится пространственным съемным электродом. Возможно осуществить вычисление функции взаимной корреляции входных сигналов с помощью подобных устройств, используя инвертор, соединенный последовательно с одним из входов устройства (1).

Недостатками таких устройств являетs ся относительно малая широкополосность, обусловленная эквидистантными входными преобразователями и необходимость применения значительных амплитуд сигналов в случае устройств на основе внутренней нелинейности.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, в котором на пьезоэлектрический звукопровод нанесены входные преобразователи акустических поверхностных волн, пространственные периоды которых

>5 соответствуют рабочим частотам входных сигналов, между которыми в пределах их апертуры нанесены съемные электроды, последние через полупроводниковые диоды соединены с выходом устройства. За счет нелинейности полупроводниковых диодов осуществляется перемножение входных сигналов, а суммирование производится на общей шине, соединяющей выходы полупроводниковых диодов. В этом случае, подавая одновременно на входные преоб959102 разователи радиоимпульсы, с выхода устройства получают сигнал, пропорциональный свертке входных сигналов. Такое устройство можно использовать для определения функции взаимной корреляции исследуемых сигналов, если один из входов устройства последовательно соединить с временным инвертором, который может быть выполнен на поверхностных акустических волнах (2) .

К недостаткам таких устройств относится сложность определения корреляционных функций входных сигналов, так как требуется применение дополнительных электронных блоков и элементов на акустических поверхностных волнах. Кроме того, эквидистантные входные преобразователи являются относительно узкополосными и

: )Гра пи ч и Бак)т рВ 6o I "÷þ полосу частОТ подобных устройств.

15 ны, расстояние между электродами равно половине рабочей длины волны, преобразователи первой и второй группы акустических волн в электрические сигналы размещены в пределах апертуры излучающей

5g системы с противоположных сторон от нее на общем звукопроводе, выходы преобразователей звуковых волн в электрические сигналы являются выходами коррелятора.

Преобразователь акустических волн в

55 электрические сигналы выполнен в виде двух электродов соответственно Ш-образной и (-образной формы, причем выступы

Цель изобретения — упрощение при Определении функций взаимной корреляции входных радиосигналов.

Поставленная цель достигается тем, что во взаимный коррелятор выполненный в виде пьезоэле,три ческого пластинчатого звукопровода с нанесенным на его боковые грани 25 акустическим поглотителем, содержащий первый и второй преобразователи электрического сигнала в акустические волны с различным пространственным переходом, входы которых являются соответственно первым и вторым входами устройства, меж- ЗО ду первым и вторым преобразователями электрического сигнала в акустические волны в пределах их апертуры размещены проводящие полоски, соединенные с катодо м соответству юще го ум нож а ю щего диода, 35 введены первая и вторая группы преобразователей акустических волн в электрические сигналы, группа нагрузочных резисторов и излучающая система, выполненная в виде веерообразно расходящихся электродов, каждый из которых соединен с ано- 4р дом соответству.ющего диода и первым контактом нагрузочного резистора, вторые контакты которых соединены с шиной нулевого потенциала, причем ширина электродов излучающей системы и преобразователей акустических волн в электрические

45 сигналы равна четверти рабочей длины вол (-образного электрода размещены в зазорах между выступами Ш-образного электрода, причем (-образный электрод подключен к шине нулевого потенциала.

На чертеже схематически показана конструкция аналого-вычислительного устройстВа.

Схема устройства. содержит пьезоэлектрический пластический звукопровод 1, преобразователи 2, 3 электрического сигнала в акустические волны, проводящие полоски

4, полупроводниковые диоды 5, излучающую систему 6 — преобразователи 7 акустичеси4х волн в электрический сигнал, акустический поглотитель 8, группу загрузочных резисторов 9.

Взаимный коррелятор состоит из звукопровода 1, на рабочей поверхности которого размещены входные веерообразные преобразователи 2 и 3. В пределах апертуры преобразователей расположены проводящие, полоски 4, которые через полупроводниковые диоды 5 соединены с соответствующими электродами излучающей системы 6, которая выполнена веерообразной, причем пространственный период, т. е. расстояние между соседними электродами. равен разности пространственных периодов входных преобразователей. По обе стороны от веерообразной излучающей системы под входными преобразователями друг под другом размещены преобразователи 7, предназначенные для считывания выходного сигнала.

Для устранения отражений от торцов звукопровода служит акустический поглотитель 8.

В том случае, когда на преобразователь 2 подается радиосигнал длительностью 0,1—

20 мкс, то за счет частотно-избирательных свойств веерообразного преобразователя распределение акустического поля в пределах апертуры преобразователя оказывается пропорциональным спектру входного сигнала, т. е. веерообразный преобразователь осуществляет пространственное разделение частотных составляющих входного сигнала.

Таким образом, при одновременной подаче на преобразователи 2 и 3 радиосигналов с несущими частотами, соответствующими пространственным периодам преобразователей, на каждой проводящей полос- . ке возникает сигнал, пропорциональный спектрам входных сигналов. 3а счет нелинейности полупроводниковых диодов 5 производится операция перемножения, и так как пространственный период излучающей

6 системы равен разности пространственных периодов преобразователей 2 и 3, то излучающей системой 6 после перемножения выделяется сигнал на разностной несущей частоте входных сигналов. Излучающая система 6 осуществляет преобразование Фурье от сигнала, пропорционального произведению комплексно-сопряженных спектров входных сигналов. Результат этой операции

959102

1О

Формула изой ретения

a = arctic 2, 2D

55 считывается преобразователями 7. Это позволяет осуществить над входными сигналами преобразование и, таким образом, получить функцию взаимной корреляции входных радиоимпульсов.

Геометрические размеры преобразователей и излучающей системы определяются из следующих соображений.

Преобразователи характеризуются расстоянием между соседними электродами, шириной электродов и их длиной. Для устройств на ПАВ эти размеры связаны с длиной волны на рабочей частоте, т. е. с А„„в =

fо

= — где Ат!дв — длина поверхностной акустической волны в материале звукопровода; V „ — скорость ПАВ в материале звукопровода; 1, — рабочая частота устройства. В первом приближении можно сказать, что расстояние между соседними электродами преобразователей (половина пространственного периода преобразователей) равно половине длины поверхностной волны на рабочей частоте устройства — ф.

Для преобразователей оно линейно меняется от - — до — н-, где Лви Л длина поверхл- Л

2 н ностнои волны соответственно на верхней и нижней частотах полосы пропускания устройства. Ширина электродов преобразователей и излучающей системы выбирается равной . Длина электродов преобразователей (апертура) для устройств на ПАВ обычно составляет 50 †1 0. Все электродные.структуры в устройствах на ПАВ обычно изготовляются методом фотолитографии, причем толщина металлизации составляет

0,1 — 0,3 мкм и ее влиянием на технологичес кие характеристики устройств на ПАВ пренебрегают.

Численные величины углов раскрыва преобразователей и излучающей системы зависят от конкретных параметров устройства. В общем случае половина угла раскрыва преобразователей С (угла, образованного продолжением боковых сторон крайних электродов преобразователей) определяется выражением где L — протяженность низкочастотной час1 ти (основания) веерообразного преобразователя в направлении распространения ПАВ;

1 — протяженность высокочастотной части (верхнего основания) веерообразного преобразователя в том же направлении;

D — апертура преобразователя.

Для конкретного примера реализации устройства с параметрами 1!! = 10 мГц, Ы = 7 мГц с учетом того, что каждый преобразователь содержит по 20 электродов, величина угла * при апертуре преобразователей 15 мм составляет 8 . Для го

25 зо

5О излучающей системы, содержащей !00 элементов, угол раскрыва составляет 39 .

В предложенном устройстве ширина рабочих частот может достигать 70 /р от средней частоты полосы пропускания, т. е. 7 мГц при средней частоте 10 мГц, кроме того, исключая выходные электродные считывающие усилители, необходимые для компенсации потерь преобразования электромагнитной энергии радиосигналов в акустическую, само устройство представляет собой твердотельный модуль, для изготовления которого применима стандартная технология фотолитографии.

1. Взаимный коррелятор, выполненный в виде пьезоэлектрического пластинчатого звукопровода с нанесенным на его боковые грани акустическим иоглотителем, содержащий первый и второй преобразователи электрического сигнала в акустические волны с различным пространственным периодом, Входы KoTopb!õ яВляк)тся сООтВетстBpi- !!с! гервым и вторым входами устройства. между первым и Вторым преобразователями электрического сигнала в акустические золны в пределах их апертуры размещены проводя щие полоски, саед и нен ные с ка тодом соответствующего умножающего диода. отличающийся тем, что, с цельк упрсгщеиия устройства, введены первая и вторая группы преобразователей акустических волн в электрические сигналы, группа нагрузочнь!х резисторов и излучающая система, выполненная в виде веерообразно расходящихся электродов, каждый нз которых соеди нен с анодом соответствующего диода и первым контактом нагрузочного резистора, вторые контакты нагрузочных резисторов соединены с шиной нулевого потенциала, причем ширина электродов излучаю!ней системы и преобразоватслей акустических волн в эл KTрические сигналы равна четверти рабочей длины волны, расстояние между электродами равно половине рабочей длины волны, преобразовател и первой и второй группы акустических волн в электрические сигналы размещены в пределах апертуры излучающей системы, с противоположных сторон от нее на общем в звукопроводе, выходы преобразователей звуковых волн в электрические сигналы являются выходами взаимного коррелятора.

2. Коррелятор по и. 1, отличающийся тем, что преобразователь акустических волн в электрические сигналы выполнен в виде двух электродов, соответственно Ш-образной и (-образной формы, причем выступы с-образного электрода размещены в зазорах между выступами Ш-образного элект959102

С оста ви тель В. )Кон инский

Редактор О. Колесникова Техред А. Бойкас Корректор М. Шароши

Заказ 6795/67 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оз крытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4 рода, причем -образный электрод соединен с шиной нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3770949, кл. G 06 G 9/00, опублик. 1973.

2. Каринский С. С. Устройство обработки сигналов на ультразвуковых поверхностных волнах. М., «Сов. радио», 1975, с. 105.