SU892339A1 - Однородный спектро-коррелометр - Google Patents

Description

(54) ОДНОРОДНЫЙ СПЕКТРО-КОРРЕЛОМЕТР

1

Изобретение относитс  к специализированным средствам измерительновычислительной техники, предназначенным дл  исследований веро тностных характеристик сигналов, использованию в устройствах распознавани , прин ти  решений, например, в радиофизике , океанологии и др. област х.

Известен однородный анализатор, содержащий р д вычислительных матриц , кажда  из которых содержит две группы взвешивающих резисторов, последовательно соединенных в каждой матрице с формировател ми знаков, ключами и регул торами знаков, выходы ключей соединены со входом интегратора , по два выхода каждой вычислительной матрицы подключены к блоку элементов И, а к входам матриц через распределительный блок подключен блок селекции, 1.

Недостатки анализатора - большое количество пассивных элементов (весовых резисторов) дл  вычислени  даже нескольких дес тков ординат спектра, наличие двух регул торов знака в каждой матрице, кроме того, аналоговые узлы входного преобразовани  и селекции сигнала увеличивают погрешности вычислений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  однородный спектро-коррелометр дискретного принципа действи  благодар  которому в блоках возможно изменение режимов анализа дл  вычислени  или спектра или коррел ционной функции . Спектро-коррелометр содержит входной блок, амплитудно-импульсный пре10 образователь и формирователь импульсной последовательности, включенный между блоком управлени  и N регистрами сдвига N множительно-распределительных  чеек, последовательно со15 единенных через соответствующие ключи , вход каждого из N регистров соединен с N входами накопител  через последовательно соединенные элемент совпадени , ключевой умножитель и

20 цепочку трех распределительных ключей , а генератор базисной функции подключен к информационным входам ключевых умножителей 2.

Существенным недостатком известно25 го устройства  вл етс  недостаточное быстродействие при анализе спектра - до нескольких сотен Гц вследствие уменьшени  скорости формирр- i вани  ординат спектра пропорционально номеру вычисл емой ординаты.

Цель изобретени  - увеличение быстродействи  анализа.

Поставленна  цель достигаетс  тем что в однородный спектро-коррелометр , содержащий амплитудно-импульсный преобразователь, св занный с выходами входного блока и генератора базисной функции, соединенных управл ющими входами с соответствующими выходами тактирующего блока последовательно соединенные N множительно-распределительных  чеек дву типов с N регистрами, первый вход первой множительно-распределительной  чейки первого типа подключен к выходу амплитудно-импульсного преобразовател , вторые выходы N множительно-распределительных  чеек подключены к соответствующим N входам накопител , третьи входы множительнораспределительных  чеек соединены с третьими выходами и третьими входами предыдущих  чеек, к первому входу множительно-распределительной  чейки первого типа подключен вход регистра, выход которого соединен с входом первого ключа, .первый выход которого соединен со входом регистра , а второй выход подключен к первому выходу  чейки первого типа, между вторым выходом и вторым входом которой включены последовательно соединенные, второй и третий ключи, между выходом второго ключа и третьим ВЫХОДОМ  чейки первого типа включен четвертый ключ, а второй и третий выходы соединены через п тый ключ, причем в множительно-распределительных  чейках.второго типа второй- выход соединен с третьим входом  чейки, дополнительно введены формирователь знака, счетчик выборок, счетчик циркул ции, блок опроса, элемент ИЛИ, причем первые N/4 множительно-распределительных  чеек  вл ютс   чейками первого типа с дополнительным элементом НЕ в каждой из них, между вторыми входами упом нутых  чеек и вторым выходом входного блока включен формирователь знака, первый вход множительно-распределительных  чеек первого типа соединен с управл ющим входом второго ключа и первым входом элемента НЕ, второй вход которого соединен с управл ющим входом регистра и соответствующим выходом блока опроса, а выход элемента НЕ подключен к соответствующему входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым управл ющим входом блока опроса и входом счетчика циркул ции, который подключен к третьему выходу тактирующего блока, к четвертому выходу которого подключен второй управл ющий вход блока опроса, а к первому выходу подключен,вход счетчика выборок , при этом Первый и второй информационные входы блока опроса соеди-.

иены соответственно с выходами счетчика выборок и счетчика циркул ции, а общий выход - с yпpaвл ющи 1и входами регистров каждой множительнораспределительной  чейки первого и 5 второго типов, причем регистры в каждой из 3N/4 множительно-распределительных  чеек второго типа соединены непосредственно между первыми входом и вь1холом  чеек, а управл юQ щий вход первых ключей этих  чеек подключен к входу регистров.

Кроме того, блок опроса содержит два счетчика тактов, формирователь адреса, два регистра адреса, выходы

которых через соответствующие дешифраторы подключены к управл ющим входам коммутатора,тактовый вход которого соединен с первым управл ющим входом формировател  адреса, вторым управл ющим входом блока опроса и со вторыми тактовыми входами счетчиков тактов, первые тактовые входы которых соединены с первым уп-. равл ющим входом блока опроса, а выходы счетчиков тактов соединены соответственно со вторым и третьим управл ющими входами формировател  адреса , информационные входы которого подключены соответственно к первому и второму информационног 1у входу блоQ ка опроса, входы которого подключены к входам колшутатора, а выходы формировател  адреса подключены к входам соответствующих регистров адреса.

J На фиг. 1 изображена структурна  схема однородного спектро-коррелометра; фиг. 2 - циклы формировани  произведений и наличи  холостых тактов в циркул ци х.

Однородный спектро-коррелометр

содержит входной блок 1, амплитудноимпульсный преобразователь 2, генератор 3 базисной функции, формирователь 4 знака, ссэединенные управл ющими входами с соответствующими выходами тактирующехх) блока 5, множительно-распределительные  чейки 6 и 7, вторые выходы подключены ко входам накопител  8, управл ющие выходы множительно-распределитель0 ных  чеек 6 соединены со входами элемента 9 ИЛИ, выход которого соединён с управл ющим входом блока 10 опроса , к информационным входам которого подключены соответственно счетчик

е 11 выборок И счетчик 12 циркул ции.

Множительно-распределительна   чейка б содержит регистр 13, выход которого через первый выход ключа 14 подключен к своему входу и к управл ющим входам ключа 15 и элеме та НЕ 16, выход которого  вл етс  управл ющим выходом  чейки 6. Первый вход  чейки б соединен с входом регистра 13, второй вход  чейки подключен через ключи 15 и 17 ко вто1эому

выходу  чейки 6, причем, между выходом ключа 15 и третьим выходом множительно-распределительной  чейки б включен ключ 18, выход которого через ключ 19 подключен также ко второму выходу  чейки 6, управл ющий вход которой соединен с управл ющим входом регистра 13 и вторым входом элемента НЕ 16, а первый выход  чейк 6 соединен со вторым выходом ключа 14 ..

Множительно-распределительна   чейка 7 содержит регистр 20, включенный между первы1«1И входами и выходом  чейки, ключ 21, включенный между вторыми входом и выходом  чейки , и ключ 22, включенный между третьим входом и вторым выходом  чейки , при этом управл ющий вход ключа 21 соединен с входом регистра 20

Блок 10 опроса состоит из счетчиков тактов 23-1 и 23-2, формировател  24 адреса, регистров адреса 25и 25-2, последовательно соединенных соответствующими дешифраторами 26-1 и 26-2, выходы которых подключены к управл ющим входам коммутатора 27, тактовыйвход которого соединен с третьим управл ющим входом формировател  24 адреса, вторым управл ющим входом блока 10 опроса и со вторыми тактовыми входами счетчиков тактов 23-1 и 23-2, первые тактовые входы которых соединены с первым управл ющим входом блока 10 onpoqa, а выходы счетчиков тактов 23-1, 23-2 соединены соответственно с первым и вторым управл ющими входами формировател  24 адреса, информационные входы которого подключены соответственно к первому и второму информационному входу блока 10 опроса, выходы которого подключены к выходам коммутатора 27, а выходы формировател  24 адреса подключены к входам соответствующих регистров 25 адреса.

Однородный спектро-коррелометр работает следующим образом.

Перед началом вычислени  коррел ционной функции от тактирующего блока 5 поступают командные импульсы-, устанавливающие генератор 3 базисной функции в отключенное состо ние, формирователь 4 знака в состо ние (знак ; оэффициента передачи сигнала), в множительно-распределительных  чейках 6 ключ 14 установлен в положение, при котором выход регистра 13 подключен ко входу следующей  чейки 6, ключи 18 и 19 .закрыты , а управл ющие входы всех регистров 13 и 20  чеек 6 и 7 подключены к общему выходу коммутатора 27.

Последовательность преобразований сигнала производитс  спектро-коррелометром в соответствии с алгоритмом Стильтьеса . исследуемые сигналы x(t) и y(t) подаютс  на входы входного блока 1, с первого выхода которого сигнал у (nit) в дискретной форме поступает на информационный вход амплитудно-импульсного преобразовател  2, а со второго входа - нерез формирователь 4 знака в непрерывной форме поступает на второй вход одновременно всех множительнораспределительных  чеек 6 и 7.

В амплитудно-импульсном преобразователе 2 в дискретные моменты времени тдЬ амплитуды отсчетов -сигнала

0 у(nut) преобразуютс  в пачки коротких импульсов JY с количеством импульсов , эквивалентным амплитуде соответствующего отсчета сигнала. Пачки импульсов Лтп поступают далее на пер5 вый вход множительно-распределительной  чейки 6-0 и через регистр 13, ключ 14, подаютс  в следующие  чейки 6-1,6-2...б- (N/4-1) и далее в последовательно соединенные регистры 20

0  чеек 7-1,7-2...7-3N/4. По мере продвижени  пачек импульсов в регистрах 13 и 20 они одновременно поступают на управл ющие входы ключей; 15 и 21, каждый короткий импульс Jrnn из пачки . на короткое врем  открывает .соответ5 ствующий ключ, осуществл   выборку из непрерывного сигнала x(t).

Така  дельта-модул ци  осуществл етс  одновременно во всех N множительно-распределительных .  чейках

0 спектро-коррелометра, после чего эти выборки поступают в накапливающие  чейки накопител  8, форгииру  в них соответствующие ординаты Р(д-дТ) коррел ционной функции в реальном

5 масштабе времени.

Далее осуществл етс  вычисление оценок спектра. Рассмотрим дл  нагл дности процедуру Фурье-преобразоваИи  x(t)-- А() .

0

Исследуемый сигнал x(t) в этом случае во входном блоке 1 подвергаетс  предварительной обработке (ограничению по, частоте, дискретизации, ...), после чего отсчеты сигнала X (q-at), через формирователь 4 зна5 ка подаютс  на второй вход  чеек 6 (фиг. 2а) . На.первый вход  чеек б (фиг. 1) перед началом обработки подаетс  гармонический сигнал от генератора 3 базисной функции, кото0 рый в виде пачек импульсов с выхода амплитудно-импульсного преобразовател  2 поступает по цепи регистр 13 - ключ 14 - выход  чейки б-О и далее в  чейки 6-1,6-2,....,65 ( N/4-1) . Последовательность- - пачек импульсов в регистрах 13 характеризует четверть периода основной частоты базисной функции (фиг. 26).

Вычисление спектра начинаетс  по

0 первому тактовому импульсу с первого выхода фактирующего блока 5: во входном блоке 1 из сигнала x(t) формируетс  первый отсчет x(l-at), который запоминаетс  на врем  ut и

5 через формирователь 4 знака приложе к входу ключей 15 каждой множительно-распределительной  чейки 6. Одновременно с этим счетчик 11 выборок и счетчик 12 циркул ции начинает счет, формиру  на своих выходах код, соответствующий номеру q-1 и п-О, которые подаютс  на входы формировател  24 адреса. Код полученного произведени  a/t o -qi-п -О пересылаетс  в регистр адреса 25-1, который через дешифратор 26-1 определ ет номер выхода коммутатора 27: при коде адреса тактовые импульсы -поступают на управл ющий вхо регистра 13 логической  чейки 6-0, осуществл   циркул цию пачки импуль сов Jo по кольцу выход регистра 13 ключ 14 - вход регистра 13. Поступа  также на управл ющий вход ключа 15, импульсы Jo пачки по вергают дeльтa -мoдyл ции отсчет x(l-At). Результат модул ции с вы|Хода ключа 15 через открытые ключи il8 и 19 подаетс  на первый вход накопител  8. Одновременно импульсы do пачки подаютс  на первый вход элемента НЕ 16, на второй вход которого поступают тактовые импульсы. При окон чании пачки импульсов Ло , на второй вход элемента НЕ 16 поступит очеред ной тактоьый импульс, который ввиду отсутстви  запрещающего импульса на первом входе, пройдет на выход элемента НЕ 16 и далее на элемент ИЛИ с выхода которого подаетс  на вход Сброс счетчика тактов 23-1 и вход счетчика 12 циркул ции, устана лива  номер . При п-1 на выходе формировател  24 адреса образуетс  ко , характеризующий номер следующего опрашиваемого регистра. 13 -  чейки 6-1, так как а , - 1, т.е. в коммутаторе 27 открываетс  выход 1, через который тактовые импульсы подаютс  на управл ющий вход регистра 13  че ки 6-1. Кажда  из циркул ции пачек им/N пульсов Jff, при п-1, 2,... (7 - 1/осуществл етс ангшогично случаю п-0, но при этом количество импульсов в пачке не заполн ет все т  чеек регистров 13 (фиг. 26), вследствие чего после завершени  циркул ции в соответствующем регистре еще требуетс  Р холостых тактов, чтобы установить пачку импульсов Л в первоначальное состо ние. Исключают с  эти холостые затраты времени в данном спектро-коррелометре за счет использовани  элементов НЕ 16, сигнализирующих о окончании циркул  ции и за счет одновременного управлени  двум  регистрами с адресом а ( очередна  циркул ци ) и с адресом а(п-1) (установка начального состо  ни  пачки импульсов предыдущей циркул ции ) . Управление двум  регистрами осуществл етс  введением в устройство 10 опроса двух счетчиков тактов 23, считающих такты сдвига пачек импульсов в указанных регистрах и двух цепей регистр адреса 25 - даиифратор 26 , открывающих одновременно два соответствующих выхода коммута-, тора 27 на эти интервалы времени. После окончани  холостых тактов соответствующий счетчик 23 сбрасываетс  в начальное нулевое состо ние, обнул етс  соответствующий регистр адреса 25 и закрываетс  один из выходов коммутатора 27, в то врем  как через другой продолжают поступать такторые импульсы до окончани  этой циркул ции. Последовательность п циркул ции N (в - регистрах 13) производитс  до получени  суммы результатов дельта модул ции во всех N  чейках накопител  8,причем распределение их по соответствующим  чейкам накопител  8 производитс  через .общую шину, соедин ющую третьи входы множительнораспределительных  чеек 6 и 7, и соответствующие ключи 19.и 22, управл емые блоком 10 опроса (св зи не показаны как очевидные). При получении на выходе входного блока 1 последующих отсчетов сигнала x(qAt) или qr2,3,...,N процедура обработки осуществл етс  аналогично случаю q-1, формируютс  адреса а, с интервалами Да, кратными j; в соответствующих  чейках 6 производитс  циркул ци  выборки J-, (q-n) и дельтамодул ци  отсчета x(q-dt), результат которой распредел етс  ключами 19 или 22 на выходы накопител  8 с номерами п. После последней циркул ции q-N в . накопителе 8 формируетс  сумма дельта-модулированных выборок, описыва ,ема-  выражением А Н мм Ч V fv 1 Al) В X(.)S(-ircos с|, , 1nsC Kro - где Кг - масштабный коэффициент шкалы частот дЬ - шаг дискретизации входного сигнала; ЛТ - шаг дискретизации базисных функций и результата вычислений (фиг. 2б-г); К - номер перехода базисной функции через нулевой уровень , определ ющий пол рность си-гнала с выхода формировател  знака. Вычисление спектра в однородном спектро-коррелометре предлагаемой структуры производитс  значительно быстрее и до более высоких частот сигнала благодар  записи в регистры

13 отсчетов базисной функции (в виде пачек импульсов), что позвол ет сократить врем  информативными отсчетами и введению элементов НЕ, исключающему потерю времени на холостые такты при циркул ции отсчетов.

Claims (2)

1. Однородный спектро-коррелометр содержащий амплитудно-импульсный преобразователь, св занный с выходами входного блока и генератора базисной функции, соединенных управл ющими входами с соответствующими выходами тактирующего блока, последовательно соединенные N множитёльнораспределительных  чеек двух типов с N регистрами, первый вход первой множительно-распределительной  чейки первого типа подключен, к выходу амплитудно-импульсного преобразовател  вторые выходы N множительно-распределительных  чеек подключены к соответствующим N входам накопител , третьи входы множительно-распределительных  чеек соединены с третьими выходами и третьими входами предыдущих  чеек, к первому.входу мнОжительно-распределительной  чейки первого типа подключен вход регистра, выход которого соединен с входом первого ключа, первый выход которого соединен со входом регистра, а второй выход подключен к первому выходу  чейки первого типа, между вторым выходом и вторым входом которой включены последовательно соединенные второй и третий ключи, мелсду выходом второго ключа и третьим выходом  чейки первого типа включен четвертый ключ, а второй и третий выходы соединены через п тый ключ, причем в множительно-распределительных  чейках второго типа второй выход соединен с третьим входом  чейки, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  быстродействи  анализа , в спектро-коррелоМетр дополнительно введены формирователь знака, счетчик выборок, счетчик циркул ции, блок опроса, элемент ИЛИ, причем первые N/4 множительно-распределительных  чеек  вл ютс   чейками первого типа с дополнительным элементом НЕ в каждой из них, между вторыми входами упом нутых  чеек и вторым выходом входного блока включен формирователь знака, первый вход множительно-распределительных  чеек первого типа соединен с управл ющим входом второго ключа и первым входом элемента НЕ, второй вход которого соединен с управл ющим входом регистра и соответствующим выходом блока опроса, а выход элемента НЕ подключен к .соответствующему входу, элемента ИЛИ, выход которого соеди .нен с первым управл ющим входом блока опроса и входом счетчика циркул ции , который подключен к третьему

10 выходу тактирующего блока, к четвертому выходу которого подключен второй управл ющий вход блока опроса, а к первому выходу подключен вход счетчика выборок,при этом первый и

15 второй информационные входы блока опроса соединены соответственно с выходами счетчика выборок и счетчика циркул ции , а общий выход - с управл ющими входами регистров каждой множительно-распределительной  чейки

0 первого и второго типов, причем регистры в каждой из 3N/4 множительнораспределительных  чеек второгр типа соединены, непосредственно между первыми входом и выходом  чеек, а

5 управл ющий вход первых ключей этих  чеек подключен к входу регистров .

2. Спектро-коррелометр по п. 1, отличающийс  тем, что блок опроса содержит два счетчика

0 тактов, формирователь адреса, два регис1ра адреса, выходы которых через соответствующие дешифраторы подключены к управл ющим входам коммутатора , тактовый вход которого соедиS нен с первым управл ющим входом формировател  адреса, вторым управл ющим входом блока опроса и со вторыми тактовыми входами счетчиков тактов, первые тактовые входы которых соединены с первым управл ющим входом блока

0 опроса,а выходы счетчиков тактов соединены соответственно со вторым и третьим управл ющими входами формировател  адреса, информационные входы, которого подключены соответственно

5 к первому и второму информационному входу блока опроса,входы которого подключены к входам коммутатора,. а выходы формировател  адреса подключены к входам соответствующих

0 регистров адреса.

Источники информации прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 651348, кл. G Об F 15/34, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № 657368, кл. G 01 R 23/16, 1976.

IM Ф Af/;

/

; /