18.7. Коррелометры реального времени для высокочастотных сигналов
Современный уровень технологии не позволяет в цифровом виде обрабатывать случайные сигналы, максимальная частота спектра которых превышает несколько десятков мегагерц. В Лаборатории электроники и технологии информации для этих целей разработан коррелометр, в котором используется совпадение полярности входных сигналов, модифицированных добавлением вспомогательных шумов (разд. 10.5). Суть метода заключается в том, что на входе коррелометра случайные сигналы
x(t) и y(t) складываются с вспомогательными шумами 
Затем сигналы 
проходят через ограничители-формирователи, на выходе которых появляются сигналы с амплитудой ±1, т. е. 
. С такими сигналами, амплитуда которых может быть закодирована с помощью одного двоичного разряда, гораздо проще проводить операции задержки и умножения. Задержка осуществляется с помощью быстрых сдвиговых регистров в интегральном исполнении, каждый из которых содержит 4 или 8 разрядов. Умножение осуществляется с помощью схемы Исключающее ИЛИ, а интегрирование — с помощью быстродействующего интегрирующего счетчика.
Быстродействие такого коррелометра ограничено только современной технологией производства интегральных схем. В настоящее время предельная частота составляет 250 МГц. Учитывая прогресс технологии, в ближайшее время можно ожидать увеличение этого предела.
Примечание 1. Точность определения корреляционной функции. Как показано в гл. 10, систематическая ошибка измерений уменьшается с увеличением объема выборки. Для небольшого объема точность получается слишком малой, но при увеличении частоты поступления анализируемых сигналов объем выборки быстро растет. Если частота дискретизации составляет 200 МГц, то за 1 с систематическая ошибка становится меньше 
а за 100 с — меньше 10-4. Такие коррелометры применяются в спектральном анализе высокочастотных сигналов в реальном времени; их выход соединен обычно с преобразователями Фурье для последующей обработки корреляционных функций. На рис. 18.15 показана плата, с помощью которой осуществляется вычисление значений корреляционной функции в 16 точках. На рисунке видны коаксиальные кабели, предназначенные для сдвига фазы сигналов.
Примечание 2. Если из коррелометра убрать ограничители-формирователи и не использовать вспомогательные шумы, то подобные приборы могут быть с успехом использованы для обработки быстрых импульсных сигналов, какие часто встречаются, например, в ядерной физике.
Рассматриваемый коррелометр принадлежит к тому же типу приборов, что и быстрый преобразователь Фурье, работающий по алгоритму Кули — Тьюки. В последние 10 лет по не совсем понятным причинам разработчиков гораздо больше привлекают преобразователи Фурье. В действительности же коррелометры позволяют работать на более высокой частоте, чем преобразователи Фурье. Обычно сначала с помощью коррелометра измеряется корреляционная функция, а затем из нее с помощью преобразователя Фурье вычисляют спектральную плотность. Преобразование Фурье осуществляется толико один раз (конечно, можно выполнить несколько преобразований Фурье на различных стадиях измерения корреляционной функции),
(кликните для просмотра скана)
и нет необходимости выполнять его очень быстро. Его можно легко выполнить на ЭВМ после окончания измерений. Более того, преобразование Фурье можно выполнить в гораздо большем числе точек, чем их имеется на корреляционной функции, т. е. интерполировать спектральную плотность, что может иметь большой практический интерес (разд. 13.11).
Ожидается, что в ближайшие годы появятся устройства обработки сигналов, позволяющие работать как в частотной области (преобразователи Фурье), так и во временной (коррелометры, устройства свертки).
