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F e b . 7 , 1967 c . N . PRYOR 3 , 3 0 3 , 3 3 5DIGITAL CORRELATION SYSTEM HAVING AN ADJUSTABLE IMPULSE GENERATOR

Filed April 2 5 , 1 9 63 4 Sheets-Sheet 1 .

din) Hm.I INPUTNO I I 6rm( f n ' F f m ) 3 4 , w \LOW [ l o LowI 4

I ERI - L : . G ' ; A ; F I L T E R L I E F I L T E RE 3 8 3

' 5 DISPLAYWW \ O RI N P U T No.2WH'TE_________->__v MANUAL U T I L I Z A T I O NNO'SE (fn) CONTROL EQUIPMENT

FIGZQ.AMPLITUDE

- =~ TIMEI F I L T E R I N P U T f m + f n )

FIG.2b.AMPLITUDE

ATCHED FILTER OUTPUT f m )

INVENTOR.CABELL N . P R Y O R

AT Y .

8/12/2019 Us 3303335

2/7

\ F g b . 7 , 1 9 6 7 c . N . PRYOR 3 , 3 0 3 , 3 3 5DIGITAL CORRELATION SYSTEM HAVING AN ADJUSTABLE IMPULSE GENERATOR

Filed April 2 5 , 1963 4 Sheets-Sheet 22 0 w , H83.

PASSIVE DELAY LINE (DELAY PER TAP=T)

ADDER

I N P U T f i n h )

2 7 F G 0 4 .3 ( 2 5INPUT A_D I FCONVERTER SH T REGISTET ( N STAGES)

I 8 8 | 8 v28( 2 6

CLOCKPULSE

R TG E N E A O R ( 2 9 r 2 9 r 2 9 r 2 9CONVERTER CONVERTER CONVERTER CONVERTER

II

ADDEROUTPUT

INVENTOR.CABELL N . P R Y O RATTY.

8/12/2019 Us 3303335

3/7

3 , 3 0 3 , 3 3 5

r33CONVERTER

4 Sheets-Sheet 5

3 |

MULTIPLIERL

C. N. PRYOR

SHIFT REGISTERS ( N - l STAGE EACH) -

GENERATORIMPULSE RESPONSE

DIGITAI CORRELATION SYSTEM HAVING AN ADJUSTABLE IMPULSE GENERATOR

A-DCONVERTERNPUT 25

CLOCK

F e b . 7 , 1 9 6 7

F i l e d A p r i l 2 5 , 1 9 6 3

2

T

INVENTOR.CABELL N . P R Y O RV - / I ; / /

ATTY.

BY

8/12/2019 Us 3303335

4/7

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5/7

U n i t e d S t a t e s P a t e n t 01

3 , 3 0 3 , 3 3 5DIGITAL CORRELATION SYSTEM HAVING ANADJUSTABLE IMPULSE GENERATORC a b e l l N . P r y o r , S i l v e r S p r i n g , M d . , a s s i g n o r t o t h e. United S t a t e s o f America a s represented b y t h e Secret a r y o f t h e Navy

F i l e d A p r . 2 5 , 1 9 6 3 , S e r . N o . 2 7 6 , 1 4 12 C l a i m s . 1 1 . 235-181)The i n v e n t i o n d e s c r i b e d h e r e i n may be manufactured

and u s e d b y o r f o r t h e Government o f t h e United S t a t e so f America f o r g o v e r n m e n t a l p u r p o s e s w i t h o u t t h e payment o f any r o y a l t i e s thereon o r t h e r e f o r .

The p r e s e n t i n v e n t i o n r e l a t e s t o a s i g n a l ? l t e r and morep a r t i c u l a r l y t o a s i g n a l ? l t e r having a v e r y g e n e r a l r es p o n s e c h a r a c t e r i s t i c w h i c h c a n b e c o n v e n i e n t l y a d j u s t e d .

I n t h e ? e l d o f matched ? l t e r i n g wherein i t i s d e s i r o u st o d e t e c t a p u l s e o f k n o w n c h a r a c t e r i s t i c s b y s i g n a l p r o ce s s i n g , i t h a s b e e n t h e g e n e r a l p r a c t i c e t o e m p l o y s i g n a l? l t e r s ' h a v i n g t h e i r r e s p o n s e c h a r a c t e r i s t i c s p e c i ? e d i n t h ef r e q u e n c y d o m a i n . A l t h o u g h ? l t e r d e v i c e s o p e r a t i n g i na c c o r d a n c e w i t h t h i s t e c h n i q u e h a v e s e r v e d t h e p u r p o s e ,i t h a s been d e t e r m i n e d t h a t t h e d e s i r e d ? l t e r c h a r a c t e r i s t i cc a n b e more e a s i l y d e t e r m i n e d i n t h e t i m e domain w h e r e i nt h e ? l t e r ' c h a r a c t e r i s t i c can b e c l a s s i ? e d o r s p e c i ? e d i nt e r m s o f i t s i m p u l s e r e s p o n s e r a t h e r t h a n t h e e q u i v a l e n tfrequency re s p o n s e.The g e n e r a l p u r p o s e o f t h i s i n v e n t i o n i s t o p r o v i d e as i g n a l ? l t e r w h i c h e m b r a c e s a l l t h e a d v a n t a g e s o f s i m i l a r l ye m p l o y e d s i g n a l ? l t e r s w h i c h h a v e t h e i r ? l t e r r e s p o n s e

s p e c i ? e d i n t h e f r e q u e n c y domain a n d w h i c h d o e s n o t p o ss e s s t h e d i s a d v a n t a g e o f i n d i r e c t s y n t h e s i z i n g o f t h e d es i r e d i m p u l s e r e s p o n s e in t h e f r e q u e n c y d o m a i n . To a tt a i n t h i s , t h e p r e s e n t i n v e n t i o n c o n t e m p l a t e s a u n i q u ed i g i t a l ? l t e r i n g s y s t e m w h e r e i n t h e s y n t h e s i z i n g o f t h e d es i r e d i n p u t r e s p o n s e i s c a r r i e d o u t d i r e c t l y i n t h e t i m e domain t h r o u g h a u t o m a t i c a n d r e p e a t e d e v a l u a t io n v o f t h ec o n v o l u t i o n i n t e g r a l .An o b j e c t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s t h e p r o v i s i o n o fa ? e x i b l e d i g i t a l ? l t e r f o r s i m u l a t i n g t h e d e s i r e d ? l t e rf u n c t i o n s .

Another o b j e c t i s t o p r o v i d e a v e r y ? e x i b l e p i e c e o f, l a b o r a t o r y a p p a r a t u s f o r matched ? l t e r i n g e x p e r i m e n t s .A u r t h e r o b j e c t o f t h e i n v e n t i o n i s t h e p r o v i s i o n o f ad i g i t a l ? l t e r f o r e v a l u a t in g i m p u l s e r e s p o n s e c h a r a c t e r i st i c s i n r e a l t i m e .

S t i l l a n o t h e r o b j e c t i s t o p r o v i d e a d i g i t a l ? l t e r h a v i n ga n a d j u s t a b l e i m p u l s e r e s p o n s e t o d e t e c t p u l s e s i g n a l s i nt h e p r e s e n c e o f a n o i s e background v i a matched ? l t e r i n gtechniques.O t h e r o b j e c t s and many o f t h e a t t e n d a n t a d v a n t a g e s o ft h i s i n v e n t i o n w i l l be r e a d i l y a p p r e c i a t e d a s t h e samebecomes b e t t e r u n d e r s t o o d b y r e f e r e n c e t o t h e f o l l o w i n gd e t a i l e d d e s c r i p t i o n when c o n s i d e r e d in c o n n e c t i o n w i t ht h e accompanying d r a w i n g s i n which l i k e r e f e r e n c e n ume r a l s d e s i g n a t e l i k e p a r t s t h r o u g h o u t t h e ? g u r e s t h e r e o fand w h e r e i n :

FIG. 1 i s a block diagram i l l u s t r a t i o n o f a matched? l t e r i n g t e c h n i q u e ;FIG. 2 a shows a g r a p h i c a l r e p r e s e n t a t i o n o f an i n p u t

s i g n a l t o t h e d i g i t a l ? l t e r ; iFIG. 2b shows a g r a p h i c a l r e p r e s e n t a t i o n o f an o u t p u ts i g n a l o f t h e d i g i t a l ? l t e r ;FIG. 3 i s a b l o c k diagram s c h e m a t i c o f an a d j u s t a b l e

? l t e r w h i c h u t i l i z e s a p a s s i v e d e l a y l i n e ;FIG. 4 i s a b l o c k diagram r e p r e s e n t a t i o n o f a d i g i t a l? l t e r ;FIG. 5 i s a b l o c k diagram r e p r e s e n t a t i o n o f a d i g i t a l? l t e r w h e r e i n t im e s h a r i n g o f a s i n g l e d i g i t a l m u l t i p l i e ri s e m p l o y e d ;FIG. 6 i s a block diagram schematic o f t h e impulse r e

s p o u s e generator; and

1 0

20

25

40

45

50

60

7 0

3 3 5 0 3 3 3 5 ?P l a t e n t e d F e b . 7 , 1 9 % ?62

FIG. 7 i s a b l o c k diagram i l l u s t r a t i o n o f t h e d i g i t a l? l t e r composed o f modules which p r o v i d e a matched ? l t e ro u t p u t a s shown i n FIG. 2 b when s u p p l i e d w i t h t h e i n p u tshown i n FIG. 2 a .R e f e r r i n g n o w t o t h e d r a w i n g s , w h e r e i n l i k e r e f e r e n c ec h a r a c t e r s d e s i g n a t e l i k e o r c o r r e s p o n d i n g p a r t s t h r o u g ho u t t h e s e v e r a l v i e w s , t h e r e i s shown in FIG. 1 t h e d i g i t a l? l t e r 10 which h a s an a d j u s t a b l e i m p u l s e r e s p o n s e t h a tc a n be c o n t r o l l e d by t h e manual c o n t r o l 1 1 . The i n p u tp u l s e 1 3 which i s t o b e d e t e c t e d by t h e matched ? l t e r t e c h ~n i q u e i s s u p p l i e d a s one i n p u t t o t h e mixer 1 4 . Whiten o i s e 15 i s s u p p l i e d t o a s e c o n d i n p u t t e r m i n a l o f t h em i x e r 1 4 a n d mixed w i t h t h e i n p u t p u l s e 1 3 t o p r o v i d e t h ei n p u t s i g n a l t o t h e d i g i t a l ? l t e r 1 0 . T h i s i n p u t s i g n a l c o ns i s t s o f t h e n o i s e s i g n a l i n and t h e i n p u t p u l s e o r m e s s a g es i g n a l ] m a n d i s shown i n FIG. 2 a . A f t e r t h e d i g i t a l ? l t e ri n g p r o c e s s i n g , t o b e h e r e i n a f t e r d i s c l o s e d i n d e t a i l , t h es i g n a l e m e r g i n g from t h e o u t p u t o f t h e d i g i t a l ? l t e r a pp e a r s a s sh o w n a t 1 6 i n t h e form o f t h e message s i g n a lf m o r i n p u t p u l s e w h i c h i s a l s o g r a p h i c a l l y s e t f o r t h i nFIG. 2 b .

I n o r d e r t o d e t e c t t h e p u l s e s i g n a l s from t h e n o i s e backg r o u n d u t i l i z i n g t h e matched ? l t e r t e c h n i q u e , i t i s n e ce s s a r y t o maximize t h e r a t i o o f t h e p u l s e s i g n a l s t o t h ew h i t e n o i s e b a c k g r o u n d . I t c a n b e shown t h a t t h e peako u t p u t d u e t o t h e s i g n a l p u l s e d i v i d e d b y t h e R . M . S . n o i s eo u t p u t , i . e . , t h e s i g n a l - t o - n o i s e r a t i o , c a n b e maximizedb y p a s s i n g t h e s i g n a l a n d n o i s e t h r o u g h a l i n e a r ? l t e rw h o s e i m p u l s e r e s p o n s e 1 1 ( 1 ) i s g i v e n b y :

/ 1 ( t ) : s ( T 1 t ) l )where s z ) i s t h e s h a p e o f t h e i n p u t p u l s e and T 1 i s ad e l a y r e q u i r e d t o a l l o w p h y s i c a l r e a l i z a b i l i t y o f t h e ? l t e r .T h i s o p e r a t i o n i s e q u i v a l e n t t o a c r o s s - c o r r e l a t i o n o f t h ei n p u t p u l s e a n d n o i s e w i t h a s t o r e d r e p l i c a o f t h e i n p u tp u l s e w a v e f o r m .The c o n v o l u t i o n i n t e g r a l g i v i n g t h e o u t p u t g ( t ) o f a? l t e r h a v i n g n t a p s w i t h T i m e d e l a y p e r t a p , an i m p u l s er e s p o n s e M r ) , a n d i n p u t s i g n a l f i n t ) t a k e s t h e g e n e r a lform:

where u i s t h e i n t e g r a t i o n v a r i a b l e f o r d i s c r e t e v a l u e sn T . T h e r e f o r e , i f t h e i n p u t s i g n a l f m ( t ) c o n s i s t s o f a ni n p u t p ul s e f m ( t ) a n d a n o i s e s i g n a l f n t ) , t h e s o l u t i o n o fE q u a t i o n 2 i s m e r e l y a m a t t e r o f a d j u s t i n g t h e i m p u l s er e s p o n s e h ( t ) t o s a t i s f y E q u a t i o n 1 a b o v e . W h e n t h i sc o n d i t i o n e x i s t s , g ( t ) i s t h e a u t o c o r r e l a t i o n f u n c t i o n o ff m a n d r e p r e s e n t s t h e d e s i r e d optimum s i g n a l - t o - n o i s e r a t i os e t f o r t h a b o v e .An d j u s t a b l e ? l t e r such a s t h a t s h o w n i n FIG. 3 canb e e m p l o y e d f o r r e a l i z i n g g e n e r a l i m p u l s e r e s p o n s e s w h i c h

v a n i s h a f t e r a ? n i t e t i m e . The i n p ut f m ( t ) i s s u p p l i e d t oa p a s s i v e d e l a y l i n e 2 0 h a v i n g a p l u r a l i t y o f t a p s a t s p a c e di n t e r v a l s whereby t h e d e l a y p e r t a p i s T . A d j u s t a b l e c oe ? i c i e n t p o t e n t i o m e t e r s 2 1 a r e c o n n e c t e d t o t h e d e l a y l i n et a p s i n o r d e r t o m u l t i p l y t h e s i g n a l a p p e a r i n g a t t h e i nd i v i d u a l t a p s by t h e p r e s e t v a l u e s o f t h e p o t e n t i o m e t e r s .Summing t h e p r o d u c t s f o r m e d b y t h i s m u l t i p l i c a t i o n i nt h e a d d e r 2 2 p r o v i d e s t h e d e s i r e d o u t p u t g ( z ) , s i n c e t h e s i gn a l a t t h e t i m e T o n a g i v e n t a p N f t h e d e l a y l i n e i sf(tnT). The o u t p u t o f t h e e n t i r e s y s t e m may be w r i tt e n i n t h e f o l l o w i n g f o r m :

w h i c h i s t h e d i s c r e t e a n a l o g o f t h e c o n v o l u t i o n i n t e g r a l ,where t h e s e t t i n g s o f t h e c o e ? i c i e n t p o t e n t i o m e t e r s a r eh(nT) a n d c o r r e s p o n d t o t h e v a l u e s o f t h e i m p u l s e r es p o n s e h ( u ) a t d i s c r e t e p o i n t s .To i n c r e a s e t h e r a n g e o f o p e r a t i o n o f a n a d j u s t a b l e ? l

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t e r s u c h a s t h a t shown i n FIG. 3 , i t i s d e s i r a b l e t o p r o v i d ed i g i t a l s h i f t r e g i s t e r s i n s t e a d o f a p a s s i v e d e l a y l i n e f o rd e l a y i n g t h e s i g n a l s u p p l i e d t o t h e c o e f f i c i e n t p o t e n t i o me t e r s . FIG. 4 shows a b l o c k diagram s c h e m a t i c o f an adj u s t a b l e ? l t e r s u c h a s t h a t shown i n FIG. 1 w h e r e i n a d i g it a l s h i f t r e g i s t e r 2 5 i s u t i l i z e d t o p r o v i d e t h e d e s i r e d t i m ed e l a y o f t h e i n p u t s i g n a l t o t h e ? l t e r . The d i g i t a l s h i f tr e g i s t e r 2 5 c a n b e s h i f t e d b y c l o c k p u ls e s s u p p l i e d b y t h ec l o c k p u l s e g e n e r a t o r 2 6 , w h e r e b y t h e t i m e d e l a y p e r t a pi s r e a d i l y v a r i a b l e a n d d e p e n d e n t upon t h e s h i f t p u l s e f r eq u e n c y o f t h e c l o c k p u l s e g e n e r a t o r 2 6 . U t i l i z i n g t h es h i f t r e g i s t e r n e c e s s i t a t e s c o n v e r t i n g t h e i n p u t a n a l o g s i gn a l s i n t o a d i g i t a l c o d e f o r t r a n s m i s s i o n a l o n g t h e s h i f t r e gi s t e r . An a n a l o g - t o - d i g i t a l c o n v e r t e r 27 c o n v e r t s t h ea n a l o g i n p u t s i g n a l i n t o d i g i t a l f o r m a n d i n o r d e r t o m a i nt a i n c o n s i s t e n c y , t h e c o e ? i c i e n t m ul t ip l ie r s 2 8 w h i c h p r ov i d e t h e f u n c t i o n h(nT) a r e a l s o s p e c i ? e d i n d i g i t a l f o r m .The o u t p u t s o f t h e d i g i t a l m u l t i p l i e r s 2 8 may b e c o n v e r t e dback t o a n a l o g form a n d added t o produce t h e ? l t e r o u tp u t . The d i g i t a l - t o - a n a l o g c o n v e r t e r s 29 a r e shown i nFIG, 4 . I t s h o u l d b e n o t e d t h a t one c o e f ? c i e n t m u l t i p l i e rand o n e d i g i t a l - t o - a n a l o g c o n v e r t e r i s r e q u i r e d f o r e a c hd e l a y l i n e t a p i n t h i s a r r a n g e m e n t .S i n c e t h e d i g i t a l m u l t ip l ie r s a r e t h e m o s t c o m p l e x s i n g l ep a r t o f t h e s y s t e m , a s y s t e m which r e d u c e s t h e n um be r o fm u l t i p l i e r s b y t i m e - s h a r i n g a s i n g l e m u l t i p l i e r among a l lt h e o u t p u t t a p s i s more e c o n o m i c a l t h a n t h e a r r a n g e m e n tshown i n FIG. 4 . T h i s can b e a c c o m p l i s h e d b y t i m e comp r e s s i n g t h e i n p u t s i g n a l which i s kno wn a s D e l t i c p r o ce s s i n g a s s e t f o r t h i n US. P a t e n t 2 , 9 5 8 , 0 3 9 t o V i c t o r C .Anderson. FIGS. 5 and 7 s h o w s y s t e m s wherein t i m es h a r i n g o f a s i n g l e m u l t i p l i e r i s a c c o m p l i s h e d . FIG. 5shows a g e n e r a l b l o c k diagram r e p r e s e n t a t i o n o f s u c h asystem w h i l e FIG. 7 shows a system which u t i l i z e s a para l l e l s e r i e s o f f o u r s h i f t r e g i s t e r s t o accommodate a f o u rb i t d i g i t a l w o r d . A l s o FIG. 7 s h o w s t h e i m p u l s e r e s p o n s eg e n e r a t o r 3 0 ( w h i c h w i l l h e r e i n a f t e r b e d e s c r i b e d i n mored e t a i l ) a s a s e r i e s o f d i g i t a l l y coded s w i t c h e s c o n t r o l l e db y a r i n g c o u n t e r o r a commutating c i r c u i t 4 0 . The s h i f tr e g i s t e r s 2 5 o f FIGS. 5 and 7 c o n t a i n N-1 s t a g e s ; whereN n FIG. 7 i s 32 b u t c a n b e expanded t o f u l ? l l s y s t e mr e q u i r e m e n t s . The s h i f t p u l s e s a r e p r o v i d e d b y t h e c l o c kp u l s e g e n e r a t o r 2 6 a n d t h e s a m p l e p u l s e s d e r i v e d t h e r efrom o c c u r e v e r y N h i f t p u l s e s t o g a t e t h e s a m p l i n gs w i t c h e s S . A l l s h i f t p u l s e s o t h e r t h a n t h e s a m p l i n g p u l s e so p e r a t e t h e s w i t c h S t o g a t e t h e f e e d b a c k l o o p 3 1 .At t h e i n s t a n t t h e s a m p l e p u l s e o c c u r s , t h e a n a l o g - d i g it a l c o n v e r t e r c o n t a in s t h e p r e s e n t v a l u e o f t h e i n p u t s i g n a la n d t h e s h i f t r e g i s t e r s 2 5 c o n t a i n t h e l a s t N 1 s a m p l e s o ft h e i n p u t i n i n c r e a s i n g o r d e r o f a g e r e a d i n g from l e f t t or i g h t i n t h e ? g u r e s . W h e n t h e s h i f t p u l s e o c c u r s , t h e o l de s t s a m p l e i n t h e s h i f t r e g i s t e r s i s r e g e n e r a t i v e l y f e d b a c kv i a f e e d b a c k l o o p 3 1 t o t h e ? r s t p o s i t i o n o f b i t s t o r a g ei n t h e s h i f t r e g i s t e r s 2 5 . The n e x t p u l s e b e i n g t h e Nthp u l s e o r sample p u l s e w i l l c a u s e t h e n e x t sample t o b e d es t r u c t i v e l y r e a d i n t o t h e ? r s t p o s i t i o n o f s h i f t r e g i s t e r s 2 5 ,t h e r e b y d i s c a r d i n g t h e o l d e s t s a m p l e a n d i n s e r t i n g t h e r ef o r t h e ne w v a l u e o f t h e i n p u t s i g n a l i n i t s p l a c e . Thesample p u l s e i s t h e n r e t u r n e d t o z e r o , and t h e n e x t N-ls h i f t p u l s e s s i m p l y r o t a t e t h e s t o r e d i n f o r m a t i o n in t h es h i f t r e g i s t e r s . At t h e end o f N y c l e s t h e i n f o r m a t i o ni n t h e s h i f t r e g i s t e r s i s a g a i n i n t h e o r d e r o f i n c r e a s i n g a g eand a n o t h e r n e w sample can be i n s e r t e d t o r e p l a c e t h eo l d e s t one i n t h e manner d e s c r i b e d h e r e i n a b o v e .D u r i n g t h e s h i f t i n g i n t e r v a l , e a c h o f t h e l a s t N a m p l e sh a s b e e n s h i f t e d p a s t t h e o u t p u t o f t h e s h i f t i n g l o o p i n d ec r e a s i n g o r d e r o f N , i . e . , from t h e o l d e s t t o t h e n e w e s t: s a m p l e . T h u s , i n e a c h c y c l e t h e s y s t e m h a s p a s s e d t h e s a m p l e s s t o r e d i n t h e s h i f t r e g i s t e r s p a s t t h e i n p ut o f t h ed i g i t a l m u l t i p l i e r 32 in a p r e d e t e r m i n e d s e q u e n c e and s im u l t a n e o u s l y u p - d a t e d i t s i n f o r m a t i o n , s o t h a t t h e s a m p l e sa p p e a r i n g s e q u e n t i a l l y a t t h e o u t p u t w i l l a l w a y s b e t h emost r e c e n t N a m p l e s . I t s h o u l d b e e v i d e n t t h a t t h e s h i f tp u l s e s must o c c u r a t N i m e s t h e r a t e o f t h e s a m p l e p u l s e sand t h a t t h e i n t e r v a l b e t w e e n s a m p l e p u l s e s m u s t b e T .

1 0

6 0

7 5

4 1D u r i n g t h e s h i f t i n g i n t e r v a l , i . e . , t h a t i n t e r v a l o f t i m eb e t w e e n s a m p l e p u l s e s , a n d N-word memory which i s t h ed i g i t a l form o f t h e i n p u t p u l s e r e s p o n s e must b e r e a d from

t h e i m p u l s e r e s p o n s e g e n e r a t o r 3 0 t o t h e m u l t i p l i e r 3 2 i nt h e p r o p e r t i m e s e q u e n c e . The p r o p e r t i m e s e q u e n c e i so b t a i n e d b y r e a d i n g d i g i t a l l y s t o r e d d a t a from t h e i n p u tr e s p o n s e g e n e r a t o r 3 0 i n d e c r e a s i n g o r d e r o f N and f e e di n g t h i s d a t a t o t h e m u l t i p l i e r a l o n g w i t h t h e o u t p u to f t h e s h i f t r e g i s t e r l o o p s . The i n s t a n t a n e o u s p r o d u c t. / 1 ( n T ) f ( l n T ) w i l l b e f o r m e d b y m u l t i p l i e r 3 2 . Summing t h e o u t p u t s o f t h e m u l t i p l i e r o v e r t h e i n t e r v a l b et w e e n s a m p l e p u l s e s g i v e s t h e d e s i r e d o u t p u t :

9 1 ) : 2 0 h n T ) f t n T )T h i s summing o p e r a t i o n may b e a c c o m p l i s h e d b y c o n v e r ti n g b a c k t o a n a l o g form i n t h e d i g i t a l - t o - a n a l o g c o n v e r t e r33 and averaging i n a l o w p a s s ? l t e r 34 with a time cons t a n t a p p r o x i m a t e l y e q u a l t o T .A i s p l a y o r u t i l i z a t i o n d e v i c e 3 8 t a k e s i t s i n p u t fromt h e lo w p a s s ? l t e r 3 4 . Any d i s p l a y o r d e t e c ti o n d e v i c ecan be u s e d t o v i s u a l l y d i s pl a y o r s e n s e t h e o u t p u t s i g n a lg z ) o f t h e d i g i t a l ? l t e r ; e . g . , a n o s c i l l o s c o p e c o u l d b e u s e da s a d i s p l a y d e v i c e o r a t h r e s h o l d d e t e c t o r and a s s o c i a t e dalarm c o u l d b e u s e d .The i n p u t p u l s e r e s p o n s e g e n e r a t o r 3 0 shown i n FIG. 6c o n s i s t s o f N h i f t r e g i s t e r s t a g e s c o n n e c t e d i n r i n g c o u n t e rf a s h i o n . Only one s t a g e o f t h e r i n g c o u n t e r 40 c o n t a i n sa 1 a t any t i m e . The output o f each s t a g e i s f e d t o ar o t a r y s w i t c h 41 which produces a t i t s o u t p u t t e r m i n a l s ad i g i t a l c o d e v a l u e c o r r e s p o n d i n g t o t h e p r e d e t e r m i n e dswitch p o s i t i o n when t h e input t o t h e switch i s a l o r a0 w h e n t h e i n p u t t o t h e s w i t c h i s a z e r o . Each o f t h eN w i t c h e s may b e s e t i n a predetermined ma n n e r s o a st o p r o v i d e t h e d e s i r e d d i g i t a l o u t p u t v a l u e when t h a ts w i t c h i s i n t e r r o g a t e d . T h u s , t h e e f f e c t o f t h e r i n g c o u n t e r4 0 i s t o i n te r r o g a t e t h e N w i t c h e s o f t h e r o t a r y s w i t c h 4 1 ,c o n s e c u t i v e l y , and p r o d u c e a d i g i t a l o u t p u t c o d e from t h es w i t c h b e i n g i n t e r r o g a t e d . W hen t h e o u t p u t s c o r r e s p o n di n g t o t h e g i v e n b i t from each s w i t c h a r e l o g i c a l l y added(OR), t h e o u t p u t o f t h e OR a t e s 4 2 w i l l b e a s e r i e s o fd i g i t a l w o r d s r e p r e s e n t i n g c o n s e c u t i v e l y t h e p o s i t i o n o fe a c h s w i t c h . T h u s , t h e s w i t c h p o s i t i o n s r e p r e s e n t t h e c oe f ? c i e n t s / 1 ( n T ) o f t h e i m p u l s e r e s p o n s e i n d e c r e a s i n g o rd e r o f N l o n g t h e r i n g c o u n t e r .

I n o p e r a t i o n i t may b e o b s e r v e d t h a t s i n c e t h e i n p u tr e s p o n s e g e n e r a t o r 30 h a s t h i r t y - t w o s t a g e s a s s h o w n inFIG. 7 a s compared w i t h t h e t h i r t y - o n e s t a g e s o f t h es h i f t r e g i s t e r s 2 5 , a s a m p l e w h i c h i s r e a d i n t o t h e l e f tmost p o s i t i o n o f t h e s h i f t r e g i s t e r 25 a t t h e t i m e o f t h es a m p l e p u l s e w i l l b e s h i f t e d a l o n g t h e s h i f t r e g i s t e r s 2 5and s i m u l t a n e o u s l y a p p e a r a t t h e m u l t i p l i e r w i t h t h ed i g i t a l i n p u t r e s p o n s e v a l ue w h i c h c o r r e s p o n d s t o t h ez e r o d e l a y v a l u e 1 1 ( 0 ) o f t h e i m p u l s e r e s p o n s e . R e f e r r i n gt o FIG. 3 , t h i s would c o r r e s p o n d t o t h e p r o d u c t formeda t c o e ? i c i e n t d i g i t a l m u l t i p l i e r s 2 1 b y t h e m u l t i p l i c a t i o no f t h e i n p u t s i g n a l b y t h e d is c r e t e i m p u l s e r e s p o n s e v a l u e1 2 ( 0 ) . A f t e r t h e n e x t t h i r t y - o n e s h i f t p u l s e s t h i s sames a m p l e w i l l a g a i n a p p e a r a t t h e m u l t i p l i e r 3 2 b u t s i n c et h e i m p u l s e r e s p o n s e g e n e r a t o r 3 0 h a s t h i r t y - t w o s t a g e sr a t h e r t h a n t h i r t y - o n e , t h e i m p u l s e r e s p o n s e a p p e a r i n gs i m u l t a n e o u s l y w i t h t h e s a m p l e w i l l h a v e b e e n s h i f t e db y o n e s t a g e a n d t h e m u l t i p l i c a t i o n w h i c h t a k e s p l a c ew i l l c o r r e s p o n d t o t h a t r e s u l t i n g a t t a p 2 i n t h e p a s s i v ed e l a y l i n e system sh o w n i n FIG. 3 . I t may b e s e e n t h a tt h e i n p u t s i g n a l h a s b e e n t i m e d e la y e d o v e r one t i m ei n t e r v a l T a n d m u l t i p l i e d b y t h e i m p u l s e r e s p o n s e v a l ueh(T) o f t h e c o e f f i c i e n t d i g i t a l m u l t i p l i e r 2 1 w h i c h i sc o n n e c t e d t o t a p 2 . Each s u c c e e d i n g c y c l e o f o p e r a t i o nw i l l r e s u l t i n a s i m i l a r s h i f t i n g o f t h e same p u l s e a l o n gt h e d e l a y l i n e , a n d t h e r e s u l t i n g p r o d u c t s when c o n v e r t e d b a c k t o a n a l o g form and a v e r a g e d o v e r t h e t i m e i n t e r v a lw i l l p r o v i d e t h e d e s i r e d c o n v o l u t i o n i n t e g r a l o u t p u t .

I t s h o u l d b e u n d e r s t o o d o f c o u r s e t h a t t h e f o r e g o i n gd i s c l o s u r e r e l a t e s o n l y t o a p r e f e r r e d embodiment o f t h e

8/12/2019 Us 3303335

7/7

3 , 3 0 3 , 3 3 5i n v e n t i o n and t h a t numerous m o d i ? c a t i o n s o r a l t e r a t i o n smay b e made t h e r e i n w i t h o u t d e p a r t i n g from t h e s p i r i tand s c o p e o f t h e i n v e n t i o n a s s e t f o r t h in t h e appendedc l a i m s . For e x a m p l e , t h e i m p u l s e r e s p o n s e s i g n a l si n s t e a d o f b e i n g i n t e r n a l l y d e r i v e d from t h e i n t e r n a l imp u l s e r e s p o n s e g e n e r a t o r shown i n FIG. 6 c o u l d b ee x t e r n a l l y g e n e r a t e d i n a n o t h e r p i e c e o f e q u i p m e n t a n df e d t o t h e m u l t i p l i e r 3 2 .What s claimed i s :1 . A i g i t a l ? l t e r h a v i n g a n a d j u s t a b l e i m p u l s e r e s p o n s ef o r ? l t e r i n g a n a n a l o g i n p u t s i g n a l s u p p l i e d t o s a i d ? l t e rc o m p r i s i n g :c o n v e r s i o n means f o r p r o v i d i n g d i g i t a l v a l u e s o f t h ea n a l o g i n p u t s i g n a l ,sampling means c o n n e c t e d t o s a i d c o n v e r s i o n means

f o r s e q u e n t i a l l y e n a b l i n g s a i d c o n v e r s i o n means a tp r e d e t e r m i n e d t i m e s ,d i g i t a l s t o r a g e means c o n n e c t e d t o s a i d c o n v e r s i o nm e a n s f o r r e c e i v i n g d i g i t a l v a l u e s o f s a i d i n p u t s i g n a l ,s a i d d i g i t a l s t o r a g e m e a n s r e g e n e r a t i v e l y s h i f t i n g s a i d

d i g i t a l v a l u e s w i t h i n s a i d s t o r a g e means a t a p r e d e t e rm i n e d t i m e i n t e r v a l ,

c l o c k p ul s e g e n e r a t i n g means c o n n e c t e d t o s a i d samp l i n g means and s a i d d i g i t a l s t o r a g e means f o r ena b l i n g s a i d s a m p l i n g means a t a ? r s t p r e d e t e r m i n e dt i m e i n t e r v a l and s a i d d i g i t a l s t o r a g e means a t as e c o n d p r e d e t e r m i n e d t i m e i n t e r v a l ,d i g i t a l i m p u l s e g e n e r a t o r m e a n s f o r p r o v i d i n g d i g i t a li m p u l s e r e s p o n s e s i g n a l s i n a p r e d e t e r m i n e ds e q u e n c e , s a i d g e n e r a t o r means c o m p r i s i n g a d j u s t a b l ed i g i t a l s w i t c h e s f o r p r e s e t t i n g t h e i m p u l s e r e s p o n s eo f s a i d ? l t e r , commutating means c o n n e c t e d t o s a i dd i g i t a l s w i t c h e s f o r s e q u e n t i a l ly in t e r r o g a t i n g s a i dd i g i t a l s w i t c h e s , and p u l s e g e n e r a t i n g means c o nn e c t e d t o s a i d commutating means f o r e n a b l i n g s a i dcommutating means a t s a i d s e c o n d p r e d e t e r m i n e di n t e r v a l ,m u l t i p l i e r means c o n n e c t e d t o s a i d d i g i t a l i m p u l s eg e n e r a t o r means and s a i d d i g i t a l s t o r a g e means f o rp r o v i d i n g t h e p r o d u c t s o f s a i d d i g i t a l l y s t o r e d a n dd i g i t a l l y g e n e r a t e d s i g n a l s ,

c o n v e r t i n g means c o n n e c t e d t o s a i d m u l t i p l i e r meansf o r p r o v i d i n g an a n a l o g s i g n a l from s a i d p r o d u c t s ,w h e r e b y s a i d d i g i t a l ? l t e r p r o d u c e s a n o u t p u t s i g n a lc o r r e s p o n d i n g t o t h e c o n v o l u t i o n i n t e g r a l o f s a i da n a l o g i n p u t s i g n a l a n d s a i d i m p u l s e r e s p o n s e s i g n a l .2 . A i g i t a l ? l t e r h a v i n g a n a d j u s t a b l e i m p u l s e r e s p o n s e

c h a r a c t e r i s t i c i n t h e r e a l t i m e domain f o r ? l t e r i n g an

10

15

20

25

30

35

6a n a l o g i n p u t s i g n a l s u p p l i e d t o t h e ? l t e r c o m p r i s i n g :c o n v e r t i n g m e a n s f o r d i g i t a l i z i n g t h e a n a l o g i n p u ts i g n a l s u p p l i e d t o t h e ? l t e r ,sampling means connected t o s a i d c o n v e r t i n g meansf o r o b t a i n i n g d i g i t a l i z e d v o l t a g e v a l u e s o f s a i d i n p u ts i g n a l a t p r e d e t e r m i n e d t i m e s ,r e g e n e r a t i v e s h i f t r e g i s t e r means c o n n e c t e d t o s a i ds a m p l i n g m e a n s f o r s h i f t i n g s a i d d i g i t a l i z e d v o l t a g ev a l u e s a l o n g s a i d s h i f t r e g i s t e r ,

m u l t i p l i e r means connected t o s a i d s h i f t r e g i s t e r meansf o r r e c e i v i n g s a i d d i g i t a l i z e d v o l t a g e v a l u e s t h e r ef r o m ,g e n e r a t i n g means connected t o s a i d m u l t i p l i e r meansf o r s u p p l y i n g d i s c r e t e i m p u l s e s i g n a l s t o s a i d m u l t ip l i e r means i n a predetermined s e q u e n c e ,

s a i d g e n e r a t i n g means c o m p r i s i n g a r i n g c o u n t e r h a v i n ga p l u r a l i t y o f s t a g e s f o r c y c l i c a l l y r o t a t i n g s t o r e di n f o r m a t i o n t h r o u g h s a i d s t a g e s ,

a p l u r a l i t y o f s w i t c h e s each connected t o a s t a g e o fs a i d r i n g c o u n t e r t o p r o v i d e a n i m p u l s e s i g n a l v a l u ewhen e n e r g i z e d ,

l o g i c a l a d d e r s s e l e c t i v e l y c o n n e c t e d t o e a c h o f s a i ds w i t c h e s f o r g a t i n g s a i d i m p u l s e s i g n a l v a l u e froms a i d s w i t c h e s t o s a i d m u l t ip l i e r means,c o n v e r t i n g means c o n n e c t e d t o s a i d m u l t i p l i e r f o rc o n v e r t i n g d i g i t a l i z e d s i g n a l s i n t o a n a l o g s i g n a l s ,

a v e r a g i n g means c o n n e c t e d t o s a i d d i g i t a l - t o - a n a l o gc o n v e r t i n g means f o r a v e r a g i n g t h e o u t p u t s i g n a l so f s a i d d i g i t a l - t o - a n a l o g c o n v e r t i n g m e a n s ,

d i s p l a y means connected t o s a i d a v e r a g i n g means f o rd i s p l a y i n g t h e c o m p o s i t e o f s i g n a l s e m a n a t i n g f r o ms a i d a v e r a g i n g m e a n s ,w h e r e b y t h e c o n v o l u t i o n i n t e g r a l o f s a i d i n p u t s i g n a land s a i d i m p u l s e r e s p o n s e s i g n a l i s d i s p l a y e d on s a i dd i s p l a y means.

R e f e r e n c e s C i t e d by t h e ExaminerUNITED STATES PATENTS

2, 84 0 , 30 8 6/1958 Van Horne _______ _ 235-1812,958,039 10/1960 Anderson _________ 1 7 9 - - l5.552, 9 72, 7 33 2/1961 Bucy ____________ _ 34015.53 ,104,284 9/1963 French t a l ______ _ 17915.553 , 1 4 5 , 3 4 1 8/1964 Andrew ________ _ 235- 18 1 X3,185,958 5/1965 Masterson e t a l . ___ 23518l XMALCOLM . MORRISON, P r i m a r y E x a m i n e r .I . KESCHNER, s s i s t a n t E x a m i n e r .