Устройство для измерения временного положения импульса

Устройство для измерения временного положения импульса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРСЖСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ИМПУЛЬСА по авт. св. 576553, Отличающееся тем, что,с целью понлшения точности измерения в условиях воздействийкогерентных помех, перекрывающихся по спектру и частично во времени с сигналом, в него введены второй накопитель и пороговый блок, причем вход второго накопителя соединен с выходом режекторного фильтра, выход второго накопителя через пороговый блок соединен с управляющим входом полосового фильтра, с вторым управляющим входом коммутатора и вторым входом р егистратора , а управляющий вход второго накопителя соединен с третьим выходом регистратора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(50 01 5 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 576553 (21) 3438952/18-09 (22) 14. 05, 82 (46) 07. 02. 84. Бюл. В 5 (72) Н.П.Кнейб, Ю.В.Соловьев и Ю.Г.Чистов (5 3) 621. 396. 96 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 576553,кл. Q 01 5 3/10, 1976 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ВРЕМЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ИМПУЛЬСА по авт. св. Р 576553, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в условиях -воздействий- когерентных помех, перекрывающихся по спектру и частично во времени с сигналом, в него введены второй накопитель и пороговый блок, причем вход второго накопителя соединен с выходсм режекторного фильтра, выход второго накопителя через пороговый блок соединен с управляющим входом полосового фильтра, с вторым управляющим входом коммутатора и вторым входом регистратора, а управляющий зход второго накопителя соединен с третьим. выходом регистратора.

1071985

Изобретение относится к радионавигации, может использоваться в приемоиндикаторах импульсно-фазовых радионавигационных систем.

По основному авт. гв. 9.576553 известно устройство для измерения 5 временного положения импульса, содержащее последовательно соединенные полосовой фильтр, режекторный фильтр, блок формирования отсчетной точки и регистратор, последовательно соеди")O ненные анализатор знака рассогласования параметров сигнала, накопитель и коммутатор, причем вход анализатора знака рассогласования параметров сигнала соединен с выходом блока формирования отсчетной точки,, выход коммутатора соединен с управляющим входом блока формирования отсчетной -.î÷êè,,а управляющие входы анализатора знака рассогласования параметров сигнала и коммутатора соединены с соответствующими выходами ре гис тра тора (1 ).

Однако в известном устройстве изэа ошибки измерения, величина кото .. рой зависит от отношения амплитуд поверхностного сигнала к ионосферному сигналу, снижается юочность определения временного положения импульca.

Цель изобретения — повышение точности измерения в условиях воздействия когерент ных помех, перекрывающихсяя по спектру и частично во времени с сигналом.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения. времен н or о положе ния импуль са, с одержащее последовательно соединен:ные полосовой фильтр, режекторный 40 фильтр, блок формирования отсчетной точки и регистратор, последовательно соединенные анализатор знака рассогласования параметров сигнала, накопитель и коммутатор 45 причем вход анализатора знака рассогласования параметров сигнала соединен с выходом блока Формирования отсчетной точки, выход коммутатора соединен с управляющим входом, блока формирования отсчетной точки, а управляющие входы анализатора знака рассогласования параметров сигнала и коммутатора соединены с соответствующими выходами регистратора, введены второй накопитель и пороговый блок, причем вход второго накопителя соединен с выходом режекторного фильтра, выход второго накопителя через пороговый блок соединен с управляющим входом полосового 60 фильтра, с вторым управляющим входом коммутатора и вторым входом регистратора, а управляющий вход второго накопителя соединен с третьим выходом регистратора. 65

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 — вариант реализации регистратopaj на фиг.3 временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг. 4 - амплитудно-частотная (а) характеристика и фазо-частотная (б) характеристика полосового фильтра.

Устройство (фиг . 1) содержит пояосовой фильтр 1, режекторный фильтр 2, блок 3 формирования отсчетной точки, регистратор 4, анализатор 5 знака рассогласования параметров сигнала, первый накопитель 6, коммутатор 7, пороговый блок 8 и второй накопитель 9.

Регистратор (фиг. 2) содержит блок 10 поиска и допоиска, блок 11 слежения эа Фазой высокочастотного заполнения, блок 12 устранения многозначности, блок 13 изм дэения временного положения, синхронизатор 14 и опорный генератор 15.

Устройство работает следующим образом.

Входная смесь сигнала и помех поступает на полосовой 1 и режекторный 2 фильтры (фиг. 3 а, 6) . При этом в исходном состоянии полоса пропускания полосового фильтра 1 равна

15+3 кГц (фиг. 4

Ясли време нное пол ожение с тро бирующих импульсов 16 — 19 не совпадает с временем прихода сигнала, то накопление от шума в среднем близко к нулю и после некоторого времени (время анализа) с блока 10 подается команда в синхронизатор 14 на перемещение стробирующих импульсов. Величина временного сдвига выбирается так, чтобы исключить пропуск сигнала. При совпадении времени прихода сигнала с моментами стробирования происходит эФфективное накопление в блоке 10 и первый этап поиска оканчивается.

На втором, этапе осуществляется совмещение стробируюших импульсов 16

19 с фронтом радиоимпульсов. Эта проц едура производится перемещением жестко связанных между собой стробирующих импульсов к началу сигнала с шагом, равным периоду высокочастотного заполнения до тех пор, пока стробирующий импульс 19 не окажется

1071985

В зависимости от соотношения амплитуд поверхностного и пространственного сигнала смещение отсчетной точки может достигать нескольких периодов высокочастотного заполнения.

65 в самом начале радиоимпульса. При этом накопление в нем становится близким к нулю и поиск оканчивается.

Следуюшая процедура - синхронизация временных диаграмм заключается в точной привязке стробирующих 5 импульсов 16, 17, 18 к фазе высокочастотного заполнения. При этом в блоке 11 слежения за фазой регистратора 4 анализируется знак накопления сигнада в момент действия стро- (0 бирующего импульса 18 и производится подстройка с помощью следящей системы по фазе. При нулевом накоплении процесс синхронизации заканчивается. В связи с возможной неоднозначностью выбора периода высокочастотного заполнения перед измерением выполи яется процедура размещения многозначности фазовых измерений, заключающаяся в совмещении стробирующих импульсов 16 и 17 с полуволнами 20 и 21 в районе сформированной отсчетной точки д огибающей (фиг. 2 в, r) . При этом в блоке 12 устранения многозначности анализируется знак накопления в стробирующих импульсах 16 и 17 относительно отсчетной точки 1 . При правильной установке импульса 18 по фазе высокочастотного заполнения накопление в импульсах 16 и 17 будет иметь соответствующие разные знаки и блок 12 устранения многозначности вырабатывает управляющую команду в блок 13 измерения временного положения на производстве измерения временного 35 интервала. В противном случае стробирующие импульсы 16 — 19 смещаются на период высокочастотного заполнения и процедура разрешения многозначности повторяется. Измеренue 40 временного интервала в блоке 13 производится аналогично описанному в работе известного устройства.

При воздействии частично перекрывающихся во времени когерентных по- 45 мех типа отраженных от ионосферы сигналов форма результирующего импульса, начиная с момента времени, равного задержке пространственной волны 7З, искажается, Изменение форьы импул ьca при 7>(+О приводит к появлению рассогласования между истинным о и действительным положением t временного положения отсчетной точки (Фиг. Зд) . В результате накопления в накопителе 6 срабатывает коммутатор 7, изменяя весовой коэффициент К и происходит ложная коррекция. При этом стробирующие импульсы 16 — 19 оказываются сдвинутыми вправо по оси времени (фиг. 3e).60

В этом случае коррекция вообще не устраняет сшибки измерения временного положения. В предлагаемом устройствеве использован а информация о наличии отраженного от ионосферы сигнала, которая появляется вследствие того, что стробирующий импульс 19 оказывается на фронте сигнала. С этой целью стробирующий импульс 19 поступает на управляющий вход второго накопителя 9. Результат накопления во втором накопителе 9 подается на вход порогового блока 8, который формирует на своем выходе управл яющий сигнал, поступающий од" новременно на второй вход регистратора 4 (для угпэавления синхронизатором 14), на второй управляющий вход коммутатора 7 и на управляющий вход полосового фильтра 1. Под действием этого управляющего сигнала синхронизатор 14 смещает стробируюшие импульсы 16 — 19 влево на заданную величину ) и д (фиг. Зи), изменяя параметры полосового фильтра 1 (как будет показано ниже), таким образом, что крутизна Фронта радиоимпульса на выходе полосового фильтра 1 увеличивается (фиг, 3 ), а коммутатор 7, подключает к управляющему входу блока 3 формирования отсчетной точки опорное напряжение Ео, изменяет весовой коэффициент К таким образом, что отсчетная точка сдвигается также влево на величину д (фиг. 3 3) .

Все величины а1, д 1 имеют определенные значения, расчитанные заранее по известной величине максимально возможной задержки ионосферного сигнала. Стробирующий импульс 19, таким образом. переводится на начало импульса, в результате чего на выходе второго накопителя 9 снова устанавливается напряжение близкое к нулю.

Для того чтобы управляющее напряжение на выходе порогового блока 8 при этом не изменилось в нем используются последовательно включенные компаратор и тактируеьый фронтом триггер .

Рассмотрим процессы, происходящие в полосовом фильтре 1.

Полосовой Фильтр 1 с управляемой характеристикой содержит каскадно включенные звенья 2-го порядка и цепи управляемой обратной связи такие, что при этом реализуется передаточная функция дробного полосового фильтра вида

Н рМ(р

K(p)= (л )

<& i (<„(,Ж,))

;где Р— комплексная частота; (р )Яр)- четные номиналы относительk„(P2), N2(P ), но P p

Но — постоянная усиления; коэффициенты обратной связи.

1071985

Управление задержкой фильтра осуществляется следующим образом.

Известно, что групповое время запаздывания фильтра определяется крутизной фазочастотной характеристики (ФЧХ) в полосе пропускания фильтр а м-- ш Р d"и> (10

В соответствии с формулой (1)

ФЧХ фильтра описывается соотношением

@„„г)

Ч(ш) =огсз

„,(к(„Р („„г,з. ) 15 а групповое время замедления и()

Е. (ш 1Ф (21

Га. < „,г +(,, 2<.) 20

При си дw (2) можно представить в виде, (((„,г1 (w $ „(3)

Отсюда видно, что о увеличением у знаменатель (3) растет, а 1 „(и ) уменьшается. Вид АЧХ И ФЧХ при разных значениях показан на фиг. 4ст, Б. 30

Уменьшение з адержки можно связать также с изменением длительности пер.вой полуволны импульсной характеристи ки . Сл едст вием этого я вл яет ся у величение крутизны Фронта радиоимпуль- 35 с а на выходе Фильтра и уменьшение погрешности GT интерференции при положении пространственного сигнала.

Положительный эффект предлагаемого изобретения заключается в следую- 40 шем. Известно, что измерение временного положения отсчетной точки огибающей является наименее помехоустойчивой процедурой. В связи с усложняющейся помеховой установкой требования повышения точности изме45 рений приводят к необходимости достижения потенциальных характеристик приемоиэмерителя. Применительно к воздействиям в виде белого шума и сосредоточенных помех эта задача ре- 50 шается применением согласованной фильтрации. Обычно используемые полосовые Фильтры с прямоугольной частотной характеристикой, в этих усло- виях, должны иметь ширину полосы пропускания в соответствии с известным соотношениемйК=М,Зт/ „. Так для импульсных сигналов PHC . Лоран-С с длительностью E 200 мкс ширина полосы должна быть порядка 7-10 кГц. 60

Минимальная ошибка измерения при этом достигается при формировании отсчетной точки вблизи максимума радиоимпульса. При удалении объектов на расстояния, превышающие тысячу

1 и более километров, условия приема характеризуют ся наличием мешающих ионосферных сигналов, величина задержки которых относительно поверхности меньше их длительности; что делает невозможным применения согласованной фильтрации. В существующих приемоизмерителях по этой причине полоса пропускания полосового фильтра выбирается в 2-3 раза шире, т.е. в пределах 20-30 кГц, а Формирование отсчетной точки производится ближе к началу радиоимттульса, где амплитуда сигнала составляет величину (013-0,5)О,,а„. Вследствие этого проигрыш в отношении: сигнал/

/шум достигается 2-3 раз по сравне нию с согласованным фильтром беэ учета возрастаюшего числа помех, попадающих в более широкую полосу пропускания.

В предлагаемом устройстве введение второго накопителя и порогового блока, а также применение полосового фильтра со специальной формой частотной характеристики позволило увеличить точность измерения временного положения импульсного сигнала эа счет обеспечение режима, близкого к согласованной фильтрации при отсутствии отраженных от ионосферы сигналов; увеличения крутизны фронта сигнала при допустимом (до ЗОЪ) увеличении шумовой сшибки и уменьшении интерференции с отраженным сигналом.

В первом случае полоса фильтра (фиг, 4a fb=O) составляет величину порядка 10-12 кГц, а огибающая импульсной характеристики близка по форме к огибающей радиоимпульса.

Bo:âTîðîM случае форма частотной характеристики изменяется так, что эффективная ширина полосы пропускания фильтра увеличивается приблизительно в 2 раза (фиг. 4а,g EO), а угол наклона фазовой характеристики в полосе пропускания (фиг. 4а,рФО) близок к нулю, что приводит к уменьшению величины задержки фильтра в области основной части спектра сигнала. Последнее эквивалентно увеличению крутизны фронта сигнала на выходе фильтра. Увеличение фронта позволяет Формировать отсчетную точку ближе к началу радиоимпульса беэ уменьшения амплитуды сигнала. Поэтому соотношение сигнал/шум ухудшается только за счет увеличения эффективной ширины полосы пропускания, т.е. в 72 раэ или на 303.

Применение предлагаемого устройства, например, в известном приемоиндикаторе КПИ-5Ф позволит расширить зону приема радионавигационных сигналов без уменьшения точиостных характеристик и обеспечить данными о местонахождении подвижные объекты.

1071985

Составитель Е. Погиблова

Редактор A.шандор Техред С.Мигунова Корректор Г.Решетник

Заказ 118/38 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35„ Раушская наб., д. 4g5

Филиал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4