Устройство для измерения временного положения импульсных радиосигналов

Устройство для измерения временного положения импульсных радиосигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение, относится к радиотехнике и позволяет повысить точность измерения временного положения радиоимпульса неизвестной амплитуды при воздействии аддитивного широкополосного шума и модулирующих помех. Устройство содержит согласованный фильтр 1 радиосигнала, квадратичный детектор 2 огибающей, указатель 7 экстремума , счетчик 8 времени. Для достижения цели в устройство введены полосовой фильтр 3, квадратичный детектор 4 огибающей, согласованный фильтр 5 для огибающей радиосигнала, сумматор 6 и образованы новые функциональные связи. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИИ (gp 4 G 04 F 10/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ бходная ниенна

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA (21) 409051 2/24-21 (22) 23. 07. 86 (46) 07.05 .88. Бюл. 9 17 (7 1) Воронежский государственный университет им. Ленинского комсомола (72) А.П.Трифонов, А.В.Захаров и В.К.Маршаков (53) 621.317.79 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 822140, кл. С 04 F 10/00, 1979.

Ширман Я.Д., Манжос В.Д. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. N.

Радио и связь, 1981, с. 204, рис.14.1i

„,SU,» 1394201 А 1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ РАДИОСИГНАЛОВ (57) Изобретение. относится к радиотехнике и позволяет повысить точность измерения временного положения радиоимпульса неизвестной амплитуды при воздействии аддитивного широкополосного шума и модулирующих помех. Устройство содержит согласованный фильтр

1 радиосигнала, квадратичный детектор 2 огибающей, указатель 7 экстремума, счетчик 8 времени. Для достижения цели в устройство введены полосовой фильтр 3, квадратичный детектор

4 огибающей, согласованный фильтр 5 для огибающей радиосигнала, суммвтор

6 и образованы новые функциональные связи. 7 ил.

1394201

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических устройствах измерения временных положений радиоимпульсов, входящих в состав радионавигационной аппаратуры.

Целью изобретения является повыпение точности измерения временного положения радиоимпульса неизвестной амплитуды при воздействии апдитивноо широкополосного шума и модулирующих помех.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения временного положения импульсных радиосигналов, на фиг. 2-7 — временные диаграммы, показывающие виды преобразований полезного сигнала и модулирующей помехи при прохождении через 20 составные части устройства.

Устройство для измерения временного положения импульсных радиосигна, лов (фиг. 1) содержит согласованный фильтр 1 радиосигнала, первый квад- 25 ратичный детектор 2 огибающей, полосовой фильтр 3, второй квадратичный детектор 4 огибающей, согласованный фильтр 5 для огибающей радиосигнала, сумматор б, указатель ? экстремума, счетчик 8 времени, входную клемму 9, причем сумматор б, указатель 7 и счетчик 8 образуют блок фиксации момента времени, соответствующего максимуму выходного сигнала детектора 2, фильтр

1 и квадратичный детектор 2 образуют первый канал обработки, а фильтр 3, квадратичный детектор 4 и фильтр 9 образуют второй канал обработки.

Входная клемма 9 устройства соеди40 иена с входами согласованного фильтра 1 и полосового фильтра 3. Выход фильтра 1 подключен к входу квадратичного детектора 2, выход которого соединен с одним иэ входов сумматора

6. Другой вход сумматора 6 подключен к выходу согласованного фильтра 5, вход которого соединен через квадратичный детектор 4 с выходом полосового фильтра З.Выход сумматора 6 через указатель 7 соединен со входом счетчика 8 времени.

Устройство работает следующим образом.

При замыкании входной клеммы 9 на вход устройства поступает аддитивная 55 смесь x(t)=S(t,, )+п(Е} радиоимпульсà S(t,,) и широкополосноro шума

n(t) и одновременно включается счетчик 8. Радиоимпульс S(t,, ), временное положение Г которого необходимо измерить, искажен модулирующей помехой так, что его можно описать формулой

fU +((t}) cos(Q t+cf), 0» t c„

s(t,, }=

tа ОА ц.

О, который представляет собой часть радиоимпульса (1), неискаженную модулирующей помехой ((t). Сигнал на выходе фильтра 1 при этом имеет вид

1+о, х, (t) = J х(Т) сов(и,i -ф)Й .

Выход фильтра 1 подключен к входу квадратичного детектора 2 огибающей, в результате чего сигнал на выходе детектора 2 может быть записан как

tsar„ .l х () = х(° )cosu,сто + +(,ц с

+ x() sinu 7d (3)

Аналогичный сигнал формируется и в известном устройстве. В отсутствие аддитивного шума n(t) и модулирующей помехи ((t) сигнал х, (с) (3) имеет максимум в момент времени < + (1}

Здесь через U, а, и q обозначаются амплитуда, центральная частота и начальная фаза неискаженной части импульса, оц — длительность импульса, ((t) характеризует модулирующую помеху, обладающую спектром мощности, сосредоточенным в диапазоне частот

j- 0/2; и /21. Мультипликативные флуктуации предполагаются быстрыми так что g,,„ /2 > 1. Через входную клемму 9 устройства аддитивная смесь

x(t) поступает на первый и второй каналы обработки. Выходные сигналы х (t) и x>4t) этих каналов обработки далее суммируются в сумматоре 6 и подаются на указатель 7 экстремума. Указатель экстремума 7 выявляет положение наибольшего максимума сигнала х (t) х (t)+x (t), а счетчик 8 времени производит его временной отсчет и размыкает входную клемму 9, после чего устройство готово к следующему циклу измерений. В первом канале обработки x(t} подается на вход фильтра 1, согласованного с радиоимпульсом

U, costa,t+q), О .. t- с,,„

S (t) = (2)

О, с с„; с(0, 4201

4 который затем подается на вход второго квадратичного детектора огибающей

4, На выходе это "î детектора формируется сигнал х < (t), пропорциональный

5 квадрату огибающей сигнала (4):

3 139

+(,„ . Наличие аддитивного широкополосного шума n(t) приводит к смещению этого максимума относительно точки Г + („ . Как следует из теории потенциальной помехоустойчивости, смещение максимума х (t) относительно

То ÷êH (+ ь (из з а наличия толь кО аддитивного широкополосного шума n(t) будет минимально возможным. Это обусловлено максимальным подавлением аддитивного широкополосного шума согласованным фильтром 1 радиосигнала за счет временного усреднения. Поэтому при отсутствии модулирующей помехи () или при достаточно малом ее уров= не измерение временного положения импульса (1) можно осуществлять на основе определения положения максимума сигнала х2(t). Такой алгоритм измерения используется в известном устройстве что обеспечивает минимально воз-можные ошибки измерения при отсутствии модулирующей помехи ((г.). Однако наличие модулирующей помехи ((t) в (1) может смещать положение максиму2 ма сигнала х (t) относительно точки

+ С„на достаточную большую величину, что приводит к значительным ошибкам измерения. Это обстоятельство иллюстрируется графиками, представленными на фиг.2-4. На фиг.2 условно изображена реализация x(t) при отсутствии аддитивного шума n(t), т.е. импульс (1), искаженный модулирующей помехой ((t). На фиг. 3 и 4 изоб-ражены соответственно формы сигналов х,(t) и х (t), которые формируют согласованный фильтр радиосигнала 1 и первый квадратичный детектор огибающей 2. Как следует из фиг. 4, положение максимума сигнала x2(t) находится достаточно далеко от точки (о +(,,„.

Сигнал, положение максимума которого не изменяется иэ-за наличия мо дулирующей помехи ((t), формируется в устройстве с помощью второго канала обработки,В этом канале реализация x(t) поступает на вход полосового фильтра 3 с полосой пропускания (и,в A./2;И, + 52 /2, имеющего коэффициент передачи в этой полосе К, В результате на выходе фильтра 3 имеем сигнал

)((- J x(t-Х)

sin (Q /2) sin(g.(/2) х (t)= j x(t Х) — х — — — саяя СЙ2 () ь о

При отсутствии в принимаемой реализации х(t) аддитивного шума n(t) сиг- нал х4(t) отличен от нуля только в течение времени ((. ;, +(uj Причем в течение этого времени сигнал x4(t) является знакопостоянным при любой реализации модулирующей помехи -(), Так, например, если реализация х(t) имеет вид, изображенный на фиг. 2, то сигнал x (t) на выходе второго квадратичного детектора 4 с точностью цо масштабного множителя можно представить графиком, изображенным на фиг.5. Знакопостоянный сигнал xg(t) с выхода детектора 4 поступает на вход фильтра 5, согласованного с огибающей радиоимпульса (2), неискаженного модулирующей помехой ((t). На выходе фильтра 5 при этом формируется сигнал

+ л х (t t)t= j х (t) tt, t являющийся выходным сигналом второго канала обработки. Поскольку при отсутствии аддитивного шума n(t) энакопосTоянный сигнал х (t) отличен от нуля только в течение времени

I(,,(-„ +(.,Д, то выходной сигнал х ((.) фильтра 5 вне зависимости от вида реализации модулирующей помехи $(t) всегда имеет максимум в момент времениГ, +(„ . На фиг. б изображена форма сигнала х (t) для случая, когда реализация x(t) имеет вид, изображенный на фиг.2. Наличие аддитивного широкополосного шума n(t) в реализации х(г.) приводит к смещению максимума сигнала x (t) относительно точки (. + ц. Причем это смещение может быть большим, чем смещение максимума выходного сигнала первого канала обработки х (t) из-за появления на

z входе согласованного фильтра 5 перекрестных помех типа произведения сигнал на шум при детектировании сигнала х (t) ° Поэтому измерение временного положения импульса (1) можно бы1 6 лирующей помехи P <.t) и аддитинного

7 широкополосного шума n(t) .

139420

Устройство для измерения временного положения импульсных радиосигналов, содержащее последовательно соединенные входную клемму, согласованный фильтр радиосигнала и первый квадратичный детектор огибающей, последо вательно соединенные указатель экстремума и счетчик времени, второй вход которого соединен с входной клеммой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения временного положения импульсных радиосигналов, в него дополнительно введены последовательно соединенные полосовой фильтр, второй квадратичный детектор огибающей, согласованный фильтр для огибающей радиосигнала и сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого квадратичного детектора огибающей, выход сумматора соединен с входом указателя экстремума, вход полосового фильтра подключен к входной клемме. ло бы производить на основе определеever положения максимума сигнала x (t), если бы аддитивный шум п() на входе отсутствовал или имел бы достаточно Ф о мула и з о б р е т е н и я р малый уровень.

При произвольном соотношении уровней аддитивного широкополосного шума

n(t) и модулирующей помехи ((й) измерение временного положения радиоимпульса (1) в устройстве производит. ся по положению максимума суммы х ()=

=х (t)+x (t) входных сигналов первого

5 и второго каналов обработки. Форма суммарного сигнала x6(t) и соответст- 5 венно точность измерения в устроист« ве существенно зависят от значения коэффициента Кз усиления полосового фильтра 3. Значение этого коэффициента усиления определяет относительный уровень сигналов х (t) и х (t) в суммарном сигнале x (t). Анализ точности измерений в устройстве, а также применение методов потенциальной помехоустойчивости показали, что макси- 2 мальная точность измерений достигается, когда К =ф„,q/2. Здесь Г„ - длительность радиоимпульса(1), а q — - отношение спектральных плотностей моду1394201

1394201 о и о и

Фиа 7

Составитель В. Котов

Редактор А. Ворович Техред М. Дидык КоРРектоР М. Пожо

Заказ 2220/44 Тираж 373 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-.полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4