Система радиопередачи временных интервалов

Система радиопередачи временных интервалов

Реферат

 

Изобретение относится к радиосистемам, в которых разделенные во времени моноколебания создаются из импульсов постоянного тока и передаются в пространство, в котором суммарные всплески энергии рассеяны в термах частоты, где спектральная плотность сливается с шумом окружающей среды, и информация, относящаяся к этим всплескам, является восстанавливаемой. Технический результат - повышение эффективности приема информационного сигнала. В передатчике генератор генерирует сигнал базовой частоты в 100 кГц для подачи на делитель. Делитель делит базовую частоту на четыре. Сигнал частотой 25 кГц с выхода делителя подают на вход регулируемого источника питания и на выходной каскад передатчика для передачи. Импульсная антенна создает моноколебание. Система восстанавливает сигналы, в противном случае поглощаемые шумом. 5 з. п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к радиосистемам, в которых разделенные во времени, по существу, моноколебания создаются из импульсов постоянного тока и передаются в пространство, в котором суммарные всплески энергии рассеяны в термах частоты, где спектральная плотность, по существу, сливается с шумом окружающей среды, и, кроме того, информация, относящаяся к этим всплескам, является восстанавливаемой.

Ранее широко применялось при радиопередаче частотное разделение каналов. Так, сосуществующие регулярные радиопередачи допустимы посредством назначения различных частот или частотных каналов различным пользователям, в частности, внутри одного и того же географического района. По существу, чуждыми этой концепции являются устойчивые передачи, которые не являются частотно ограниченными. Несмотря на то, что, как представляется, каждый прибор с неограниченным частотным откликом будет вносить нестабильность в существующие назначенные службы частот, было заранее принято, что это не является обязательно верным и что по меньшей мере теоретически возможно иметь перекрывающее использование радиоспектра. Согласно одному из предлагаемых способов создаваемые очень короткие, порядка одной наносекунды или менее, радиоимпульсы подают на широкополосную антенну, которая в идеале должна откликаться передачей коротких всплесковых сигналов, в типичном случае содержащих от трех до четырех лепестков полярности, которые имеют в энергетическом смысле энергию выше, по существу, выше верхней части (около 100 мегациклов) наиболее часто используемого радиочастотного спектра, то есть до средне-гегагерцевого диапазона. Основная дискуссия по импульсной эффективности радиопередачи содержится в статье, озаглавленной "Электромагнетизм временной области и его применение", труды IEEE, т. 66, N 3, март 1978 г. В этой статье, в частности, предлагается использовать такую технологию для видеоимпульсной РЛС, а также предложены диапазоны от 5 до 5000 футов. Как отмечалось, эта статья появилась в 1978 году, и теперь, 12 лет спустя, можно отметить невысокий прогресс на пути коммерческого использования этой технологии.

Из теоретического и экспериментального исследования известного уровня техники заявитель уяснил, что это во многом связано с несколькими факторами. Один из них заключается в том, что экстремально широкая полоса передаваемых частот предъявляет весьма существенные требования к антенне. Антенны в общем конструируются для ограниченных по ширине полос частот, и традиционно, когда производят какое-либо существенное изменение в частоте, становится необходимым выбор другой антенны или других размеров. Это не означает, что антенны с такой шириной полосы частот вообще не существуют, однако заявитель рассмотрел много типов, включая биконические, рупорные и логопериодические, и определил, что не существует практичных антенн, которые допускают импульсное радио или радиолокационное применение вне лаборатории.

Следующая проблема, которая волнует сторонников применения технологии импульсных или временных интервалов для радио, заключается в эффективности приема и обнаружения присутствия широкого спектра, который создает одиночный всплеск, в частности, в присутствии высоких уровней существующего излучения окружающей среды, присутствующего почти везде. В идеале требуемая антенна должна, по существу, равномерно воспроизводить передаваемый спектр, а приемник, на который она работает, должен иметь специальные свойства, которые позволяют использовать их, несмотря на обычно высокий уровень шумов, которые она должна преодолевать. Известный уровень техники в данной области включает в себя использование обнаружения грубых сил, а также обнаружения селекции порога или временного порога. Пороговое детектирование просто обеспечивает пропускание сигналов, превышающих выбранный пороговый уровень. Очевидно, что при таком подходе проблема заключается в том, что, если передаются импульсные генерируемые сигналы с амплитудой, достаточной для превышения уровней сигналов окружающей среды, существующие радиослужбы, которые вырабатывают последние, могут иметь нежелательные взаимодействия с ними. По некоторым причинам, возможно из-за смещения, производимого широким спектром используемых сигналов, например от 50 МГц до приблизительно 5 ГГц, возможность когерентного детектирования представлялась невозможной.

Известна система радиопередачи временных интервалов по патенту США N 4743906, кл. G 01 S 13/04, опубл. 10.05.86. Схемное решение указанной системы во многом повторяет заявленную систему. Однако система по патенту США N 4743906 с ее антенными элементами приспособлена для работы с традиционными радиосигналами и неприменима для работы с сигналами с исключительно широкой полосой частот.

Соответственно в основу настоящего изобретения поставлена задача создания системы передачи импульсных или временных (или видеоимпульсных) интервалов, которая решает все вышеуказанные проблемы, и создания завершенной системы передачи импульсных временных интервалов, которая с точки зрения заявителя позволяет устранить все практические сложности на пути к ее применению и, что важно, используется для всех наиболее распространенных электромагнитных режимов радиопередачи, включая связь, телеметрию, навигацию и радиолокацию.

В настоящем изобретении разработана импульсно-чувствительная антенна, которая преобразует приложенный импульс постоянного тока в, по существу, моноколебание. Это диполь, являющийся совершенной противоположностью обычной антенны в виде симметричного вибратора с треугольными плечами, причем два треугольных элемента диполя размещены своими основаниями рядом друг с другом и управляются в почти смежных точках оснований, разделяемых пополам линией между вершинами двух треугольных элементов. Эта разделяющая линия может отмечать боковой размер или высоту двух треугольных элементов.

Кроме того, в известных системах мощностные ограничения составляют несколько сотен вольт сигнала, прикладываемого к передающей антенне. Там, где это является проблемой, она может быть преодолена переключателем передатчика, который образован нормально изолированной кристаллической структурой, такой, как алмазный материал, проложенный между двумя металлическими электродами, которые затем плотно соединены с элементами антенны. Этот материал переключают в проводящее или менее резистивное состояние посредством возбуждения его лучом света с надлежащей длиной волны, ультрафиолетового в случае алмаза. При этом способе в антенну не прокладывается линия переключающих металлических соединений, которая могла бы в противном случае улавливать излучение и повторно излучать его, искажая сигнал, подводимый к антенне и взаимодействуя с сигналом, излучаемым с нее, в обоих случаях стремясь удлинить длину сигнального всплеска, очевидно вредный эффект.

По отношению к радиоприемнику обычно используется принимающая антенна, схожая с антенной, используемой для передачи, как описано выше. Во-вторых, координатно синхронизированный с передаваемым сигналом сигнал либо детектируется из принятого сигнала, как в системах связи или телеметрии, или принимается непосредственно от передатчика, как например, в случае радиолокации. Затем указанный синхронизированный сигнал, обычно половина энергетического цикла смешивается или перемножается с принятым сигналом, чтобы определить модуляцию или положение цели выбранного диапазона в каждом конкретном случае.

Кроме того, передаваемые радиолокационные сигналы можно изменять во временной структуре (вдобавок к структуре модуляции для коммуникаций или телеметрии). Это значительно увеличивает безопасность системы и дифференцирует сигналы от родственных, если не от всех сигналов окружающей среды, то есть сигналов окружающей среды, которые не синхронизированы с передаваемыми радиолокационными (состоящими из разрывных последовательностей) сигналами, при этом эффект легко достигаем. Это также обеспечивает использование более быстрых уровней повторения для радиолокатора, который в отсутствие такого изменения или "подмешивания" импульсов будет создавать неопределенности дистанции, например, между отраженными сигналами от последовательной передачи и, следовательно, дистанциями. Радиолокационные сигналы являются сигналами, генерируемыми, когда ступенчатое изменение напряжения подают на антенну с импульсным откликом, как иллюстрируется ниже.

Еще одной особенностью изобретения является то, что частота повторения радиолокационных сигналов может быть достаточно большой, например до 100 МГц или выше, это обеспечивает очень широкую частотную дисперсию и, следовательно, для данного общего энергетического уровня энергия на любой одной частоте должна быть экстремально малой, таким образом эффективно решая проблему взаимодействия с существующими службами, базирующимися на радиочастотах.

Еще одной особенностью изобретения является то, что движущиеся цели обнаруживаются в термах их скорости посредством применения полосового фильтра, сопровождаемого смешиванием и двойным интегрированием сигналов. Еще одной особенностью изобретения является то, что при эксплуатации в последнем режиме идеально работают два канала приема, в которых поступающий сигнал умножается синхронизированным или локально генерируемым сигналом выбранного диапазона в одном канале, а также смешивание того же поступающего сигнала с задержанным локально генерируемым сигналом в другом канале, причем задержка находится в диапазоне от одной четвертой до одной второй периода одного колебания. Это дает дифференциацию целей без использования раздельных последовательностей передач.

Еще одной особенностью изобретения является то, что множественные излучатели или приемники будут работать в матрице, где их суммарное действие будет или изменяться во время воспринимаемого (или передаваемого) выходного сигнала с соответствующим акцентом на траектории, нормальной к поверхности антенны, или создавать направленную компенсацию траектории к нормальной траектории, выполняемой задержанными траекториями выбранных сигналов.

Особенностью изобретения является также то, что элементы радиоантенны должны быть расположены перед отражателем, где дистанция между элементами и отражателем с точки зрения времени передачи от элемента или элементов к отражателю и в обратном направлении к элементу/ам/ находится в типичном случае в пределах около трех дюймов с размерами элементов от вершины до вершины приблизительно девять дюймов.

Фиг. 1 изображает объединенную структурную схему системы временных интервалов.

Фиг. 1a - схему дополнительного варианта выходной ступени для передатчика, показанного на фиг. 1.

Фиг. 2 - блок-схему приемника временных интервалов согласно настоящему изобретению.

Фиг. 3 - набор форм электрических сигналов, иллюстрирующих аспекты схемы, показанной на фиг. 1 и 1a.

Фиг. 4 - набор форм электрических сигналов, иллюстрирующих аспекты работы схемы, показанной на фиг. 2.

Фиг. 5 - электрическую блок-схему, иллюстрирующую базовую радиолокационную систему, сконструированную в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 6 и 7 иллюстрируют конфигурацию антенны в соответствии с изобретением.

Фиг. 6а - дополнительную форму антенны, сконструированной в соответствии с изобретением.

Фиг. 8 и 9 схематический показывают антенную матрицу.

Фиг. 9а, b показывает дополнительную антенную матрицу.

Фиг. 10 - 15 иллюстрируют различные переключающие сборки, которые используются при загрузке и разгрузке антенн, чтобы воздействовать на передачу сигналов.

Фиг. 16 иллюстрирует радиолокационную систему, в частности, для использования в надзоре за оборудованием, а фиг. 17 иллюстрирует модификацию этой радиолокационной системы.

Фиг. 18 и 19 иллюстрируют общее устройство передающей и приемной антенн для трехмерного положения целей.

Обратимся к фиг. 2 и в начале к передатчику 10, базовая частота 100 КГц генерируется генератором 12, в типичном случае генератором с кварцевой стабилизацией частоты. На его выход импульсный сигнал подается на делитель на 4 (14) для обеспечения на его выходе 25 КГц, 0 - 5 вольтового импульсного сигнала, показанного в форме сигнала A фиг. 3. Далее алфавитные ссылки на формы сигналов будут просто идентифицировать их по буквенной идентичности без ссылки на чертеж, в частности на фиг. 3. Выходной сигнал в 25 КГц используется в качестве общего сигнала передачи и в качестве входа в источник 16 питания. Последний является регулируемым источником, который подает 300 вольт постоянного тока в качестве смещения на невзаимодействующие базовые области для выходной ступени 18 передатчика 10, который также работает при передаче ключом на уровне 25 КГц.

Выходной сигнал с делителя на четыре 14 используется в качестве базы сигнала и в качестве такового подается через конденсатор 20 на фазоимпульсный модулятор 22. Фазоимпульсный модулятор 22 включает в себя на входе RC-схему, состоящую из резистора 24 и конденсатора 26, которая преобразует вход в виде меандра в приблизительно треугольную волну, как показано на форме сигнала B, которая подается через резистор 25 на неинвертирующий вход сравнивающего устройства 28. Выбранное или опорное положительное напряжение, отфильтрованное конденсатором 27, также подается на неинвертирующий вход компаратора 28, запитываемого от +5 вольтовой клеммы 29 источника 30 смещения постоянного тока через резистор 32. Соответственно, например, в действительности на неинвертирующем входе должна появиться треугольная волна, смещенная положительно вверх, как иллюстрируется формой сигнала С.

Действительный уровень проводимости компаратора 28 определяется входным сигналом, прикладываемым через конденсатор 36 и резистор 37 к инвертирующему входу компаратора 28, на который подано смещение от источника 30 через резистор 38 и резистор 32. Смещение входа объединенного сигнала иллюстрируется на форме сигнала 1. Входным сигналом может быть просто аудио-выходной сигнал микрофона 34, усиленный, если необходимо, усилителем 35. Дополнительно, при замкнутом выключателе 39, это может быть сумма аудио-выхода и смещения сигнала или вибрации напряжения, например, создаваемого выходом сигнального генератора 33, причем сигналы суммируются на резисторе 41. Сигнальный генератор 33 может, например, создавать синусоидальный, двоичный или другие сигналы, и, как иллюстрация, он отмаркирован как создающий "двоичный сигнал A". Таким образом, генератор 33 должен создавать напряжение двоичного сигнала как последовательность дискретных импульсов напряжения, изменяющегося между нулем и некоторым дискретным напряжением, который может представлять символы или числовые значения, или просто произвольное значение. Посредством такой рассмотренной входной комбинации выходной сигнал компаратора 28 должен подняться до уровня положительного насыщения, когда сигнал 40 треугольной формы (форма сигнала E) будет иметь значение, большее чем сигнал эффективной модуляции 42, и падать до уровня отрицательного насыщения, когда сигнал 42 модуляции будет иметь значение больше, чем сигнал 40 треугольной формы. Выходной сигнал компаратора 28 показан на форме сигнала F, и результатом является изменение, включение и выключение импульсов, показанных на этой форме сигнала, как функция комбинации информационного сигнала и сигнала "дрожания", где он применяется. Таким образом, получается модуляция позиции импульса от амплитудного сигнала. Подмешиваемый псевдослучайный сигнал (dither) обеспечивает добавочный дискретный образец временных позиций, которые должны быть включены в передаваемый сигнал, таким образом, при требовании приема и демодуляции его ППС будет точно воспроизведен.

По отношению к выходному сигналу компаратора 28 мы заинтересованы в использовании отрицательного опережающего или запаздывающего его фронта 44, и необходимо заметить, что этот запаздывающий фронт будет изменять свою временную позицию как функция модуляции сигнала. Этот запаздывающий фронт формы сигнала на форме сигнала F запускает "включено" моно или ждущий мультивибратор 46, имеющий время "включено" приблизительно 50 наносекунд, а его выход показан на форме сигнала G. Для целей иллюстрации, в то время как соответствующих форм сигналов ориентированы надлежащим образом, длительности импульсов и паузы (как показано штриховыми линиями, паузы составляют 40 микросекунд) не согласованы по масштабу. Таким образом, опережающий край (фронт) импульсной формы сигнала G соответствует по времени запаздывающему краю (фронту) 44 (форма сигнала F), и его временная позиция внутри среднего времени между импульсами формы сигнала изменяется как функция сигнала входной модуляции на компаратор 28.

Выходной сигнал одновибратора 46 подают через диод 48 с резистора 50 на базовый вход N PN-транзистора 52, работающего как усилитель переключения. Он обычно смещен через резистор 54, например, 1,5 кОм от +5 вольтовой клеммы 29 5-вольтового источника питания 30 к коллектору. Конденсатор 56, имеющий приблизительную емкость в 0,1 мФ, подключен между коллектором и землей транзистора 52 для обеспечения полного потенциала смещения на транзисторе в течение короткого интервала включения, 50 наносекунд. Выход транзистора 52 подключен между его эмиттером и землей к первичной обмотке 58 запускающего трансформатора 60. Дополнительно, транзистор 52 может управлять трансформатором 60 через лавинный транзистор, соединенный в общую эмиттерную конфигурацию через коллекторный нагрузочный резистор. Чтобы управлять трансформатором 60 крутым фронтом волны, транзистор, работающий в лавинном режиме, является идеальным. Идентичные вторичные обмотки 62 и 64 триггерного трансформатора 60 отдельно запитывают базово-эмиттерные входы N PN лавинных или работающих в лавинном режиме транзисторов 66 и 68 мощного выходного каскада 18. Хотя показано два, при соответствующем подключении можно использовать один или больше, чем два.

Что касается лавинного режима работы транзисторов 66 и 68, было обнаружено, что такой режим возможен для нескольких типов транзисторов, обозначенных не иначе, как предусмотрено, например, 2N2222, в частности транзисторов в металлическом корпусе. Лавинный режим иногда рассматривается как второй режим пробоя, и когда транзисторы работают в этом режиме и переключаются на "включено", их сопротивление быстро снижается (внутри почти со скоростью света), и они остаются в этом состоянии до тех пор, пока коллекторный ток не упадет достаточно, чтобы прекратить проводимость (при нескольких микроамперах). Определенные другие транзисторы, такие как типа 2N4401, также демонстрируют надежные лавинные характеристики.

Как иллюстрировалось, импульсная антенна загружается от источника 65 постоянного тока через резисторы 67 и 69 до общего напряжения, которое является суммой лавинного напряжения транзисторов 66 и 68, как обсуждалось выше. Резисторы 67 и 69 вместе имеют сопротивление, значение которого позволяет транзисторам 66 и 68 быть смещенными, как описано выше. Резисторы 71 и 73 имеют относительно низкое значение и регулируются для приема энергии ниже частоты отсечки антенны. В работе, когда импульс подан на первичную обмотку 58 импульсного трансформатора 60, транзисторы 66 и 68 включаются, эффективно закорачивая через резисторы 71 и 73 антенные элементы 204 и 206. Это действие происходит чрезвычайно быстро с тем результатом, что генерируется сигнал, в общем, как показано на форме сигнала G импульса (но несколько округленной). Антенна 200 дифференцирует импульс G, чтобы передать, по существу, моноколебание основной формы, показанной на форме сигнала H.

На фиг. 1 иллюстрируется дополнительный вариант осуществления выходного каскада передатчика. Он значительно отличается от показанного на фиг. 1а тем, что использует чувствительный к свету лавинный транзистор 63, например 2N3033. Подобные компоненты обозначают похожими числовыми обозначениями на те, что показаны на фиг. 1, но с добавлением суффикса "a". Транзистор 63 переключается лазерным диодом или быстрым LED (светодиодом) 61, в свою очередь управляемым транзистором 52, в общем работающим, как показано на фиг. 1. При использовании активизируемых светом лавинных или других работающих в лавинном режиме полупроводниковых переключателей (уже существующих или которые скоро появятся), или группы их, соединенных в последовательность, оказалось, что напряжение для источника 65 питания может подняться до многокиловольтного диапазона, таким образом обеспечивая, по существу, выход питания такой высокий, как желательно. В этом отношении, и как особая черта этого изобретения, мог бы применяться работающий в лавинном режиме, переключаемый светом арсенид галлия.

Обратимся снова к фиг. 1, выходное моноколебание, создаваемое антенной 200 с элементами 204 и 206, обычно передается через дискретное пространство и обычно должен приниматься подобной широкополосной антенной, например антенной 200 приемника во втором положении (фиг. 2).

Фиг. 2 иллюстрирует радиоприемник, который, в частности, приспособлен для приема и детектирования передаваемых сигналов временных интервалов. Вдобавок она, в частности, иллюстрирует систему для детектирования информации, которая смешана с особым сигналом смещения или псевдослучайным подмешиваемым сигналом, аналоговым или цифровым таким, как формируемый генератором 33 двоичной последовательности "A", показанным на фиг. 1. Таким образом, для целей описания предполагается, что выключатель 39 (фиг. 1) замкнут, и что сигнал, передаваемый передатчиком 10, является сигналом, в котором информационные сигналы от микрофона 34 суммируются с выходом генератора 33 двоичной последовательности "A", и, таким образом, что импульсный позиционный выход передатчика 10 является выходом, в котором позиция импульса является функцией информационного и смещения или дрожания сигналов. Так, передаваемый сигнал можно описать как сигнал с модулируемой импульсной позицией, позиция которого подвергается под воздействием образца двоичной последовательности "A".

Сигнал, передаваемый от передатчика 10, принимается антенной 200 (фиг. 2), и этот сигнал подается на две базовые схемы, схему 222 демодуляции и эталонный генератор 234. В соответствии с этой системой копия передаваемого сигнала, форма сигнала H (фиг. 4), используется для эффективного детектирования принимаемого сигнала, основное детектирование выполняется в умножителе или умножающем смесителе 226. Для максимального отклика эталонный сигнал, воспроизведенный в виде формы сигнала T1 на фиг. 4, должен быть подан на смеситель 226 близко по фазе со входом, как будет описано дальше. Он будет отличаться величиной, не ощутимой в формах сигнала фиг. 6, как функция модулирования, создавая размахи колебаний приблизительно 200 пикосекунд, обычно для 1 наносекундного импульса. Чтобы выполнить такую почти синхронизацию, эталонный генератор 234 использует генератор 227 с кварцевой стабилизацией, но управляемый напряжением, который управляется напряжением, которое синхронизировано в работе в смысле принятого сигнала.

Генератор 227 работает на частоте, которая, по существу, выше, чем частота повторения передатчика 10, и здесь делится до рабочей частоты 25 КГц делителем 230 частоты, что равно выходу делителя 14 передатчика 10.

Чтобы ввести эталон псевдослучайного подмешиваемого сигнала, соответствующего тому, что создается генератором 33 двоичной последовательности "A", подобный генератор 228 подает двоичное изменяемое напряжение на схему 232 программируемой задержки, которая подает на сигнальный выход делителя 230 задержанный эталон, соответствующий эталону, создаваемому генератором 33 двоичной последовательности фиг. 1, при добавлении к модулированию информации. Таким образом, например, это могут быть четыре 8-битовых двоичных слова, означающих цифры 4, 2, 6 и 8, такой же эталон, созданный генератором 33 двоичной последовательности "A" и передаваемый передатчиком 10. Кроме того, предположим, что это повторяющийся двоичный эталон. Так, программируемая задержка 232 будет сначала задерживать импульс, принимаемый ею от делителя 230 четырьмя единицами. Аналогичная операция должна быть произведена для цифры 2 и так далее, пока четыре цифровые последовательности не будут сформированы. Затем последовательность начинается снова. Чтобы два генератора двоичных последовательностей работали синхронно, либо время старта последовательности должно быть сообщено приемнику, либо должно быть дополнительно произведено квантование сигнала для достаточного числа сигнальных входных импульсов, чтобы установить синхронизацию посредством работы системы синхронизации, как будет описано. Когда предполагается повторяющаяся последовательность, нет необходимости, чтобы она была такой длительности, как имеющаяся синхронизация между двумя генераторами, например, при передаче стартового сигнала последовательности и вводе в приемник средств для детектирования и использования его.

Либо программируемая задержка 232, либо второе устройство задержки, подключенное к ее выходу, будет дополнительно обеспечивать основную схемную задержку в целях учета схемных задержек, присущих соответствующим схемам, с которыми идет работа, как будет описано. В любом случае задержанный выходной сигнал задержки 232, который является их композицией, будет подан на вход эталонного генератора 234, и он приспособлен для генерирования копии передаваемого сигнала, иллюстрируемого на фиг. 4 в виде формы сигнала T1. Дифференциальный усилитель 246 в основном выполняет функцию создания напряжения постоянного тока, которое необходимо для подачи сигнала коррекции или ошибки на генератор 227, чтобы обеспечить в смесителе 226 сигнал T1 - копию точно в фазе со средним временем входного сигнала EA.

Чтобы генерировать ближайший сигнал, входной сигнал EA размножается на две разделенных во времени копии эталонного сигнального выхода эталонного генератора 234. Первая из них, обозначенная как T1, умножается в смесителе 236 на входной сигнал EA, и второй эталонный сигнал T2 умножается на входной сигнал EA в смесителе 238. Как будет отмечено на фиг. 6, T2 задержан относительно сигнала T1 задержкой 240 на период, по существу, равный одной второй длительности главного дифракционного максимума P эталонного сигнала T1.

Выходной сигнал смесителя 236 интегрируется в интеграторе 242, и его выход дискретизируется и сохраняется устройством 244 дискретизации и хранения при переключении задержкой 232. Выходной сигнал с устройства 244 дискретизации и хранения, интеграл произведения входного сигнала EA и 1T1, подается на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 246. Подобным образом выходной сигнал смесителя 238 интегрируется интегратором 248 и дискретизируется и сохраняется устройством 250 дискретизации и запоминания отсчетов при переключении задержкой 232, и интегрированное произведение входного сигнала EA и эталонного сигнала T2 подается на инвертирующий вход дифференциального усилителя 246.

При анализе работы дифференциального усилителя 246 необходимо заметить, что если фаза выхода генератора 22 будет опережать сигналы T1 и E, поданные на смеситель 236, то они станут ближе по фазе, и их произведение увеличится, вызывая увеличение входного сигнала на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 246, благодаря чему эффект опережения эталонного сигнала T2 относительно входного сигнала E будет таким, что их совпадение будет уменьшаться, вызывая уменьшение в выходном сигнале произведения смесителя 238 и, следовательно, уменьшение входного напряжения на инвертирующий вход дифференциального усилителя 246. В результате выход дифференциального усилителя 246 будет смещаться в положительном направлении, и этот полярный сигнал будет такой, чтобы заставить генератор 227 задержаться. Если изменения происходят в противоположном направлении, результат будет таков, что более высокое напряжение будет подано на инвертирующий вход, чем на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 246, заставляя выходной сигнал уменьшаться и уводить генератор 227 в противоположном направлении. Таким способом ближайший захват средней фазы происходит между входным сигналом EA и эталонным сигналом TA, который непосредственно используется в модулировании входного сигнала. Термин "ближайший" понимается так, что выход дифференциального усилителя 246 проходит через фильтр нижних частот перед тем, как быть поданным на управляющий вход генератора 227. Частота отсечки фильтра 253 нижних частот устанавливается такой, что требуется довольно большое число импульсов, чтобы вызвать фазовый сдвиг (например, 10 вплоть, возможно, до 0,001 Гц). В результате отклик генератора 227 таков, что обеспечивает выходной сигнал, который заставляет форму сигнала T1 и, таким образом, форму сигнала TA быть неизменной в позиции по отношению к действию модуляции. Имея в виду это ограничение, чтобы достичь синхронного детектирования входного сигнала, выходной сигнал T1 эталонного генератора 234 задерживается на период, равный, по существу, одной четвертой периода P главного дифракционного максимума эталона и входного сигнала, и подается в качестве сигнала TA с входным сигналом EA на умножающий смеситель 226. Как можно заметить, результирующий задержанный сигнал TA находится теперь вблизи синхронизации с входным сигналом EA, и, таким образом, выход умножителя 226 обеспечивает, по существу, максимальный сигнальный выход. В моменты, когда сигнал отсутствует или имеется шумовой сигнал на сигнальном входе смесителя 226, между входными сигналами EA прошедшее время будет точно 40 миллисекунд, показанных на фиг. 4, а от смесителя 226 появится полное минимальное временное отклонение в выходе.

Сигнальный выход смесителя 226 интегрируется в интеграторе 250, и выходной сигнал умножается на коэффициент 0,05 усилителем 252. Затем этот выходной сигнал с половинным напряжением подается на инвертирующий вход компаратора 254, и это напряжение представляет одну вторую пикового выходного сигнала интегратора 250. В то же время второй выходной сигнал интегратора 250 подается через схему задержки 256 на неинвертирующий вход компаратора 265, для достижения уровня опорного сигнала, который будет, по существу, свободен от переменной работы этих двух устройств. Выход компаратора 254 представляет существенно точный временной маркер, который меняется с позицией входного сигнала EA. Затем он подается на вход сброса триггера 258, причем вход установки в "1" получает сигналы с выхода задержки 232, которая представляет из-за фильтра нижних частот 253 средний интервал между входными сигналами, таким образом, обеспечивая опорный уровень, относительно которого может соотноситься управляемый модуляцией переменный во времени выходной сигнал компаратора 254. Он связан со свойством выходного сигнала задержки 232 служить входным сигналом установки "1" в триггере 258. Таким образом, например, выходной сигнал триггера 258 будет возрастать в согласованное время, связанное со средней частотой повторения, как, по существу, диктуется фильтром нижних частот 253. Таким образом, выходной сигнал триггера 258 будет установлен обратно в ноль за время, которое отражало модуляцию информации на входном сигнале. Таким образом, мы будем иметь высоту импульса постоянной амплитуды, но при ширине импульса, которая изменяется непосредственно с модуляцией. Выходной сигнал триггера 258 затем подается через фильтр 260 нижних частот, который преобразует сигнал от демодуляции ширины импульса и модуляции сигнала амплитуды, который затем воспроизводится громкоговорителем 262.

Предполагая, что генератор 33 двоичной последовательности передатчика 10 и генератор 228 двоичной последовательности "A" для приемника работают, по существу, синхронно, эффект подмешивания псевдослучайного сигнала, создаваемого генератором 33 передатчика 10, не будет иметь смещающего положения воздействия на сигнал.

Как предположено выше, чтобы гарантировать синхронизацию, требуется некоторая форма сигнализации между передатчиком и приемником, например, для старта генератора бинарной последовательности, генератора 33. Это может быть сделано посредством вспомогательного передатчика или посредством декодирующего устройства, в котором должен быть предусмотрен в заключение, скажем, одной последовательности генератора 33 двоичных последовательностей стартовый сигнал для генератора 228 двоичных последовательностей приемника. При отсутствии этого в режиме свободного хода должна быть эффективной синхронизация посредством работы эталонного генератора 234, которая для коротких кодов и относительно низких уровней шумов будет относительно короткой, а для более длинных кодов или моментов, когда шум представляет значительную проблему, для синхронизации потребуются более длинные периоды. Где необходимо, чтобы принимающая станция могла бы передавать обратно на первоначальную передающую станцию подтверждение, что синхронизация достигнута.

Из вышеизложенного должно быть ясно, что заявитель создал недорогую и практичную систему временной области для связи. Хотя была описана система, в которой одиночный короткий импульс, например наносекундный, передается при частоте повторения, такой, что между импульсами 40 микросекунд, изобретение предполагает, что может быть послана группа импульсов, которая была бы отделена более длительным периодом. Таким образом, например, 8-битовый набор мог бы быть передан как группа, в которой просто имеется пространство между импульсами для детектирования их многопозиционных сдвигов при модуляции. При таком устройстве необходимо оценить, что эта смысловая передаваемая информация повторяется до 256 раз, или помехоустойчивость может быть благодаря этой технологии и другим, связанным с ней, значительно улучшена.

Фиг. 5, в частности, иллюстрирует радиолокационную систему в соответствии с настоящим изобретением для определенного диапазона. Импульсно-чувствительная или импульсная антенна 200, или антенна 201, как показано на фиг. 6а, передатчика 239, включает в себя треугольные элементы A и B с близко расположенными, 0,050 дюймов, базами. Размер базы и размер, перпендикулярный к базе каждого элемента, составляет приблизительно 4-1/2 дюйма и далее обсуждается и иллюстрируется со ссылкой на фиг. 6 и 7. В типичном случае рефлектор должен использоваться, как иллюстрируется на фиг. 8. Другой вариант, как показано на фиг. 6а, база уменьшается до 2-1/4 дюйма, в которой элементы половинные, как показано на фиг. 6а. Важно, однако, что длина пути от точки питания до края одна и та же в обоих случаях.

Передатчик в основном управляется устройством 310 управления. Оно включает в себя часть 312, управляющую передаваемыми последовательностями, которая определяет временную диаграмму передаваемых сигнальных разрывных последовательностей, например 10000 разрывных последовательностей импульсов в секунду, в каковом случае устройство 312 управления передаваемыми последовательностями генерирует выход 10000 Гц на выводе 314. Генератор 316 работает при более высоком уровне, например 20 МГц.

Сигнальный выход устройства 312 управления передаваемыми последовательностями используется для выбора отдельных импульсных выходов генератора 316, чтобы получить действительный импульс, который используется в качестве главного импульса для управления как выходом передатчика 318, так и временной диаграммой принимаем