Устройство для квантования временных сигналов

Устройство для квантования временных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик р >984017 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 040181 (21) 3229973/18-21 с присоединением заявки Ио(23) Приоритет - .

Опубликовано 2312.82- Бюллетекь йо 47

Р М К з

Н 03 К 5/153

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) УДК 621 ° 373 (088 8) Дата опубликования описания 231282

1 (С.В. Просвирнин, A.Ë. Юфа и N.A Махлин

t

1

f (72) Авторы изобретения «

-* (71) Заявитель (54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ КВАНТОВАНИИ ВРЕМЕННЫХ

СИГНАЛОВ

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Известно устройство для квантования временных сигналов, включающее генератор сетки последовательностей импульсов квантования. В данном устройстве импульс запуска "выбирает" ту последовательность, которая наиболее точно привязана к нему, при этом дискретность квантования определяется интервалом между импульсами квантования соседних последовательностей 1 1. Недостатком данного устройства является невысокая точность квантования, повышение которой приводит к возрастанию аппаратного объема и ограничено быстродействием элементной базы.

Наиболее близким к изобретению является устройство для квантования временных сигналов, содержащее последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, аналого-цифро« вой преобразователь и блок памя ти t 2).

В известном устройстве входной сигнал в аналоговом виде поступает на вход аналого-цифрового преобразователя, где он подвергается бинарному преобразованию и временной привязке к квантам дальности- Процесс дискретизации осуществляется с помощью частоты, синхронизированной с импульсом запуска. Импульс запуска совпадает с началом отсчета (началом развертки:дальности в индикаторах обзора,. с зондирующим импульсом передающего устройства и т.д.).

Тогда сигналы, отраженные от объек..та и имеющие одинаковую временную задержку относительно импульса за15 пуска, появятся в одном и том же кванте дальности на соседних раз вертках. Квантам дальности, в которых появились сигналы, переизлученные объектам, в блоке памяти присваиваютая одинаковые номера, что необходимо для качественной последующей обработки квантоваиных сигналов, заключающейся в проверке выполнения критерия обнаружения в каждом

25 кольце дальности (т.е. обнаружении сигналов, появившихся в квантах

:дальности с одинаковыми номерами).

Известное устройство обеспечивает .квантование сигналов, однако для его

ЗО эффективного использования необхо984017 дима жесткая синхронизация последовательности импульсов квантования с импульсом запуска, что достигается ударным возбуждением генератора тактовых импульсов.

Известные генераторы ударного воз- 5 буждения имеют стабильность частоты существенно меньшую, чем стабильность частоты генераторов, стабилизированных кварцем и работающих в автоколебательном режиме, что приводит к 10 снижению точности накопления сигналов в квантах дальности и уменьшению вероятности обнаружения объектов при последующей междупериодной обработке. 15

Целью изобретения яэляется повышение точности квантования временных сигналов.

Эта цель достигается тем, что в устройство для квантования временных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, аналого-цифровой преобразователь, первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход подключен к выходу генератора тактовых импульсов, и блок памяти, введен блок корректировки номера кванта дальности, первый вход которого соединен с шиной импульсов запуска, второй вход подключен к 30 выходу генератора тактовых импульсов, третий вход соединен с входной шиной, а четвертый вход подключен . к выходу аналого-цифрового преобразователя, причем выход блока коррек- 35 тировки номера кванта дальности соединен со входом блока памяти.

Блок корректировки номера кванта дальности содержит коммутатор, элемент задержки и блок сравнения вре- 40 менных интервалов, входы которого соединены с первым, вторым и третьим входами блока корректировки номера кванта дальности, четвертый вход которого подключен к первому входу 45 коммутатора, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения временных сигналов, при этом первый выход коммутатора подключен через элемент задеРжки ко второму выходу коммутатора и выходу блока корректировки номера кванта дальности.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства дпя квантования временных сигналов; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 — графическое отображение закона изменения разности двух исследуемых временных интервалов.

Устройство для квантования временных сигналов содержит аналогоцифровой преобразователь 1, генератор 2 тактовых импульсов, блок 3 корректировки номера кванта дальности и блок 4 памяти. 65

Блок 3 корректировки номера кванта дальности содержит блок 5 сравнения временных интервалов, коммутатор 6 и элемент 7 задержки.

Устройство работает следующим образом.

С выхода детектора приемного канала (не показан) информация в аналоговом виде поступает на входную шину устройства и далее — на вход аналого-цифрового преобразователя 1, где она подвергается бинарному квантованию. Временная привязка импульсов превышения производства с помощью последовательности импульсов квантования (тактовых импульсов), вырабатываемой генератором 2 тактовых импульсов и несинхронизированной с импульсом запуска передатчика. Каждому входному сигналу соответствует номер кванта дальности, характеризующий дальность до объекта, отражающего этот сигнал, при этом номер кванта дальности определяется числом счетных фронтов последовательности импульсов квантования, укладывающихся между импульсом запуска и сигналом, отраженным от объекта (фиг.2а,б), Первый квант дальности имеет переменную длительность от .Развертки к развертке, поскольку временное положение импульса запуска в периоде квантования Т изменяется произволь- ным образом. Величина первого кванта дальности A pac — величина рассогласования между импульсом запуска и следующим импульсом квантования. Все последующие кванты дальности, имеют одинаковую длительность, равную периоду следования импульсов квантования (фиг.2б).

В блок памяти локационная информация записывается в виде двоичных единиц и нулей. Ячейка памяти, в которую заносится двоично-квантованный сигнал, отраженный от объекта, определяется числом счетных фронтов, помещающихся между импульсом запуска и отраженным сигналом, т.е. номером кванта дальности.

При отсутствии синхрони з ации отраженные от цели сигналы могут появляться в двух соседних квантах дальности (й и N-1). В силу того, что расстояние до цели во все время ее облучения остается неизменным, необходимо как-то корректировать номера квантов дальности для того, чтобы пачка отраженных от цели импульсов была записана в ячейках памяти с одним и тем же номером кванта дальности.

Такую корректировку можно проделать, проанализировав на знак величину (bp - b), где А — величина временного интервала, образованного сигналом, отраженным от цели и сле984017

2r

bt

С

COASt (b ñ- д 3>/ 0 (2а) (2б) 0 «(дрсгс(Т

Ос д<Т

ЗО х — -л М

T драс -

Ь,ос Ъ О (6) S5

Т

Х = {+) (83 ау

Ь дрс (т) дукзцим за ним счетным фронтом последовательности импульсов квантования (фиг. 2б).

Действительно, сигналы, отраженные от цели, приходят на соседних развертках дальности с одинаковой временной задержкой дг относительно момента запуска, зависящей OT расстояния до цели r и скорости распространения радиоволн С:

Очевидно также, что интервалы времени л и д лежат в границах

Введем целочисленную функцию Х, так что Х равно целому числу интервалов квантования Т, укладывающихся между моментом запуска и сигналом.

Тогда, для временной задержки ht характеризующей расстояние до цели

r, можно записать

Ь1=6 +XT+ (T-д)=сои (Ъ) рас

Как видно иэ (4 ), при постоянной величина Х зависит от разницы (bpoc- b ), котоРаЯ может быть на каждой развертке либо больше, либо меньше нуля, либо равна нулю, Рассмотрим вначале случай нераввенства нулю.

Брас- Ь / О

Тогда, при (д — д ) О учитывая, что(драс -д) < Т (фиг.2а, б) ф Х по определению целое число, выражение (4) можно записать таким образом: где () — наибольшее целое чисг (т ло, не превышающее

Аналогично, пРи (ЬрСгС вЂ” b ) с О, т.е.

Следовательно, в этом случае знак выражения (Брас — д ) однозначно определяет число интервалов квантования Т, укладывагог,",ихся между моментом запуска и сигналом.

Если Ь с — д= О, тогда из (4) дс видно, что Х = . — -1, т.е. в этом случае необходимо все время корректировать Х, увеличивая его значение

t на 1. Такой случай можно. учесть, сделав, например, неравенство (5) нестрогим, т. е. r:роизводить корректировку при

Поскольку величины дг> Арса > д взяты произвольным образом, то справедливо будет сделать вывод о том, что доказанное распространяется на любые варианты попадания моментов запуска и появления сигнала относительно квантующей последовательности.

Правомерность синтезированного правила может быть подтверждена следующйми качественными рассуждениями.

Будем мысленно производить сдвиг последовательности импульсов квантования относительно импульса запуска и отраженного от цели сигнала. Таким образом, гы как бы переберем все возможные варианты взаимного расположения сигналов, изображенных на фиг. 2а, б. Отметим такие положения, когда величина (Ь вЂ” Арсис) меняет знак.

Беэ ограничения общности гложно положить, что (д -Аpac) вначале рассмотрения положительна {как изображно на фиг. 2б).

Мысленно сдвигая последовательность счетных фронтов (импульсов квантования), предположим влево, заглетим, что разность (b — bpac ) остается положительной до тех пор, пока импульс запуска не совпадает с ближайшим счетным фронтом последовательности импульсов квантования. В этот момент значение b.p скачкогл изменится от минимально возможного (О, фиг. 2в} до максимально возможного (Т, фиг. 2г), и величина (Ь вЂ” bpOc) становится отрицательной.

Нетрудно убедиться, то при этом счетных фронтов между импульсом запуска и отраженным от цели сигналом стало меньше на 1, а следовательно, и номер кванта дальности, в котором появился сигнал, уменьшится на

1(г -1)..

Продолжая сдвигать последовательность иглпульсов квантования в том же направлении (влево), убеждаемся, что величина (b — b.poc) остается отрицательной до того момента вреглени, когда сигнал, отраженный от цели, 984017

Формула изобретения не совпадает со счетным фронтом последовательности импульсов квантования

В момент совпадения происходит скачок в значении величины Ь от минимального (О, фиг. 2д) до максимального (Т, фиг. 2е), и разность (h. — Ьрпс} становится положительной. Отметим, что при этом число счетных фронтов между импульсами запуска и сигнала возрастет на 1 и, следовательно, номер кванта дальности, в котором появился сигнал, становится равным М.

Дальнейший сдвиг приводит к пери рдическому повторению описанной ситуации.

В блоке 5 сравнения временных интервалов производится анализ выражения (Ь -Ь ) на знак. Блок 5 сравнения временных интервалов может состоять из набора типовых схем, оценивающих длительность временных интервалов Ь и Хpac (например, после преобразования время - напряжение или время - код), после чего без труда выносится решение, какой из этих интервалов имеет большую длительность.

В соответствии с вынесенным решением коммутатор б пропускает сигналы с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 либо прямо на вход блока 4 памяти (без корректировки), либо через элемент 7 задержки (с корректировкой номера кванта дальности).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность квантования временных сигналов без существенного усложнения схемы при той же частоте следования тактовых импульсов.

1. Устройство для квантования временных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, аналогоцифровой преобразователь, первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход подключен к выходу генератора тактовых импульсов, и блок памяти, о т л и ч а ю щ е.— е с я тем, что, с целью повышения

Б точности квантования, в него введен блок корректировки номера кванта дальности, первый вход которого соединен с шиной импульсов запуска, второй вход подключен к выходу генера10 тора тактовых импульсов, третий вход соединен с входной шиной, а четвертый вход подключен к выходу аналого-цифрового преобразователя, причем выход блока корректировки номера кванта дальности соединен с входом блока памяти.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок корректировки номера кванта дальности содержит коммутатор, элемент задерж.ки и блок сравнения временных интервалов, входы которого соединены с первым, вторым и третьим входами блока корректировки номера кванта даль ности, четвертый вход которого подключен к первому входу коммутатора, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения временных интервалов, при этом первый выход коммутатора подключен через элемент задержки ко второму выходу кою утатора и выходу блока корректировки номера кванта дальности. источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Захаров Е.Д. К вопросу уменьшения нестабильности временной привязки импульсов. — "Техника средств связи". С. "Радиоизмерительная техника".

Вып. 1 (19), 1979.

4О 2. Зыков В.П., Нежурин Ю.П. и

Студенкин Ю.A. Экспериментальное исследование программного обнаружителя.—

Межзвуковой сборник научных трудов

"Теория и техника радиолокации, 4 радионавигации и радиосвязи". Вып.2, Рига, 1976.

984017

Фиг,З

Составитель В. Потапов

Редактор Н. Егорова Техред A.Âàáèíeö Корректор Н. Король

Заказ 9955/74 . Тираж 959 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делагл изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4