Устройство для измерения временного положения импульса
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
