Устройство для измерения временного положения импульса

 

Сеюз Советскик

Социапнстическми республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >894630 (61) Дополнительное к авт. синд-ву (22) Заявлено 05. 05. 80 (21) 2918109у l 8-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.81, Бюллетень № 48 (53}M. К.п.

G 01 S 3/С0

Гэеудврстееннын квинтет

СССР ао делен нэееретеннй и еткрытнй 5З) УДК 621 ° 396. . 9 (088. 8) Дата опубликования описания 30 12 81 (72) Авторы изобретения

Ю.Г,Чистов, Ю.Г.Гужва и Л.И.Янковский ИЫИРТЕМА... (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННОГО

ПОЛОЖЕНИЯ ИИПУЛЬСА

Изобретение относится к системам точного измерения малых интервалов времени, используемым, например,в области систем точного времени для синхронизации сигналов с помощью радиотехнических средств. S

По основному авт.св. 1Е 576553 известно устройство для измерения временного положения импульса, содержащее последовательно соединенные >О полосовой фильтр, режекторный фильтр, блок формирования отсчетной точки, регистратор, а также последовательно соединенные анализатор знака рассогласования параметров сигнала, накопитель и коммутатор, при этом 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 и коммутатора соединены с соответствующими выходами регистратора $1).

При работе устройства сигнал и помеха поступают на полосовой и режекторный фильтры, где помеха фильтруется, и .далее — на блок формирования отсчетной точки, на выходе которого образуется разнополярный сигнал по алгоритму 0я„ (t) - К U g (t) где !

Uq„(t) — производная от U<„{t), а

К вЂ” весовой коэффициент,.определяющий временное положение отсчетной точки.

Неискаженным является сигнал на выходе блока. формирования.отсчетной точки, у которого стробируемые определенными импульсами амплитуды по обе стороны от отсчетной точки равны Ае = А . Однако вследствие изменений параметров сигналов при их распространении и при изменении параметров фильтров -возникают искажения в форме огибающей радиоимпульса и наступает рассогласование амплитуд (А Ф Ая), что эквивалентно смещению

8946

15

25

45 временного положения.отсчетной точки и в итоге приводит . к ошибкам. измерения.

Рассогласование амплитуд А . и Ая приводит также к ухудшению отношения сигнал/шум для меньшей из полуволн и, соответственно, .к ухудшению вероятности.правильного-отсчета временного положения .импульса.

В анализаторе.выделяется сигнал. рассогласования:того или иного -знака, который затем, после накопления в накопителе,.-поступает через. коммутатор на управляющий. вход бяока, фор . мирования. для коррекции параметров сигнала.

При распространении радиосигналов над трассой с плохой проводимостью . (например, Гористая местность зона вечной мерзлоты, смешанная- расса . участка суша-море) рассогласование. огибающей и фазы сигналов-может- достигать 4-4,5 мкс.. В то же -время, при воздействии узкополосных помех и перестройке режекторного. фильтра . по частоте уход характерной точки, вследствие искажений амплитудно=час-. тотной характеристики. всего тракта . характеристикой режекторного фильтра, составляет 2-2,5 мкс, а общий. уход на рабочей частоте 100 кГц. составляет 6-7 мкс, т.е. превышает Т /2, где Тд — период несущей. Уход отс:.. четной точки больше, чем Т /2, соответствует,- как-известно, потере устранения .многозначности фазовых отсчетов, и, следовательно, ведет к снижению точности измерения-временных интервалов, так как подстройка в известной устройстве может вестись только в пределах То/2.

Цель изобретения = повышение точности измерения временного, положения. импульса.

Указанная. цель достигается -тем, что в-устройство для-измерения временного положения импульса-дополни тельно. введены последовательно соединенные блок вычитания, первый усилитель-ограничитель,. фазовый детек- . тор, интегратор и аттенюатор, а .также второй усилитель-ограничитель и источник опорного напряжения, подключенный к аттенюатору, выход которого соединен со вторым входом режекторного фильтра, своим выходом подключенного к первому входу блока вычитания, второй вход которого соединен с вы

30 4 ходом полосового фильтра и со входом второго усилителя-.ограничителя, выход которого подключен ко второму входу фазового детектора.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на

Фиг..2 — структурная схема. известного устройства; на фнг.З .- эпюры сигналов; на фиг.4 - 7 — пояснение работы устройства.

Устройство для измерения временного положения импульса содержит полосовой фильтр 1, режекторный фильтр 2,блок 3 формирования, ре- гистратор 4, анализатор 5.рассогласования,, накопитель 6,.коммутатор 7, блок 8 вычитания, первый усилительограничитель 9, второй усилитель-: ограничитель 10, фазовый. детектор

11, интегратор 12, аттенюатор 13 и источник 14 опорногр напряжения.

Устройство работает следующим . образом.

На вход режекторного фильтра 2 от антенны через полосовой фильтр 1 поступает смесь полезного сигнала 15 (фиг.3р) и узкополосной помехи. Режекторнй фильтр 2 настривается на частоту помехи.

При этом изменение;временного положения отсчетной точки, обусловлен". ное искажением частотной характеристики тракта частотной характеристикой режекториого фильтра Z; Ko Tbpoe выражается в изменении амплитуд по луволн 16,17 {фиг.3,6}, имеет зависимость, представленную кривой 18 (фиг.4).

Как видно.из эпюры фиг.4, смещение отсчетной точки д 1,достигает. максимума. при йриближении частоты помехи к несущей частоте сигнала f .

Здесьд1 = fn- fo где <и частота помехи.

На фиг.7 представлена зависимость величины смещения отсчетной точки at> от величины полосы вырезания режекторного фильтра 2. Величина смещения

At@ прямо пропорциональна ширине полосы вырезания..

Если привести в необходимое соответствие изменение величины полосы вырезания, частоту настройки фильтра и смещение отсчетной точки, то можно . ° стабилизировать,скорректировать и уменьшить это смещение.

С этой целью сигнал и помеха со входа и выхода режекторного фильтра лоси и сужаясь при приближении к несущей. Временное смещение (фиг.7) прямо пропорционально ширине полосы .режекции, таким образом, происхо.—

25 дит коррекция изменения величины смещения временного положения отсчетной точки и, следовательна« стабилизация отношения сигнал/шум для стробируемых полуволн А и А

5р 1 фиг. 3«5 «6 )

Смещение отсчетной точки, обуслов ленное режекторными фильтрами может достигать 2-2,5 мкс, что эквивалент" но разбалансу полуволн А1 и А дб

50Х, т.е. ухудшение отношения .сиг нал/шум для одной из полуволн Известно, что шумовая ошибка измерения .фазы на выходе фазоследящих может быть представлена в виде формулы

ЦсЛ б-—

Ги

45где ОЭ, Яд — соответственно круговая частота высокочастотного.заполнения радиоимпульсов и частота сле" дования импульсов;

Кэ - отношение сигнал/шум;

Пс — эффективная полоса пропускания замкнутой системы слежения за фазой, Гц.

Следовательно, описанная коррекция примерно в 2 раза уменьшает значение

55 шумовой ошибки измерения фазы и во столько же раз повышает точность определения .радионавигационного параметра.

5 894бЗ

2 поступают на входы блока 8 вычи. тания, выход которого имеет фаэовую характеристику резонансного контура с фазой, равной нулю при настройке режекторного фильтра 2 на.частоту по- 5 .мехи.

При этом на выходе блока 8 вычитания образуются радиосигналы, фазовый набег заполнения которых зависит от ширины полосы режекторного фильтра

2. Сигнал и помеха со входа режек-. торного фильтра 2 и полученная таким образом смесь сигнала и помехи с выхода блока 8 вычитания поступают на второй и первый усилители-ограничители 10 и 9.соответственно, которые нормируют эту смесь независимо от амплитуды на входе устройства, и далее - на фазовый детектор 11.

Поскольку режекторный фильтр 2 настроен-на помеху, то фазы напряжений помехи на обоих входах фазового детектора 11 равны, и на выходе интегратора. 12 соответствует сигнал рассогласования.

В то же время для сигнала напряжение на выходе интегратора 12 зави- . сит от частоты настройки режекторно= го фильтра 2.

Действительно, так как частота сигнала с большой точностью поддерживается. равной 100 кГц, например, дпя навигационной системы типа "Лоран-С", то совпадение фаз напряжений сигнала иа входах фазового детектора возможно только при настройке режекторного фильтра 2 на частоту помехи, равную несущей

При перестройке режекторного фильт. ра 2 влево и вправо относительно не- И1 сущей, фаза сигнала на выходе блока

8 вычитания изменяется так, что знак изменения фазы определяется знаком ра стройки режекторного фильтра 2 относительно несущей сигнала.

В результате на выходе интегратора 12 образуется напряжение рассогласования, зависящее от знака и величины расстройки.

Это напряжение поступает на аттенюатор 13.

Если аттенюатор 13 выполнить (фиг.5) в виде. параллельно включенных полевых триодов с разной проводимостью, на истоки которых подано от источника 14 опорного напряжения опорное напряжение Ц „ и 0о соответствующей полярности, то при подаче на затворы триодов напряже0 Ь ния с интегратора О„яч,суммарное сопротивление. аттенюатора R изменяется по закону, который изображен на фиг.6.(кривая 19)« причем 20 — изменение сопротивления участка. сток-ис-. ток триода 21, а 22 — для триода

23, а так как нри, параллельном соединении сопротивлений суммарное всегда меньше меньшего, то изменение общего сопротивления аттенюатора име1 ет один максимум в точке пересечения кривых 20 и 21. Соответствующим под-.ь бором опорных. напряженнй можно до- . биться того, чтобы максимум кривой

19 соответствовал частоте Уо,т.е. несущей частоте сигнала.

Таким образом, при перестройке режекторного фильтра 2 по диапазону частот, полоса режекции изменяется, становясь более широкой .на краях пофильтров, выраженная во времени, „894630

Использование предлагаемого устройства.позволяет уменьшить смеще me отсчетной точки,, возникающее при перестройке режекторного фильтра по диапазону частот, в результате чего общее смещение отсчетной точки не превышает Тд/2, и коррекция в основном кольце подстройки происходит без ошибок.

Формула изобретения

Устройство для измерения временного положения импульса по .авт.св.

N 576553, о т л и. ч а ю.щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения временного положения импульса ., в устройство. дополнительно введены последовательно соединенные блок вычитания, первый усилительограничитель, фазовый детектор, интегратор и аттенюатор,.а также второй усилитель-.ограничитель и источник опорного .напряжения, подключен-. ный к аттенюатору, выход которого соединен со вторым входом режекторного фильтра,.своим выходом.подключенного .к первому входу блока вычи1О тания, второй вход которого .соединен с выходом полосового фильтра .и со входом второго усилителя-ограничителя, выход которого подключен ко второму входу фазового детектора.

l5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

Ф 576553, кл. G Ol 5 3/lO, 06.01.76 (прототип).

894630

-И

Фит.5

Ью.б

Фиг.7 å

Фиг.4

ВНИИХИ Заказ 11482//4

Тира к 735 Подписное

@Pe

Филиал ППП "Патент

r. Ужгород, ул.,Проектная, 4