Устройство для устранения многозначности при фазовых измерениях

602. Союз СоветскихСоцналистичесюаРеспублик ЗОБРЕТЕ ВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОР СК(6) Дополнительное к авт. свид-ву22) Заявлено 01,11.77 21) 25376с присоединением заявки23) Приоритет -1/24 ооударотаеииыи комит СССР по делам изооретвиий и открытий) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ МНОГОЗНАЧНОС ПРИ ФАЗОВЫХ ИЗМЕРЕНИЯХ зобретение относит оро- нарадионавигаи астсти шение точ ка радиои ульции.Известно устройство устранения многозначности фазовых измерений, содержащее квантизатор принятого сигнала, накопитель и блок оценки, выход которого подключен к блоку формирования стробов, выход последнего подключен к опорному входу квантизатора, а второй вход - к источнику опорных импульсов 11.В этом устройстве точность совмещения опорных строб-импульсов с принятыми сигналами возрастает с увеличением крутизны огибающей принимаемых радиосигналов. Однако повышение крутизны огибающей принятого сигнала эквивалентно при приеме расширению полосы пропускания, что при наличии флюктуационных помех на входе приводит к снижению надежности устранения многозначности.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для устранения многозначности при фазовых измерениях, содержащее последовательно соединенные бинарный квантователь, накопитель, блок оценки результатов накопления и формирователь импульсов, выход кого соединен с управляющим входом биного квантователя 12.Однако известное устройство имееткую точность опознавания заданного ука радиоимпульса.Цель изобретения - повь 11опознавания заданного участ Для того в устроиство для устранения многозначности при фазовых измерениях, содержащее последовательно соединенные бинарный квантователь, накопитель, блок оценки результатов накопления и формирователь импульсов, выход которого соединен с управляющим входом бинарного квантователя, введены последовательно соединенные экстраполятор огибающей радиоимпульса и блок вычитания, выход которого соединен с входом бинарного квантователя, причем первый и второй входы экстраполятора огибающей радиоимпульса соединены соответственно с выходами накопителя и формирователя импульсов, а экстраполятор огибающей радиоимпульса состоит из последовательно соединенных преобразователя код-напряжение,матрицы напряжений и формирователя дискретных значений огибающей радиоимпульса, управляюший вход и выход которого являются соответственно вторым входом и выходом экстраполятора огибающей радиоимпульса,На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предложенного устройства;на фиг. 2-временные диаграммы, поясняюшие его работу.Устройство содержит бинарный квантователь 1, накопитель 2, блок 3 оценки результатов накопления, формирователь 4 импульсов, блок 5 вычитания и экстраполятор 6 огибающей радиоимпульса, включающего преобразователь 7 код-напряжение, матрицу 8напряжений и формирователь 9 дискретных 15значений огибающей радиоимпульса.Устройство работает следующим образом.Импульсный сигнал, фрагмент которогопоказан на фиг. 2 а, поступает через блок 5вычитания на один из входов бинарного квантователя 1, Бинарный квантователь 1 можнопредставить как устройство, состоящее изпоследовательно соединенных усилителя спредельным ограничением и схемы совпадения, на второй вход которой поступают стробы с формирователя 4, На второй вход блока 5 вычитания с формирователя 9 дискретных значений огибаюшей радиоимпульса поступает строб измерения амплитуды сигнала(фиг. 2 б).30В общем случае этот строб может бытьустановлен на любой полуволне (определенной полярности) фронта радиоимпульса. Егоположение определяется положением стробаслежения за фазой (фиг, 2 в), относительнокоторого строб измерения амплитуды сдви- з 5нут на 90,Блок 5 вычитания формирует разностныйсигнал, который, вследствие неравенства амплитуд принятого сигнала (фиг. 2 а) и стробаизмерения амплитуды (фиг. 2 б), может40иметь вид, показанный на фиг. 2 г. Разностный сигнал с выхода блока 5 вычитанияпоступает на вход усилителя с предельнымограничением бинарного квантователя 1, гдепреобразуется в бинарный сигнал (фиг. 2 д)и поступает на схему совпадения бинарногоквантователя 1, на второй вход которой приходит отсчетный строб (фиг, 2 в) с формирователя 9.Бинарный квантователь 1 в этом случаерегистрирует положительные отсчеты (в случае, показанном на фиг. 2 д), вследствиепревышения строба измерения амплитуды(фиг. 2 б) над амплитудой радиоимпульсав данной точке. Сигнал рассогласования между ними в виде .отсчетов поступает в накопитель 2 и изменяет его состояние, соответственно через экстраполятор 6, состояшийиз последовательно соединенных преобразователя 7 код-напряжение, матрицы 8 напряжений и формирователя 9, представляющего собой линейный ключ, и через блок 5 вычитания изменяет величину строба измерения амплитуды в сторону уменьшения ошибки рассогласования между ним и амплитудой радиоимпульса в данной точке.Накопитель 2 будет накапливать положительные значения отсчетов в данном конкретном случае. Если амплитуда радиоимпульса в данной точке будет превосходить амплитуду строба измерения амплитуды, то накопитель 2 будет регистрировать положительные значения отсчетов до тех пор, пока амплитуда радиоимпульса (фиг. 2 а) не сравняется с амплитудой строба измерения амплитуды (фиг, 2 б), а разностный сигнал на выходе блока 5 вычитания не примет вид, показанный на фиг. 2 ж.На выходе усилителя с предельным ограничением бинарного квантователя 1 этот сигнал будет иметь вид, показанный на фиг. 2 з, т.е. в точке стробирования фиг. 2 е будут иметь место внутренние шумы усилителя с предельным ограничением с нулевым математическим ожиданием. Блок 3 оценки результатов накопления регистрирует факт равенства нулю математического ожидания и вырабатывает сигнал окончания режима измерения амплитуды радиоимпульса в заданной точке и начала режима устранения многозначности.Этот сигнал поступает на формирователь 4, который начинает выдавать на формирователь 9 экстраполятора и на бинарный квантователь 1 серию импульсов (фиг. 2 и), которые также привязаны к стробу слежения за фазой (фиг. 2 в), причем в формирователе 9 они предварительно расширяются, Результат накопления в накопителе 2, т.е. измеренное значение амплитуды радиоимпульса в данной точке, через преобразователь 7 код-напряжение и матрицу 8 напряжений трансформируется в набор напряжений, соответствующий огибающей принятого радио- импульса относительно заранее заданной точки и поступает на второй (управляемый) вход формирователя 9 дискретных значений огибающей радиоимпульса.На выходе последнего формируется последовательность измерительных стробов устранения многозначности (У М) (фиг. 2 к), огибающая которых соответствует огибающей принятого радиоимпульса относительно заранее заданной точки на его теле, а временное положение этих стробов задается с помощью пинии связи формирователей 4 и 9,Для импульсно-фазовой радионавигационной системы Лоран-С эта точка составляет ЭТо,где Т - период высокочастотного заполнения принятого сигнала, от начала радиоимпульса (точка установки строба слежения за фазой при измерении радионавигационного параметра), Последний строб5 10 15 20 25 Формула изобретения Зо 35 40 45 50 55 этой последовательности стробов равен амплитуде принятого сигнала в точке, где производились измерения,Если принятый радиоимпульс (фиг, 2 а) и сформированная дискретная последовательность стробов (фиг. 2) сдвинуты относительно друг друга на 1 Т т.е. строб слежения за фазой отстоит на 1 Т, от начала радиоимпульса, то разностный сигнал на выходе блока 5 вычитания и усилителя с предельным ограничением бинарного квантователя 1 соответственно будет иметь вид, представленный на фиг. 2 л, м.В этом случае схема совпадения бинарного квантователя 1 будет регистрировать отсчеты различного знака.Последний строб последовательности импульсов устранения многозначности стробирует внутренний шум усилителя с предельным ограничением и используется для контроля качества слежения за амплитудой сигнала, пока устройство не выработает сигнал устранения многозначности и не перейдет к слежению за передним фронтом огибающей принятого радиоимпульса.Накопитель 2 наполняется, и результат накопления превосходит заданный порог, блок 3 оценки результатов накопления регистрирует переполнение порога и вырабатывает сигнал, который поступает на формирователь 4, и последний осуществляет сбой следящей системы по фазе на +Т в зависимости от результата накопления в накопителе 2.Затем снова производится измерение амплитуды радиоимпульса уже в новой точке и переходит к режиму устранения многозначности. Подобная процедура повторяется гг раз, до тех пор, пока временная диаграмма сигнала фиг. 2 Н и временная диаграмма стробов устройства устранения многозначности (фиг. 2 б) не совпадут во времени, Т,е. строб слежения за фазой сигнала будет отстоять на 3 Т, от начала радиоимпульса. В этом случае сигналы на выходе блока 5 вычитания и усилителя с предельным ограничением бинарного квантователя 1 соответственно будут иметь вид (фиг. 2 гг и р) т.е. накопитель 2 в точках стробирования фиг. 2 е регистрирует внутренние шумы усилителя с предельным ограничением. Блок 3 оценки результатов накопления анализирует результат накопления и принимает решение об окончании режима устранения многозначности.Применение устройства в приемоиндикаторах радионавигационных систем позволит производить процедуру разрешения многозначности в более узкой полосе приемника - в настоящее время эта процедура осуществляется примерно в полосе 20 кГц на уровне 0,5. Уменьшение полосы пропускания приемника, например, вдвое (Ъ 10,5 = 10 кГц) снизит крутизну фронта принятого сигнала,но при этом точность совмещения стробов с сигналом возрастет за счет увеличения отношения сигнал/шум на входе устройства устранения многозначности. Можно показать, что -75 О/о энергии радиосигнала с колокольной формой огибающей находится в пределах полосыЫ=2 - ,1т.е. при т= 100 мкс, Ь 1 = 10 кГц.При полосе приемника на уровне 0,5 равной 10 кГц энергия сигнала на выходе последнего уменьшится на 25/о, однако энергия шума на выходе приемника (входе устройства) уменьшится вдвое, т.е. отношение энергии сигнала к энергии шума на входе устройства устранения многозначности возрастает примерно в 1,5 раза, т.е. шумовая ошибка уменьшится на 20/О. Кроме того, за счет исключения вычисления отношения значений соседних полуволн, отношение сигнал/шум на входе блока 3 оценки также возрастетТаким образом отношение энергии сигнала к энергии шума на входе устройства устранения многозначности в конечном счете возрастает, что, в свою очередь. повысит точность и надежность устройства. 1. Устройство для устранения многозначности при фазовых измерениях, содержащее последовательно соединенные бинарный квантователь, накопитель, блок оценки результатов накопления и формирователь импульсов, выход которого соединен с управляющим входом бинарного квантователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности опознавания заданного участка радиоимпульса, введены последовательно соединенные экстраполятор огибающей радио- импульса и блок вычитания, вь 1 ход которого соединен с входом бинарного квантователя, причем первый и второй входы экстраполятора огибающей радиоимпульса соединены соответственно с выходами накопителя и формирователя импульсов.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, экстраполятор огибающей радиоимпульса состоит из последовательно соединенныхпреобразователя код-напряжение, матрицы напряжений и формирователя дискретных значений огибающей радиоимпульса, управляющий вход и выход которого являются соответственно вторым входом и выходом экстраполятора огибающей радиоимпульса. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3371346, кл. 343 - 103, 1964.2. Авторское свидетельство СССР432434, кл. б 01 Я 1/24, 1972.. Погивая рственно изобрет Ж, нт, г. рытннаб., д.Прое ная,Редактор И. МарковскаяЗаказ511/36 а,ЦНИИПИ Госудпо делам113035, МоскваФилиал ППП Пат Фиг.Яставитель Еред О. Лугоаж 696 о комитета ний и откаушская н ж город, ул ов Корректор С. Патрушева Подписное