Способ измерения времени задержки узкополосных сигналов

Сева Советски кСециалистическнкРеспубпии К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(22) Заявлено 31,08, 79 (21) 2816603/18-2 1) М. 1 Й 25/О исоединением заяв Ьеударстекииыб квмит СССР(23) Приоритет Опубл иков ав демам изобретеии и открытийата опубликования описания 25.09.8 1 сА.А.Чумаченко,В.В.П ферЖ и С.Л.Голине. Фалькови виационный институт им. Н-.Е-,.Жук вского Харьковский 1 Заявите 54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ УЗКОПОЛОСНЪ СИГНАЛОВа- улеоло-тв Изобретение относится к радио- измерительной технике, а именно к технике фазовых измерений и может быть использовано в гидролокации,радиолокации и радиоастрономии.Известен способ измерения задержки узкополосных сигналов путем анализа моментов пересечения ими нулевого уровня (т.е. моментов, в которые н пряжение сигнала переходит через н все значение снизу вверх, т,е. с п жительной производной), включающий регистрацию на интервале наблюдения нуль-пересечений обеих сигналов (опорного и исследуемого), измерение для каждого нуль-пересечения опорного сиг.5 нала временного расстояния до первого из последующих во времени нуль-лере- сечений исследуемого сигнала и усреднение значений измеренных временных20 расстояний на интервале наблюдения Т.Результат усреднения принимают в качестве оценочного значения измеряемой задержки Г 1. Известный способ измерения времени задержки узкополосных сигналов путем анализа моментов нуль-пересечений характеризуется простотой технической реализации, однако обладает низкой по мехоустойчивостью и ограниченным диапазоном однозначных измерений задержки, не превышающим по величине периода Т о измерительного сигнала (Тд1 1 б)Цель изобретения - повьппение помехоустойчивости.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения вре-. мени задержки узкополосных сигналов, включающем регистрацию нуль-пересечений опорного и исследуемого сигналов, измерение временных интервалов между нуль-пересечениями и усреднение временных интервалов, дополнительно один из сигналов многократно задерживают на интервал иГ, а за оценку измеряемой задержки принимают то значе ние интервала пффф, при котором усредпенное значение временных интервалов между нуль-пересечениями минимально,Аналитически алгоритм измерения задержки с использованием предлагаемого способа описывается следующим образом1 п е 1 п(т )т.е. оценочное экачение 7 ф искомойсэадержкиь определяется как значение вводимой при обработке задержкипри которой достигается минимум выходного эффекта " среднего модуля временных расстояний между парами ближайших нуль-пересечений опорного и исследуемого сигналовйУ(ь ): 7,И -+ г -ьщ(й)и 1( п,к, ь,т ю где й 1 - нуль-пересечение первого изсигналов (опорного);- ближайший во времени (при и,к,Сфп введенной задержке)Гп кмомент реализации нуль-пересечений й исследуемого сигнала;11 - число пар нуль-пересечений,на основе анализа которых измеряется средний модуль, расстояния между массовыми нульпересечений обеих сигналов.Очевидно, что минимальное значение среднего модуля достигается лишь в случае, когда вводимая при обработке задержка ьщ полностью скомпенсирует сигнальную задержку Тс,Абсолютная величина наименьшего среднего модуля, который не удается скомпенсировать, определяется отношением мощностей сигнала и помехи. В случае отсутствия шумов компенсация будет полной, и последовательности нуль-пересечений обеих сигналов совпадут.Настоящий алгоритм измерения задержки является квазноптимальным и обеспечивает практически потенциальнуюточность. измерений.На чертеже приведена блок-схема цифрового устройства для измерения задержки.Измеритель содержит два идентичных канала 1 и 2 преобразования сигнала в цифровую форму, их информационные входы объединены и подключены к выходу эталона времени 3, выходы каналов через буферные регистрыи 5 подключены к соответствуюцитф входам вычислительного блока 6, а также последовательно соединенные регигтр 7 хранения 5 1 О 15 го 25 ЭО Э 5 40 45 50 55 промежуточны результатов, блок 8 иг 1- иска максимального отсчета и интериолятор 9, подключенный своими информационными входами к выходу регистра ,хранения промежуточных результатов. При этом каждый из каналов преобразования сигнала в цифровую форму, содержащий последовательно соединенные ограничитель 1 О, формирователь 11 нуль-пересечений, ключ 12 и регистр 3 накопления массива, вход ограничителя 10 является сигнальным, второй вход ключа 2 - информационным входом канала преобразования сигнала в цифровую форму, выход регистра накопления массива является выкодом канала.Устройство работает следующим образом.Измерительные узкополосные сигналы 0.,(й) и 0(й), взаимную задержку между которыми необходимо измерить, подаются на сигнальные входы 14 и 15 каналов преобразования сигнала в цифровую форму 1 и 2. В ограничителях 10 каналов преобразования сигнала в цифровую форму сигналы подвергаются усилению и двухстороннему ограничению. Формирователи 11 формируют короткие импульсы в момент перехода ограниченным колебанием через нулевой уровень с положительной производной. Эти импульсы являются сигналами записи чисел (отсчетов текущего времени выпадения нуль-пересечений) с выходов эталона времени 3 через ключи 12 каналов в регистры 13 формирования массива моментов нуль-пересечений измерительного сигнала, За интервал времени наблюдения осуществляется полное заполнение регистров формирования массива емкостью М чисел, после чего содержимое регистров каналов переписывается за короткий промежуток времени Ф 1 (с Т в буферные регистры 4, 5. Наличие в цифровом устройстве измерения задержки буферных регистров 4 и 5 позволяет осуществить практически непрерывное (без значительных "пропусиков сигналов) наблюдение за измерительными сигналами.оПосле перезаписи начинается цифровая обработка зафиксированных масси-. вов моментов нуль-пересечений сигналов, включающаяпромежуточных циклов. На каждом цикле обработки отсчеты сигналов из буферных регистров 4 и 5 (т.е. нуль-пересечения) иереиигываются во входные схемы сложения вычислительного устройства 6, 1 ле яЪФормула изобретения 25 нуль-пересечениям одного из каналов (числам) адиттинно суммируется добавка - временная задержка 7 п, причем на различных циклах обработки задержкаь пробегает ряд значений 7,п ьр + + и 4.4 ьпахгде 70 - наименьшее из возможныхзначений сигнальной задержки;Чпах- соответственно максимальновозможная сигнальная за" держка.По результату суммирование эквивалентно задержке нуль-пересечений одного из измерительных сигналов относительно другого на временной интервал Тпк, что необходимо согласно предлагаемому способу измерения, Для данной задержки го, путем анализа обоих массивов нуль-пересечений, фор-, мируется отсчет функции рассогласования, Вычисленные с помощью блока 6 отсчеты функции рассогласования переписываются в соответствующие ячейки регистра 7 хранения промежуточных результатов. После завершения всех промежуточных циклов обработки (т.е.когда закончено формирование отсчетов функции рассогласования для всех дискретных анализируемых задержек Фп на" чинается завершающий этап обработки - формирование оценки задержки.Блок поиска минимального отсчета 8 путем анализа всех чисел, хранящихся в регистре 7, находит номер ячейки 1 хранения наименьшего из них и, таким образом, формирует грубую оценку задержкиб =ьо +Вдь . Интерполятор 9, используя информацию, задержанную во всех остальных отсчетах функции рассогласования, уточняет координату минимума и таким путем формирует точную оценку измеряемой задержки.Вычислительный блок содержит два двоичных счетчика, два дешифратора,два элемента сложения; два накапливающих сумматора, семь ключей, двЬ вы. читания, вычитатель модуля, элементсравнения, три ячейки постоянной памяти, две ячейки оперативной памяти,а также буферный запоминающий блок,Сигнальные входы вычислитепьного блока подключены к выходам буферных запоминающих блоков. С выходов вычислм-.10 тельного блока на адресные шины буферных ЗУ подаются сигналы адресации.Так как вычислительный блок построенна узлах и элементах, операции в которых могут выполняться с быстродействиемк предлагаемый цифровой измерительзадержки позволяет осуществлять в реальном масштабе временианализ достаточно широкополосныхпроцессов.Введение дополнительных операций20позволяет проводить измерения при высокой помехоустойчивости,Способ измерения времени задержки узкополосных сигналов, включающий регистрацию нуль-пересеченийопорного и исследуемого сигналов, изЗ 0 мерение временных интервалов междунуль-пересечениями и усреднение временных интервалов, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, один иэ сиг" З 5 налов многократно задерживают на интервал пс , а за оценку измеряемойзадержки принимают то значение ин- .тервала пТ , при котором усредненноезначение временных интервалов между 40 нуль-пересечениями минимально.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Смирнов П.Т; Цифровые фаэометры. "Энергия", 1974, с. 0-14.Редактор Г. Волков УшФилиал ПЛППатент , г. Ужгород, ул . Проектная,Заказ 8072/68 ВНИИПИ Го по дел 113035 МоСоставитель НТехред А.СавкТираж 735ударственногом изобретенийква . ЖРа МедведеваКорректоощПодиисноекомитета СССРи открытийская наб. д. 4/5