Устройство для измерения временного положения импульса

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Госуларственный комитет СССР по лелам изобретений и открытийДата опубЛикования описания 15.09,82 фСЕ64 7 л;(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ИМПУЛЬСАИзобретение относится к радио-.навигации и может быть использовано в приемоиндикаторах импульснофаэовых радионавигационных системах(ИФРНС).5 ной точки у сигнала, поступающего на второй вход измерителя временного положения импульса, Низкое соотношение сигнал/шум, вызванное низким уровнем формирования отсчетной точки, является причиной невысокой точности измерения временного положения импульса.оЦель изобретения - увеличение точности измерения приизменении уровня формирования отсчетной точки.Поставленная цель достигается.тем, что в известное устройство измерения временного положения импульса введены последовательно соединенные блок управления, перестраиваемюй аттюнеатор и неинвертирующий усилитель, выход которого подключен к дополнительному входу перестраиваемого режекторного фильтра, выход которого соединен с вторым входом перестраиваемого аттенюаФора, выход блока управления соединен с управляющим входом блока формирования отсчетной точки, а вход - с вторым выходом измерителя временного положения импульса, а перестраиваемый режекторный фильтр выполнен в виде Т-образной кС схемы с двумя соединенными последовательно резисторами в попеПо основному авт.св Р. 741212 известно устройство для измерения временного положения импульса, содержащее последовательно. соединенные 10 полосовой фильтр, перестраиваемый ре жекториый фильтр, блок формирования отсчетной точки сигнала и измеритель временного положения импульса, второй вход которого соединен с выходом перестраиваемого режекторного фильтра, блок коррекции, вход которого соединен с первым управляющим входом перестраиваемого режекторного фильтра, один выход блока коррекции сое О динен о вторым управляющим входом пврестраиваемого режекторного Фильтра, а другой выход - с третьим входом измерителя временного .положения импульса, при этом режекторный фильтр выполнен с регулируемой полосой режекции 1.Однако в известном устройстве низкий уровень формирования отсчетной точки обуславливает низкое соотношение сигнал/шум в районе отсчет" Опубликовано 1509,82, Бюллетень М 9 34 53 УДК 621. 396,.96 (088. 8)речном плече, точка соединения которых является дополнительным входомперестраиваемого режекторного фильтра,На фиг.1 представлена структурнаяэлектрическая схема предлагаемого 5устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Устройство содержит полосовойФильтр 1, перестраиваеьый режекторный фильтр 2,блок 3 Формирования отсчетной точки, измеритель 4 временного положения импульса, блок 5 коррекции, перестраиваемый аттенюатор6, неинвертирующий усилитель 7, блок8 управления. Режекторный фильтр содержит резисторы 9 и 10, трансформатор 11, конденсатор 12 и шунтирующий резистор 13.Устройство работает следующим образом.20На вход режекторного Фильтра 2от антенны через входной полосовойФильтр 1 поступает полезный импульсный сигнал ИФРНС Б(С) с несущей частотой 10, а также модулированная помеха с несущей частотой Е и отраженный от ионосферы импульсный сигнал,который может накладыватья на полезный сигнал и поражать его. Режекторный фильтр 2 настраивается из своего крайнего положения (например,Гнщ,)30на несущую частоту помехи (Ю=1 д).Происходит подавление помехи. Частота настройки режекторного фильтра 2однозначно определяется управляющим напряжением П, поступающим на 35его первый управляющий вход.С выхода режекторного Фильтра 2 отфильтрованные от помехи импульсные сигналы поступают на вход блока 3 40 Формирования отсчетной .точки. В блоке 3 осуществляется формирование отсчетной точки полезного импульсного сигнала ЙФРНС, например, по алгоритму 45В(й) = Я (й) - К 5(й),где Я (й) - продифференцированныйсигнал ИФРНС;К - постоянный коэффициент,определяющий уровеньформирования отсчетнойточкиОтсчетная точка определяется моментом, где фаза высокачастотного заполнения импульса изменяется скачком на 180 ОС. Отсчетная точка Формируется, с помощью блока 3 на той ,части полезного сигнала, которая не поражена отраженным сигналом. Уро вень формирования отсчетной точки сигнала устанавливается в зависимости от условий приема. Например, при неблагоприятных условиях приема, когда запаздывание отраженного 65 сигнала по отношению к полезному сигналу мало и у полезного сигнала непораженной остаестя только передняя часть - от начала импульса до уровня 0,3-0,5, отсчетная точка формируется на уровне Р = 0,3. При улучшении условий приема, когда запаздывание отраженного сигнала по отношению к полезному сигналу увеличивается, уровень Формирования отсчетной точки повышается до в = 0,5. При отсутствии отраженного сигнала уровень формирования отсчет. - ной точки повышается до Р = 1,Уровень формирования отсчетной точки устанавливается в блоке 3 формирования при помощи управляющего сигнала, поступающего на управляющий вход блока 3 с выхода блока 8 управления. В свою очередь блок 8 управления получает информацию для перестройки уровня формирования отсчетной точки от измерителя 4 временного положения импульса. С выхода блока 3 сигнал со сформированной отсчетной точкой поступает на первый вход измерителя 4 временного положения. В измерителе 4 по временному положению отсчетной точки осуществляется грубое измерение временного положения импульса.Для осуществления точного измерения на второй вход измерителя 4 дополнительно поступает сигнал непосредственно с выхода режекторного Фильтра 2. Точное измерение временного положения импульса осуществляется в измерителе 4 по фазе высокочастотного заполнения в районе отсчетной точки . При этом точность измерения тем выше, чем выше соотношение сигнал/шум в районе отсчетной точки, т.е. чем выше уровень формирования отсчетной точки, и чем стабильнее временное положение отсчетной точки.Для повышения точности измерения временного положения имнульса при изменении уровня формирования его отсчетной точки в предлагаемом устройстве служат неинвертирующий усилитель 7, пере "траиваемый аттенюатор б, один иэ входов которого подключен к управляющему входу блока 3 формирования отсчетной точки, ао также блок 5 коррекции, вход которого подключен к первому управляющему входу режекторного фильтра 2.При неблагоприятных условиях приема, когда запаздывание отраженного сигнала пб отношению к полезному сигналу мало, на блок 3 формирования отсчетной точки с выхода блока 8 управления поступает команда, по которой устанавливается минимальный ( Р = 0,3) уровень формирования отачетной точки сигнала. Одновременно958996 55 60 65 эта команда поступает на вход перестраиваемого аттенюатора б, устанавливая его коэффициент передачи равным нулю. На вход блока 5 коррекции поступает управляющее напряжение О, однозначно определяющее частоту настройки Ен режекторного фильтра 2.В блоке 5 коррекции формируется корректирующее напряжение"кор.= 4 ("з)Это напряжение с первого выхода блока 5 поступает на второй управляющий вход режекторного фильтра 2, т.е. на управляющлй вход резистора 13, изменяя его сопротивление. При изменении сопротивления резистора 13 происходит изменение полосы режекции. Закон изменения полосы ре-. жекции Фильтра 2 в этом случае имеет вид дГ=К 1кор К 14(Ц) =Кч(Ен) = (дЕн).Закон изменения полосы режекции режекторного фильтра 2 от величины расстройки дЕ =(дЕн) (фиг.2 а, кривая 1), выбран таким образом, чтобы обеспечивалось постоянство сМещения (д 1 =дно =сопз 1) временного положения отсчетной точки, сформированной на уровне= 0,3 (Фиг,2 б). При работе с сигналами ИФРНС ЛОРАН-С полоса режекции режекторного фильтра 2 уменьшается с дЕ 1= 4-5 кгц при максимальной величине расстройки дЕи 1 = 30 кГц до дГ=600-700 Гц при минимальной расстройке 1 ьЕн 1= 0 При этом величина постоянного смещения дно временного положения отсчетной точки, сформированной на уровнеД = 0,3, составляет, как и в прототипе, 1,2 мкс. Значение полосы режекции режекторного фильтра 2 дГ;= 600700 Гц ограничено значением максимальной реализуемой добротности транс форматора 11, Расширение полосы режекции от д ЦдодЕ,п, осуществляется путем уменьшения сопротивления резистора 13 с максимального значения 0,.11,5 МОм до значения 4-5 кОм. Постоянное смещение дно вводится в измеритель временного положения для коррекции. Для этого третий вход измерителя 4 временного положения соединен с вторым выходом блока 5 коррекции.При отсутствии отраженного сигнала на блок 3 формирования отсчетной точки поступает с блока 8 управления команда, по которой устанавливается максимальный уровень формирования отсчетной точки ( Р = 1). Одновременно эта команда поступает на первый вход перестраиваемого аттеню-. атора б, устанавливая максимальное значение его коэффициента передачи. При этом выходной сигнал режекторного Фильтра 2 начинает поступать через аттенюатор б и неинвертирующииусилитель 7 на доцолнительный входрежекторного фильтра 2. С дополнительного входа часть сигнала черезрезистор 9 поступает в трансформатор 11 для компенсации потерь и увеличения добротности .фильтра, а другая часть - через резистор 10 - ответвляется на "корпус". Сопротивление резистора 9 выбрано таким образом, чтобы обеспечить минимальноезначение резонансного коэффициентапередачи режекторного фильтра 2 начастоте настройки Ея .Сопротивлениерезистора 10 выбрано таким .образом, 15 чтобы при максимальном уровне фор-,мирования отсчетной точки ( Д = 1)обеспечивалось то же самое постоянное смешение временного положенияотсчетной точки дй =дй 0= сопэй, 20 что и при р = 0,3.Эффект получения при максимальном уровне формирования= 1того же самого смещения временногоположения отсчетной точки, что и 25 при минимальном уровне формированияР = 0,3, объясняется следующим образом.Смещение ь 1 временного положенияотсчетной точки, сформированной на 30 максимуме сигнала зависит как отчастоты настройки режекторного фильтра Ен, так и от ширины полосы режекции дЕ , а именно:смещение дйувеличивается как при расширении 35 .полосы режекции дР , так и при приближении частоты настройки Еи к несущей частоте полезного сигнала Ео.Введение части выходного сигнала режекторного фильтра через перестраи ваемый аттенюатор б и неинвертирующий усилитель 7 на дополнительный . вход режекторного фильтра 2 обеспечивает. сужение полосы режекции до 100-150 Гц на частоте настрой 45 ки Ен = Ео= 100 кГц вместе 600-700 гц,. как в прототипе. Такое сущение .по лосы режекции обеспечивает уменьшение смещения отсчетной точки с 6, 2 мкс(в прототипе) до 1,2 мкс (в предлагаемом устройстве) и увеличение соотношения сигнал/шум с 7 (в прототипе) до 9, 8 (в предлагаемом устройстве), т.е. на 40. При удалении частоты настройки Ен режекторного фильтра от несущей частоты полезного сигнала Ео происходит расширение полосы режекции за счет уменьшения сопротивления шунтирующего резистора 13 по сигналу Ц,ор=(П), поступающему с первого выхода блока 5 коррекции. Закон изменения полосы режекции при одновременной работе блока 5 коррекции, аттенюатора б и неинвертирующего усилителя 7 для максимального уровня Формирования р = 1 отсчетной точки сигнала дЕ =(дЕ ) представлен наФормула изобретения фиг.2 а кривая 2, а смещение ьйо отсчетной точки - на фиг.2 б. Смещение дало при формировании отсчетной точки на максимуме практически срвпадает со смещением дно при Формировании отсчетной точки на уровне р = 0,3. (Ьйд =1,2 мкс = сопэС),Это постоянное смещение вводится в измеритель 4 временного положения для коррекции.Аналогично происходит работа пред лагаемого устройства при среднем уровне формирования отсчетной точки.При этом на блок 3 Формирования отсчетной точки поступает с блока 8 управления команда, по которой устанавли вается средний (= 0,5) уровень формирования отсчетной точки сигнала. Одновременно эта команда поступает на первый вход перестраиваемого аттенюатора б, устанавливая такое значе ние его коэффициента передачи, при котором обеспечивается такое же постоянное смещение дно = 1,2 мкс - солями, как и в предыдущих случаях.25Закон изменения полосы режекции дГ = З(дКН) для р = 0,5 представлен на фиг.2 а кривая 3, а смещение дно отсчетной точки - на фиг.2.б.Это постоянное смещение, также30 как и в предыдущих случаях, вводится в измеритель 4 временного положения для коррекции.Изменение полосы режекции в зависимости как от частоты настройки режекторного фильтра, так и от уровня формирования отсчетной точки, в предлагаемом устройстве позволяет практически исключить дополнительное смещение отсчетной точки при изменении уровня ее формирования, что 40 увеличивает точность коррекции смещения отсчетной точки и позволяет повысить точность измерения временного положения импульса ИФРНС при изменении уровня формирования отсчет ной точки.Иэ рассмотренного видно, что предлагаемое устройство для измерения временного положения импульса обладает преимуществом перед прото типом. В прототипе измерение временного положения импульса производится при низком соотношении сигнал/ шум в районе отсчетной точки, что обусловлено низким ( 9 = 0,3) уровнем 55 ее формирования.Увеличение уровня формирования отсчетной точки в прототипе приводит к увеличению дополнительного смещения отсчетной точки и, следовательно, к снижению точности коррекции. Так при увеличении уровня формирования отсчетной точки с= 0,3 до Р = 1 возникает дополнительное смещение, которое может увеличить смещение отсчетной точки свыше 5 мкс, 65 что составляет половину периода высокочастотного заполнения импульса ИФРНС с несущей частотой Го= 100 кГц (ЛОРАН-С), Такое большое смещение отсчетной точки в прототипе может привести к неразрешению многозначности точных Фазовых отсчетов, т.е. к потере работоспособности устройства, У предлагаемого устройствадополнительное смещение, вызванное изменением уровня формирования отсчетной точки, практически отсутствует, что повышает точность коррекции смещения временного положения отсчетной точки . Это позволяет увеличивать до Р = 1 уровень формирования отсчетной точки и работать при Улучшенных в 3-4 раза соотношениях сигнал-шум по сравнению с прототипом, который имеет постоянный уровень формирования ( = 0,3.Такое увеличение соотношения сигнал/шум при увеличении точности коррекции смещения временного положения отсчетной точки в предлагаемом устройстве позволяет повысить точность измерения временного положения импульса ИФРНС по сравнению с прототипом в 3-4 раза. 1. Устройство для измерения временного положения импульса по авт.св. Р 741212, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерения при изменении уровня формирования отсчетной точки, введены последовательно соединенные блок управления, перестраиваеьюй аттенюатор и неинвертирующий усилитель, выход которого подключен к дополнительному входу перестраиваемого режекторного Фильтра, выход которого соединен с вторым входом перестраиваемого,аттенюатора, выход блока управления соединен с управляющим входом блока формирования отсчетной точки, а вход - с вторым выходом измерителя временного положения импульса.2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что перестраиваеьый режекторный фильтр выполнен в виде Т-образной ЙС-схем с двумя соединенными последовательно резисторами в поперечном плече, тбчка соФ единения которых является дополнительным входом перестраиваемого режекторного Фильтра. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРВ 741212, кл .6 01 Б 3/10, 1978958996 Т(Ын),ифи ВНИИПИ Заказ 7010/62 Тираж 717 Подписн Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная