Устройство для измерения временного положения импульса

(19) (11) 5 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕ ОМИТЕТ СССРИЙ И ОТКРЫТИЙ Ет юл, 95 Ю.В. Сол в 8,8) свидет 5 3/10 льство СССР 1976 ЗМЕР ЕНИЯЛЬСА пои ч а юью повышеОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(прототип) . 54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯРЕМЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ИМПУвт. св. Р 576553, О т ле ес я тем, что, с цел ния точности измерения в условиях:воздействий когерентных помех,перекрывающихся по спектру и частично во времени с сигналом, в неговведены второй накопитель и пороговый блок, причем вход второго накопителя соединен с выходсм режекторного фильтра, выход второго накопителя через пороговый блок соединенс управляющим входом полосовогофильтра, с вторым управляющим входом коммутатора и вторым входом регистратора, а управляющий зход второго накопителя соединен с третьимвыходом регистратора.Изобретение относится к радионавигации, может использоваться в приемоиндикаторах импульсно-фаэовых радионавигационных систем.По основному авт. гв. 9 576553 известно устройстно для иэмерения 5 временного положения импульса, содержащее последовательно соединенные полосовой фильтр, режекторный фильтр, блок формирования отсчетной точки и регистратор, последовательно соеди"10 ненные анализатор знака рассогласонания 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 точки, а управляющие входы анализатора знака рассогласования параметров сигнала и коммутатора соединены с соответствующими выходами регистратора 13.Однако н иэвестном устройстве изза ошибки измерения, величина кото . рой зависит от отношения амплитуд поверхностного сигнала к ионосфер- ному сигналу, снижается юочность определения временного положения импульса.Цель изобретения - повышение точ ности измерения н условиях воэдействия когерент ных помех, перекрывающихсяя по спектру и частично во времени с сигналом.35Поставленная цель достигаетсятем, что н устройство для измерениявременного положения импульса, содержащее последовательно соединенные полосоной Фильтр, режекторный 4 Офильтр, блок формирования отсчетной точки и регистратор, последовательно соединенные анализаторзнака рассогласования параметровсигнала, накопитепь и коммутатор 45причем вход анализатора знака рассогласования параметров сигнала соединен с выходом блока Формированияотсчетной точки, выход коммутаторасоединен с управляющим входом,блока формирования отсчетной точки,а управляющие входы аналиэатора энака 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 соединенс управляющим входом полосового 60фильтра, с вторым управляющим входомкоммутатора и вторым входом регистратора, а управляющий нход второгонакопителя соединен с третьим выходом регистратора. 65 На Фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг, 2 - вариант реализации регистратора на Фиг.З временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг, 4 - амплитудно-частотная (а) характеристика и Фаэо-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 эаполнения, блок 12 устранения многозначности, блок 13 измЧения временного положения, синхрониэатор 14 и опорный генератор 15.Устройство работает следующим образом.Входная смесь сигнала и помех поступает на полосоной 1 и режекторный 2 фильтры (Фиг, 3 а, 6), При этом н исходном состоянии полоса пропускания полосоного фильтра 1 равна 15+3 кГц (фиг. 4 р р:0) . Отфильтрованный сигнал поступает на блок 3 формирования отсчетной точки (фиг. Зв) и далее в регистратор 4. В регистраторе 4 производится измерение нременного положения импульса, При этом на этапе поиска проиэводится совмещение формируежх из напряжения опорного генератора 15 в синхронизаторе 14 опорных стробирующих импуль сов 16 - 19 (фиг. Зъ) с любой точкой на радиоимпульсе, Для этого н блоке 10 поиска и допоиска производится накопление в точках стробирования. Ясли време нное пол ожение с тро бирующих импульсов 16 - 19 не совпадает с временем прихода сигнала, то накопление от шума в среднем блиэко к нулю и после некоторого времени (время аналиэа) с блока 10 подается команда н синхронизатор 14 на перемещение стробирующих импульсов. Величина нременного 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 окажетсяВ 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.Следующая 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 1 егистратора 4 анализируется знак накопления сигнада в момент действия стро 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 выполняется 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, г). При этом в блоке 12 устранения многозначности анализируется знак накопления в стробирующих импульсах 16 и 17 относительно отсчетной точки 1 а. 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. Измерение 40 временного интервала в блоке 13 производится аналогично описанному в работе известного устройства.При воздействии частично перекрывающихся во времени когерентных по мех типа отраженных от ионосферы сигналов форма результирующего импульса, начиная с момента времени, равного задеожке пространственной волны ТЗ, искажается, Изменение форьы импульса при 7(о приводит к появлению рассогласования между истинным о и действительным положением 1 временного положения отсчетной точки (Фиг. Зд) . В результате накопления в накопителе 6 срабатывает коммутатор 7, изменяя весовойкоэффициент К и происходит ложнаякоррекция, При этом стробирующие импульсы 16 - 19 оказываются сдвинутыми вправо по оси времени (фиг. Зе).60 В этом случае коррекция вообще неустраняет сшибки измерения временного положения. В предлагаемом устройстве использована информация оналичии отраженного от ионосферысигнала, которая появляется вследствие того, что стробирующий импульс 19 оказывается на фронте сигнала. С этой целью стробирующий им"пульс 19 поступает на управляющийвход второго накопителя 9, Результатнакопления во втором накопителе 9подается на вход порогового блока 8,который формирует на своем выходеуправляющий сигнал, поступающий од"новременно на второй вход регистрато"ра 4 (для управления синхронизатором 14), на второй управляющий входкоммутатора 7 и на управляющий входполосового фильтра 1. Под действиемэтого управляющего сигнала синхронизатор 14 смещает стробируюшие импульсы 16 - 19 влево на заданную величину Д 1 и д 1 (фиг. Зи), изменяяпараметры полосового фильтра 1 (какбудет показано ниже), таким образом,что крутизна Фронта радиоимпульсана выходе полосового фильтра 1 увеличивается (Фиг, 3), а коммутатор 7,подключает к управляющему входу блока 3 Формирования отсчетной точкиопорное напряжение Ео, изменяет весовой коэффициент К таким образом,что отсчетная точка сдвигается также влево на величину д (фиг. 33),Все величины а 1, а 1 имеют определен- .ные значения, расчитанные заранеепо известной величине максимальновозможной задержки ионосферного сигнала. Стробирующий импульс 19, такимобразом. переводится на начало импульса, в результате чего на выходевторого накопителя 9 снова устанавливается напряжение близкое к нулю.Для того чтобы управляющее напряжение на выходе порогового блока 8при этом не изменилось в нем используются последовательно включенныекомпаратор и тактируеьый фронтомтриггер.Рассмотрим процессы, происходящиев полосовом фильтре 1.Полосовой Фильтр 1 с управляемойхарактеристикой содержит каскадновключенные звенья 2-го порядка ицепи управляемой обратной связи такие, что при этом реализуетсяпередаточная функция дробного полосового фильтра видаН, РМ(Р 1Н(р)= (л)нИ ",И ,ЖМ)Управление задержкой фильтра осу" ществляется следующим образом.Известно, что групповое время запаздывания Фильтра определяется крутизной Фазочастотной характеристики (ФЧХ) н полосе пропускания Фильтр а-(" юР сГо ( О10В соответствии с Формулой (1) ФЧХ Фильтра описывается соотношением( 1 ф, (г)гР, ,г г,При о дю (2) можно представитьв виде (Ч(ыг)(з)со Я 04 Е 51; Отсюда видно, что о увеличением р;знаменатель (3) растет, а 1 , ( и ) уменьшается, Вид АЧХ И ФЧХ при разных значениях показан на фиг. 4 а, Б. ЗО Уменьшение задержки можно связать также с изменением длительности пер" вой полуволны импульсной характеристики. Следствием этого является уве-" личение крутизны Фронта радиоимпуль са на выходе Фильтра и уменьшение погрешности от интерференции при положении пространственного сигнала.Положительный эффект предлагаемого изобретения заключается в следую щем, Изнестно, что измерение временного положения отсчетной точки огибающей является наименее помехоустойчивой процедурой. В связи с усложняющейся помеховой установкой требования повышения точности изме 45 рений приводят к необходимости достижения потенциальных характеристик приемоиэмерителя. Применительно к воздействиям и виде белого шума и сосредоточенных помех эта задача ре О шается применением согласованной Фильтрации. Обычно используемые полосоные Фильтры с прямоугольной частотной характеристикой, н этих усло- виях, должны иметь ширину полосы 55 пропускания в соответствии с известным соотношениемЬК=(,37( . Так для импульсных сигналов РИС Лоран-С с длительностью Г,: 200 мкс ширина полосы должна быть порядка 7-10 кГц. бО Минимальная ошибка измерения при этом достигается при Формировании отсчетной точки вблизи максимума радиоимпульса. При удалении объектов на расстояния, пренышающие тысячу 65 и более километрон, условия приема характеризуются наличием мешающих ионосферных сигналов, неличина задержки которых относительно поверхности меньше их длительности; что делает невозможным применения согласонанной фильтрации, В существующихх 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 радиоимпульса, где амплитуда сигнала составляет величину (О, 3-0,5)0. Вслецствие этого проигрыш в отношении: сигнал/ /шум достигается 2-3 раз по сравнению 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 сигналон; увеличения крутизны Фронта сигнала при допустимом (до 30) увеличении шумовой ошибки и уменьшении интерференции с отраженным сигналом,В первом случае полоса фильтра (фиг, 4 ц 9=0) составляет величину порядка 10-12 кГц, а огибающая импульсной характеристики близка по форме к огибающей радиоимпульса.Во втором случае форма частотной характеристики изменяется так, что эффективная ширина полосы пропускания Фильтра увеличивается приблизительно в 2 раза (Фиг. 4 а,д 40), а угол наклона Фазовой характеристики в полосе пропускания (фиг. 4 а, рФО) близок к нулю, что приводит к уменьшению величины задержки Фильтра в области основной части спектра сигнала. Последнее эквивалентно увеличению крутизны фронта сигнала на вы" ходе фильтра. Увеличение фронта поз" воляет формировать отсчетную точку ближе к началу радиоимпульса беэ уменьшения амплитуды сигнала. Поэтому соотношение сигнал/шум ухудшается только за счет увеличения эффектин" ной ширины полосы пропускания, т.е. в)г раэ или на 30.Применение предлагаемого устройства, например, в известном приемо- индикаторе КПИФ позволит расширить зону приема радионавигационных сигналон без уменьшения точиостных характеристик и обеспечить данными о местонахождении подвижные объекты..Решетник 18/38 ТВНИИПИ Росудпо делам13035, Москва,ираж 711 Под арственного комитета ССС иэобретений и открытий ЖРаушская наб., д. к сн