Устройство для измерения временного положения импульсных радиосигналов

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИИ 19) (11) Г 10/ОО(57) Изобретение. относится к радиотехнике и позволяет повысить точностьизмерения временного положения радиоимпульса неизвестной амплитуды привоздействии аддитивного широкополосного шума и модулирующих помех. Устройство содержит согласованный фильтр1 радиосигнала, квадратичный детектор 2 огибающей, указатель 7 экстремума, счетчик 8 времени, Для достижения цели в устройство введены полосовой фильтр 3, квадратичный детектор4 огибающей, согласованный фильтр 5для огибающей радиосигнала, сумматор6 и образованы новые функциональныесвязи. 7 ил,бходная варенна ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 07.05.88. Бюл. У 17 (71) Воронежский государственный университет им. Ленинского комсомол (72) А.П.Трифонов, А.В.Захаров и В,К.Маршаков(56) Авторское свидетельство СССР В 822140, кл. С 04 Г 10/00, 1979,Ширман Я.Д Манжос В,Д. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех, М.: Радио и связь, 1981, с, 204, рис.14. ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИМПУЛЬСНЫХ РАДИОСИГ 1394201Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических устройствах измерениявременных положений радиоимпульсов,входящих в состав радионавигационнойаппаратуры.Целью изобретения является повыпение точности измерения временногоположения радиоимпульса неизвестнойамплитуды при воздействии апдитивноо широкополосного шума и модулирующих помех,На Фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства для измерения временного положения импульсных радиосигналов, на фиг, 2-7 - временныедиаграммы, показывающие виды преобразований полезного сигнала и модулирующей помехи при прохождении через 20составные части устройства.Устройство для измерения временного положения импульсных радиосигна,лов (Фиг,1) содержит согласованныйФильтр 1 радиосигнала, первый квадратичный детектор 2 огибающей, полосовой Фильтр 3, второй квадратичныйдетектор 4 огибающей, согласованныйфильтр 5 для огибающей радиосигнала,сумматор б, указательэкстремума,счетчик 8 времени, входную клемму 9,причем сумматор б, указатель 7 и счет"чик 8 образуют блок Фиксации моментавремени, соответствующего максимумувыходного сигнала детектора 2, Фильтр1 и квадратичный детектор 2 образуютпервый канал обработки, а Фильтр 3,квадратичный детектор 4 и Фильтр 9образуют второй канал обработки.Входная клемма 9 устройства соеди 40иена с входами согласованного фильтра 1 и полосового фильтра 3, ВыходФильтра 1 подключен к входу квадратичного детектора 2, выход которогосоединен с одним иэ входов сумматора6. Другой вход сумматора 6 подключенк выходу согласованного фильтра 5,вход которого соединен через квадратичный детектор 4 с выходом полосового фильтра З.Выход сумматора б черезуказатель 7 соединен со входом счетчика 8 времени.Устройство работает следующим образом,При замыкании входной клеммы 9 навход устройства поступает аддитивная 55смесь х(с)=Б(С )+п(Е) радиоимпульса Б(, с,) и широкополосного шумап(С) и одновременно включается счет чик 8. Радиоимпульс Б( ), временное положение Г которого необходимо измерить, искажен модулирующей помехой так, что его можно описать Фор- мулой Б,+ЦС) сови,1+Ч, 0 сГ БИ,с )= с ОА . О,который представляет собой частьрадиоимпульса (1), неискаженную моду"лирующей помехой(С), Сигнал навыходе фильтра 1 при этом имеет вид1+о,х, (1) =х(Т) сов(и,с -ф)йс,.Выход фйльтра 1 подключен к входуквадратичного детектора 2 огибающей,в результате чего сигнал на выходедетектора 2 может быть записан какО .2х(С)хсовЯрс 10+1+( ОФ+ х в 1 пясД, (3)Аналогичный сигнал Формируется ив известном устройстве, В отсутствие аддитивного шума п(С) и модулирующей помехи (г.) сигнал х, (с) (3)имеет максимум в момент времени со +(1)Здесь через 1) И, иобозначаются амплитуда, центральная частота и начальная фаза неискаженной части импульса, оц - длительность импульса,(с) характеризует модулирующую помеху, обладающую спектром мощности, сосредоточенным в диапазоне частот - й/2; й /21. Мультипликативные флуктуации предполагаются быстрыми так что Я/271. Через входную клемму 9 устройства аддитивная смесь х поступает на первый и второй каналы обработки. Выходные сигналы х (С) и х (С) этих каналов обработки далее суммируются в сумматоре 6 и подаются на указатель 7 экстремума, Указатель экстремума 7 выявляет положение наибольшего максимума сигнала хвх +х(с), а счетчик 8 времени производит его временной отсчет и размыкает входную клемму 9, после чего устройство готово к следующему циклу измерений. В первом канале обработки х(с) подается на вход фильтра 1, согласованного с радиоимпульсомБ, сову,с+сД, 0 Тс Б И)= (2)О, йс;с 0,42 В4который затем подается на вход второго квадратичного детектора огибающей4, На вь,ходе этого детектора формируется сигнал х(Г:), пропорциональный 5квадрату огибающей сигнала (4): 3 139+(, . Наличие аддитивного широкополосного шума п приводит к смещению этого максимума относительно точки Г + (, Как следует из теории потенциальной помехоустойчивости, смещение максимума х (г.) относительноточки г + ь( иэ-за наличия толькоаддитивного широкополосного шума п(г,)будет минимально возможньгм. Это обусловлено максимальным подавлением аддитивного широкополосного шума согласованным фильтром 1 радиосигнала засчет временного усреднения. Поэтомупри отсутствии модулирующей помехи(с) или при достаточно малом ее уров=не измерение временного положения импульса (1) можно осуществлять на основе определения положения максимумасигнала х, Такой алгоритм измерения используется в известном устройстве что обеспечивает минимально воз "можные ошибки измерения при отсутствии модулирующей помехи (г.). Однаконаличие модулирующей помехи Цс) в(1) может смещать положение максимумма сигнала х (с) относительно точкиС + С на достаточную большую величину, что приводит к значительным ошибкам измерения. Это обстоятельство иллюстрируется графиками, представленными на фиг.2-4, На фиг.2 условноизображена реализация х(с) при отсутствии аддитивного шума п(с), т.е.импульс (1), искаженный модулирующейпомехой (с). На фиг, 3 и 4 изображены соответственно формы сигналовх,(г.) и х (й), которые формируют согласованный фильтр радиосигнала 1 ипервый квадратичный детектор огибающей 2, Как следует из фиг. 4 положение максимума сигнала х(С) находится достаточно далеко от точки Г, +(,ц,Сигнал, положение максимума которого не изменяется иэ-за наличия модулирующей помехи (г.), формируетсяв устройстве с помощью второго канала обработки,В этом канале реализация х(с) поступает на вход полосовогофильтра 3 с полосой пропускания у, - й/2;И+ й /2, имеющего коэффициент передачи в этой полосе Кз,В результате на выходе фильтра 3имеем сигнал При отсутствии в принимаемой реализации х(г:) аддитивного шума п(С) сиг-нал х 4(г.) отличен от нуля только втечение времени ь;+ ь, Причемв течение этого времени сигнал х 4(с)является знакопостоянным при любойреализации модулирующей помехи 1(г;),Так, например, если реализация х(г;)имеет вид, изображенный на фиг. 2,то сигнал х(С) на выходе второгоквадратичного детектора 4 с точностьюцо масштабного множителя можно представить графиком, изображенным нафиг,5. Знакопостоянный сигнал х 4(Г)с выхода детектора 4 поступает навход фильтра 5, согласованного с огибающей радиоимпульса (2), неискаженного модулирукцей помехой (Т). Навыходе фильтра 5 при этом формируется сигнал( кх (а)=х (х)ах,являющийся выходным сигналом второгоканала обработки, Поскольку при отсутствии аддитивного шума п(С) энакопостоянный сигнал х(г.) отличенот нуля только в течение времениГ(х, х ( о + (Дх ТО ВЫХОДНОЙ СИГнаЛ Х (1)фильтра 5 вне зависимости от видареализации модулирующей помехи (С)всегда имеет максимум в момент времениГ, +(, . На фиг. б изображенаформа сигнала х(С) для случая, когда реализация х(с) имеет вид, изображенный на фиг.2. Наличие аддитивного широкополосного шума п(с) в реализации х(г.) приводит к смещениюмаксимума сигнала х(С) относительноточки (, +сц, Причем это смещение мо 15 20 25 30 35 40 45 50 жет быть большим, чем смещение максимума выходного сигнала первого канала обработки х (г.) из-за появления навходе согласованного фильтра 5 перекрестных помех типа произведения сигнал на шум при детектировании сигнала х(г.). Поэтому измерение временного положения импульса (1) можно бых совЯдо -ср 1(1(, (4) х(х) К,х(х-Х)кадп(й(/2) згп(д (/2)х (Х)= ) х(а) -- ."х - сохи с.д 2хо х ь)широкополосного шума п(С) . 139420 Устройство для измерения временного положения импульсных радиосигналов, содержащее последовательно соединенные входную клемму, согласованный фильтр радиосигнала и первый квадратичный детектор огибающей, последо вательно соединенные указатель экстремума и счетчик времени, второй вход которого соединен с входной клеммой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения временного положения импульсных радиосигналов, в него дополнительно введены последовательно соединенные полосовой фильтр, второй квадратичный детектор огибающей, согласованный Фильтр для огибающей радиосигнала и сумматор, второй вход которого подключен к выходу первого квадратичного детектора огибающей, выход сумматора соединен с входом указателя экстремума, вход полосового фильтра подключен к входной клемме. ло бы производить на основе определения положения максимума сигнала х ,если бы аддитивный шум п(Е) на входеотсутствовал или имел бы достаточно фо мула изобре тениярмалый уровень.При произвольном соотношении уровней аддитивного широкополосного шумапИ) и модулирующей помехи (й) измерение временного положения радиоимпульса (1) в устройстве производит.ся по положению максимума суммы х ( )==х (1)+хвходных сигналов первого5и второго каналов обработки. формасуммарного сигнала х(с) и соответстчвенно точность измерения в устроистве существенно зависят от значениякоэффициента Кз усиления полосовогофильтра 3. Значение этого коэффициента усиления определяет относительныйуровень сигналов х (й) и х И) в суммарном сигнале х(й). Анализ точности измерений в устройстве, а такжеприменение методов потенциальной помехоустойчивости показали, что максимальная точность измерений достигает"ся, когда К=ф.72. Здесь Г - длительность радиоимпульса(1), а ц - отношение спектральных плотностей моду1394201оио иФиг,7Составитель В.Котов Редактор А.Ворович Техред М.Дидык Корректор М,Пожо Заказ 2220/44 Тираж 373 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно"полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4