Устройство измерения параметров радиоимпульсов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ656401(22) Заявлено 04.06,76 (21) 2368143/1 Ь с присоединением заявки РЙН 04 В 1/10 ао долам нэооретеннй н открытий(54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВРАДИОИМ ПУЛЬСОВ Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано, например, в ионосферцых станциях вертикального, наклонного и возвратно-наклонного зондирования, в многочастотной радиолокации и в некоторых системах КЕ связи для автоматического обнаружения и измерения параметров исследуемых радиоимпул ьсов.Известно устройство измерения пара 1 О метров радиоимпульсов, содержащее антенну, соединенную через сумматор с радиоприемником, выход которого соединен с основным входом усилителя-ограничителя, выход которого подключен к15 первому входу первого элемента И, гене- . ратор эталонных сигналов, выход которого соединен с вторым входом сумматора счетчик числа отсчетов, первый выход которого подключен к второму входу перного элемента И и к первым входам второго и третьего элементов И, выходы первого и второго элементов И подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, а выход третьего элемента И соединен с первым входом счетчика числа отсчетов, информационный выход реверсивного счетчика подключен к одному из входов индикатора 11Однако точцость измерения радиоимцульсов с неизвестным временным положением в таком устройстве невысока.Цель изобретения - повышение точности измерения радиоимпульсов с неизвест ным временным положением.Для достижения цели в устройстве измерения параметров радиоимпульсов, содержащее антенну, соединенную через сумматор с радиоприемником, выход которого соединен с основным входом усилителя- ограничителя, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, генератор эталонных сигналов выход которого соединен с вторим входом сумматора, счетчик числа отсчетов, первый выход которого подключен к второму входу первого элемента И и к первым входам второго и третьего элементов И, выходы первого50 3и второго элементов И подключены к соочветствуюшим входам реверсивного счетчика; а выход третьего элемента И соединенс первым входом счетчика чиСла отсчетов,информационный выход реверсивного счеьчика подключен к одному из входов индикатора, введены аналоговый интегратор,последовательно .соединенные временнойселектор и триггер, программатор, хронизатор, блок накопления сигналов, блок 1 Опринятия решения, линия задержки, элемент ИЛИ, дополнительный элемент И ирегистр сдвига, при этом аналоговый интегратор включен между основным и управляющим входами усилителя-ограничители, к выходу которого подключен входвременного селектора, выход триггерасоединен с вторым входом второго элемента И, выход линии задержки соединенс третьим входом первого элемента И, 20второй выход счетчика числа отсчетовчерез программатор подключен к управляющим входам реверсивного счетчика,блок накопления сигналов включен между информационными .выходом и входомреверсивного счетчика, а выход реверсивного счетчика через последовательносоединенные регистр сдвига, дополнительный элемент И и элемент ИЛИ, к втсьрым входам которых подключены соотгветственно первый и второй выходы хронизатора, соединен соответственно с вторыми третьим входами третьего и второго элементов И и с входом линии задержки, соответствующие синхронизирую- З 5щие выходы хронизатора соединены с со-ответствующим входом блока накоплениясигналов й с управляющими входами гьнератора эталонных сигналов и временного селектора, сбросовые входы аналогового интегратора триггера, счетчика числа отсчета, реверсивного счетчика, индикатора и блока накопления сигналов подключены к третьему выходу хронизатора,четвертый выход которого соединен с 45третьим входом регистра сдвига, информационный вход блока принятия решенияподключен к информационному выходу,блока накопления сигналов, а управляющиевходы - к выходу блока накопления сигналов и к третьему выходу хроннзатора,вход которого соединен с выходом регистра сдвига,На чертеже представлена структурнаяэлектрическая схема предложенного устройстваа.Устройство измерения параметроэ радиоимпульсов содержит антенну 1, сое 4диненную через сумматор 2 с радиоприемником 3, выход которого соединен с основным входом усилителя-ограничителя 4, выход которого подключен к первому входу первого элемента И 5, генератор 6 эталонных сигналов, выход которого соединен с вторым входом сумматора 2, счетчик 7 числа отсчетов, первый выход кото рого подключен к второму входу первого элемента И 5 и к первым входам второго и третьего элементов И 8,9, выходы первого и второго элементов И 5, 8 подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика 10, а выход третьего элемента 9 И соединен с первым входом счетчика 7 числа отсчетов, информационный выход реверсивного счетчика 10 подключен к одному из входов индикатора 11, аналоговый интегратор 12, последовательно соединенные временной селектор 13 и триггер 14, программатор 15, хронизатор 16, блок 17 накопления сигналов, блок 18 принятия решения; линию задержки, элемент ИЛИ 20, дополнительный элемент 21 И и регистр 22 сдвига, При этом аналоговый интегратор 12 включен между основным и управляющим входами усилителя - ограничителя 4, к выходу которого подключен вход временного селектора 13, выход триггера 14 соединен со вторым входом второго элемента И 8, выход линии 19 задержки соединен с третьим входом первого элемента И 5, второй выход счетчика 7 числа отсчетов через программатор 15 подключен к управляющим входам реверсивного счетчика 10,Блок 17 накопления сигналов включен между информационными выходом н входом реверсивного счетчика 10, а выход реверсивного счетчика 10 через последовательно соединенные регистр 22 сдвига, дополнительный элемент И 21 и элемент ИЛИ 20, к вторым входам которых подключен соответственно первый и второй выходы хронизатора 16, соединен соответственно с вторым и третьимгвходами третьего и второго элементов И 9, 8 с входами линии 19 задержки, соответствующие синхронизирующие выходы хронизатора 16 соединены с соотг ветствующим входом блока 17 накопления сигналов и с управляющими входами генератора 6 эталонных сигналов и временного селектора 13.Сбросовые входы аналогового инте- ратора 12, триггера 14, счетчика 7 числа отсчетов реверсивного счетчика 10,6401 6 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Аналоговый интегратор 12 вырабатывает напряжение, пропорциональное среднему значению интенсивности аддитивных помех, сопутствующих исследуемым сигналам. Напряжение, пропорциональное уровню помех, с выхода аналогового интегратора 12 подается на управляющий вход усилителя-ограничителя 4. Это выходное напряжение интегратора 12 и является уровнем порога квантования,Работа усилителя-ограничителя 4 заключается в бинарном квантовании сигнала, поступающего с выхода радиоприемника 3. Если входной процесс больше уровня порога квантования, то на выходе усилителя-ограничителя 4 формируется нормализованный по амплитуде сигнал +1 на всем интервале превышения, если в- же уровня квантования, то на выходе его потенциала равен нулю. 5 65 индикатора 11, блока 17 накопления сигналов подключены к первому выходу хронизатора 16, третий выход которого соединен с третьим входом регистра 22 сдвига, информационный вход блока 18 принятия решения подключен к информационному выходу блока 17 накопления сигналов, а управляющие входы - к выходу блока 17 накопления сигналов и к третьему выходу хронизатора 16, вход которого соединен с выходом регистра 22 сдвига, причем в блок накопления сигнала входят блок 23 управления, коммутатор 24, блок 25 оперативной памяти и выходной блок 26.Устройство работает следующим образо м.Отраженные от ионосферы исследуемые радиоимпульсы с помехами, принятые антенной 1, поступают через сумматор 2 на радиоприемник 3. Сумматор 2 пред, назначен для неискаженной передачи исследуемых сигналов с помехами и для суммирования аддитивных шумов и помех с радиоимпульсом эталонной амплитуды поступающим с генератора 6 эталонных сигналов,В радиоприемнике 3 осуществляется предварительная селекция и усиление этих сигналов. С выхода радиоприемника 3 высокочастотное напряжение, содержащее эталошый и исследуемые сигналы с . помехами,поступаетна основной вход усилителя-ограничителя 4 и аналоговый интегратор 12. На выходе радиоприемника 3 установлена переходная ВС-цепь для фильтрации постоянной составляющей. Таким образо м усилите юп о граничител ь 4 преобразует входной сигнал в пачку прямоугольных импульсов на интервалах превышения уровня квантования. Величина порога квантования (ограничения) изменяется в соответствии с изменением интенсивности помех и автоматически поддерживает постоянным число шумовых выбросов, превысивших этот порог квантования, за определенный интервал времени.Такая адаптивная регулировка порога квантования способствует улучшению характеристик обнаружения и увеличивает помехоустойчивость к паразитным отражениям. Ограниченные колебания с выхода усилителя-ограничителя 4 подаются на последовательно соединенные временной селектор 13 и триггер 14, а также на первый вход первого элемента И 5.Временной селектор 13 представляет собой управляемыйключ предназначенный для выбора интервала времени, не содержащего исследуемых сигналов. Выбор фпомехового" участка осуществляется путем подачи на управляющий вход временного селектора 13 стробируюшего импульса с хронизатора 16. Если в момент подачи стробирукщего импульса на временной селектор 13 квантованная смесь от помехи положительна (т,е. имеется превышение уровня квантования), то триггер 14 запоминает это превышение и на его выходе высокий потенциал.На входы.линии 19 задержки второго и третьего элементов И 8,9 через элемент 20 ИЛИ подаются короткие стробирующие импульсы от хронизатора 16, Задержанный линией 19 задержки стробирующие импульс поступает на третий вход элемента И 5,С помощью этих задержанных стробирующих импульсов производится дискретизация рабочей дистанции, а также, если в момент стробирования,например 4 импульсов, кЬантованная смесь, поступающая на первый вход элемента И 5 от исследуемого сигнала и помехи, положительна, то на выходе элемента И 5 появится импульс, который запишется в реверсивный счетчик 10 значением "+1.При наличии отрицательного значения смеси сигнал на выходе элемента И 5 равен нулю и информация в реверсивном счетчике 3.9 не меняется. Длительностифстробнрующих импульсов, поступающих с хронизатора 16 на временной селектор 13 и на входы линии 19 задержки и656401 1 О 15 К=ЕЕ -)ПЯ. ) Е)20 35 вт)1)с)1) и трет )х) эмс)цтое) И 8 рсц)ц) периоду и) е1) е) ци 5 Г)0 межутО)ной Чя тс)т. С; НрцХОдОМ С:ПцуОщЕГО 1,+ 1 стробцрукещего импульса ицфор)лация о цаичи ИГиьццеия помс хои урое)е 1 я кВац тоее)ция) хГц 5 ццяяс:я ц т 1)иге)с. 14, поступает чсрез второй элемент И 8 на соответс г)ующий вход реверсивного счетчика 10.Посл иячитдцця разности ицформа- ЦИИ В Е)ИДЕ ДВОИЧНОГО ПДРЕЛЕЕЬЦОГО КОДЯ поступает из реверсивного счетчика 10 цд ицистор 11 и блок 17 накопления сигналов,Зя й периодов зоцпцрсцгяния в реверсивеюм счстчике 10 путем суммирования реализацией может накопиться число К гис. 111 - число превышений УРовцяквантования в стробе приняпи Иц исследуемого сигцяпя и помехи;25Еу), - число цревьццсний уровняквднтоваци 51 в стробе приналичии только помехи.В ицеикяторс) 11 осуществляется регистрация процс.сса накопления и иялеле 30 ния сигнала и считывается информапия о числе Еакоплеццых импульсов В сванте дистанции. Ьлок 17 накопления сигналов прелставляет собой дискретный сицальцый череспериодцый накопитель, в котором осупОствлятся хранение информации о числе сигналов, считьвдние и запись этой информации по каждому квантудистанции.Зя интервал времени, соответствующий одному кванту дистанции, производится два обращения к блоку 17 няксицения сигналов. При первом обращении к блоку 45 17 накопления сигналов из выбранного счетчика, соответствующего кванта дистанции, производится считывиИе кода (двоичного числа) накопленных пмпульое) за-1 периодов зондирования, и с здесдржкс)Й 1 мкс происВодится запись этоГО кода в у)евеГ)ивцьЙ с 1 с)тчик 10.КванОе)днныед имцул 1 се с пее)ВОГО и второго эментов И 5 и 8 поступаео) в реверсцвцый счетчик 10 нд интерва и времцц, оцредс ляемом дс йствиеч стробируеоццх импульсов с хрониэдтора 1 е), соотВетсте)УюПцх нт)тлУ ведбРаеп 0- О ке)дцта истецции. 8Р реверсивцо)л счетчике 10 производится суммирование числа накопленныхсиГналОВ за Д . 1 периодоВ зондироваци 5с разностным (прс.вьццение в стробе приналичии исследуемого сигнала и помехиминчс превьпцение в стробе прц наличиитолько помехи) сигналом 4 -го периода зондирования.При втором обращении к блоку 17 накопления сигналов происходит перезаписьв него (в тот же с 1 етчик выбранногокванта дистанции) из реверсивного счетчика 10 суммарного числа сигналов запериодов зондирования В виде двочного параллельного кода. Затем с задержкой, равной 0,5 мкс, коммутатор 24 накопителя переключает на следующий квантдистанции и процедура суммирования разностных сигналов повторяется аналогично изложенной.Г 1 о команде с хрониздтора 16 производится обнуление в реверсивном счетчике 10, счетчике 7 числа отсчетов, индикаторе 11, регистре 22 сдвига устанавливаются в исходное полохсение блок 17 ),накопления сдвигов, аналоговый интегратор 12, триггер 14 и открываются первый, второй и третий элементы И 5, 8,сПроцесс выделения и измерения исследуемого сигнала начинается с момента,когеа с хронизаторя 16 форлируется команда на блок 23 управления и черезэлемент 20 ИЛИ подаются стробируюшиеимпульсы на входы линии 19 задержкивторого и третьего элементов И 8, 9.Процесс обнаружения исследуемых си).палов из помех предусматривает сравнение в реверсивном счетчике 10 числа накопленных сигналов за М ч и М д.периодов зондирования с: соответствующимпороГом обнаружениЯ К из Ч,1, Киз й Р и К Ь из М Ъ поступющим изпрограмматора 15. Управление программатора 1 5 осуществляется со счетчика7 числа отсчетов, который открываетсоответствующие управляющие выходы еготолько на Й 1, Ми В ), выборочнуюреализацию,Если число накопленньх сигналов за1 Ч 4 периодов зондирования ( в одномиз квантов дистанции) превысит К 4,открывается первый управляющий выходи на выходе реверсивного счетчика 10формируется импульс, поступающий цдрегистр 22 сдвига. Лналс)гичео производится обнаружение исслелуелых сигцдпс)ви при других порогах обцаружс цця К 2 из656401 20 9М 2 ( из )1 только в этих слу,. чаях открываютсл соответственно второйтретий входы реверсивного счетчика ,О. Порог обнаружения (.) из )44 предазначеп дия выделенил сигналов при от 5 ношечии сигнал-помеха ня выходе радио- приемного тракта 2 болыпе 1, порог К 2 цз и длл выделения сигналов прц отношении сигнал-помехе порядка 1 и порог К цз 11 л для выделенил сьгналов при отношении сигнал-помеха меньше 1,Регистр 22 сдвига выполняет функциюалинии задержки с временем задержки, равным периоду зотдировянил. Такая величина задержки в регистре 22 сдвига оп ределлется вьбором числя разрядов в ре- ГИСтРЕ И ЧЯСтотОй СЛЕДОВЯ 3 Л таКтОВЫХ импульсовпоступаоцих с хронизятора16. С е 3 ьхо)Я регист(эа 22 сдвга зырабаты)3 адтся лпу ьс с дхтеыОсть;о,. личине отношенцл сигнал-помеха и интеи вг НОСтц ПОМЕХ (ВЫЧИСЛЯЕМОЙ С ПЕЛ 4 ОЦЬЮ ЭтЛо- ного сигнала), определяет велиину алки)цтуды. Информационный вход (кол числа накопленньх импульсов) блока 18 принятия реше - нил подключен к .выходу блока 17 накопления сигналов, а уравллоцие входы блока 18 принятия решения соединены с выходалп хронизатора 16 и блока 17 накопления сигналов (илпульс конца квантования),Устройство позволяет автоматически обнаруживать и измерять параметры нескольких сигналов с точностью не ниже 1% В широком диапазоне отношений сигнал-помеха на выходе источников сигна,лов с произвольными динамическими характерцстикали.пропорциональной длител.;:ости исследуемого С 3 и.3 я (так кяк япр 3 юри длительность иссгтедуемого ил 4 пульса известна),Этот сигнал постстпяет па допо 1 ите,тп -ыц элемент И 21 и разрешает прохож ".ние через него стробируюших импульсов: повышенной частотой следования с хронизатора 16. С регистра:, 2 сдвига поступает также сигнал на хронцзатор 16,запрешяюдпЙ непосредстВенную подачу им30пульсов на элемент ИЛИ 20,Печки стробируюших импульсов, пропорциоцалыье длительности сигналов, с выхода дополнителы 3 ого эемента 21 Ипроходя через элемент ИЛИ 20, постугЯютз 5ца Входы липни 19 задержки и Второгои третьего элементов И 8, О. Такил Обзом, после обнаружения исследуемыхсигналов дальнейшее их Выделение и измерение )роизводцтся за счетстатН 4 еско 40го усредения в пачке стробсв. Применение принципа усреднения достаточно большего числа отсчетов г, пя ке стробов позВоляет получить Высокую точность Воспро 45 изведения формы и амплитуды исследуемых сигналов,1 Согда в счетчике 7 числа отсчетов зафцкстровано число . Д (равное выбранному тщслу отсу=щов) элелентИ Я 8 950 закрьпзаотел и процесс стробирования прекряшаетсл. Ьлок 7 накопления сигналов пс:рэвэд 3 ь"егчс " ронсар;,/ " СТИтыРатИе при которо Накопленная информация счить- ваетсл ч=.:рез реверсивный счетчик 1 О на55"; дик втор 1 1.Ц индикаторе 11 Воспроизводится форма Вы)Вленньгх сигняло 3. БОк 18 принятия решения, используя информацию о веФормула изобретения Устройство измерения парамтров радноимпульсов, содержащее антенну, соедщенную через сумматор с радиоприем ником, Выход которого соединен с основ- ил 4 входом усилителя-ограничителя, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, генератор эталонных сигналов, выход которого соединен с вторым входом сумматора, счетчик числа отсчетов, первый выход которого подклочен к второму входу первого элемента И и к первым входал второго и третьего элементов И. выходы первого и второго элелтентов И подключены к соответствующим входам реверсивного счетчика, а выход третьего элемента И соединен с перВым входом счетчика числа отсчетов, информационный выход реверсивного счетчика подключен к одному из входов индикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения радпоцмпульсов с неизвестныл 4 временным положением, введены аналоговый интеграторпоследовательно соединенные временной селектор и триггер, программатор, хронизатор, блок накопления сигналов, блок принятия решения, линия задержки, элемент ИЛИ, дополнительньй элемент И и регистр сдвига, при этом аналоговый интегратор включен между ОсеОвньл и ущэавтлю 3 дим Входами усили теля-ограничителя, к выходу которого подключен вход временного селектора выход триггера соединен со вторым входом второго элемента И, выход линии задержки соединен с третьим входом первого656401 Составитель В. ЛекищевУРедактор Е. Зеленцова Техред Э, Чужик Корректор М, Пож766 688ственно го зобретени 35 Раун Заказ 7/1 Тираж ЦНИИПИ Государ по делам 113035, Москва, ЖПодписно СССРрытийбд. 4/ омите й и от ая н Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная элемента И, второй выход счетчика числа отсчетов через программатор подключен к управляющим входам реверсивного счетчика, блок накопления сигналоввключен между информационнымн-выходоми входом реверсивного счетчика, авыход реверсивного счетчика через последовательно.соединенные регистр сдвига, дополнительный элемент И и элементИЛИ, к вторым входам которых подключе- Оны соответственно первый и второй выходы хронизатора, соединен соответственно с вторым и третьим входами третьегои второго элементов И и с входом линиизадержки, соответствующие синхронизирующие выходы хронизатора соединены ссоответствующим входом блока накопления сигналов и с управляющими входамигенератора эталонных сигналов и временного селектора, сбросовые входы анало О гового интегратора, триггера, счетчикачисла отсчетов, реверсивного счетчика,индикатора и блока накопления сигналов подключены к третьему выходу хронизатора, четвертый выход которого соединен с третьим входом регистра сдвига, информационный вход блока принятиярешения подключен к информационномувыходу блока накопления сиГналов, а управляющие входы - к выходу блока накопления сигналов и к третьему выходухронизатора, вход которого соединен свыходом регистра сдвига..Источники информации,принятые во внимание:при экспертизе1, Лутченко А, Е. и др, цифровой прибор для измерения параметров сигналовна выходе радиоустройств (депонированная рукопись 3-3513), 1972, ист. РИР,1973 э 17-203.