Устройство для квантования временных сигналов

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСоцимистическивРеспублик р 11984017(22) Заявлено 040181 (21) 3229973/18-21с присоединением заявки Ио(23) Приоритет - .Опубликовано 231282. Бюллетекь йо 47 Р 11 М К, з Н 03 К 5/153 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 231282 С.В. Просвирнин, А.Л. Юфа и М.А Махлин(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КВАНТОВАНИЧ ВРЕМЕННЫХСИГНАЛОВ Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано вустройствах автоматики и вычислительной техники,Известно устройство для квантования временных сигналов, включающее генератор сетки последовательностей импульсов квантования. В данном устрЬйстве импульс запуска "выбирает" ту последовательность, которая наиболее точно привязана кнему, при этом дискретность квантования определяется интервалом междуимпульсами квантования соседнихпоследовательностей 1 1.Недостатком данного устройстваявляется невысокая точность квантования, повышение которой приводитк возрастанию аппаратного объемаи ограничено быстродействием элементной базы,Наиболее близким к изобретениюявляется устройство для квантованиявременных сигналов, содержащее последовательно соединенные генератортактовых импульсов, аналого-цицеровой преобразователь и блок памяти21.В известном устройстве входнойсигнал в аналоговом виде поступает на вход аналого-цифрового преобразователя, где он подвергается бинарному преобразованию и временной привязке к квантам дальности. Процесс дискретизации осуществляется с помощью частоты, синхронизированной с импульсом запуска, Импульс запуска совпадает с началом отсчета (началом развертки дальности в индикаторах обзора,. с зондирующим импульсом передающего устройства и т.д.).Тогда сигналы, отраженные от объекта и имеющие одинаковую временнуюзадержку относительно импульса за пуска, появятся в одном и том жекванте дальности на соседних раз вертках. Квантам дальности, в которых появились сигналы, переизлученные объектам, в блоке памяти присваиваютая одинаковые номера, что необходимо для качественной последующей обработки квантоваиных сигналов, заключающейся в проверке выполнения критерия обнаружения в каждом 25 кольце дальности (т,е. обнаружениисигналов, появившихся в квантах :дальности с одинаковыми номерами).Известное устройство обеспечивает,квантование сигналов, однако для его ЗО эффективного использования необхо 984017дима жесткая синхронизация последовательности импульсов квантования с импульсом запуска, что достигается ударным возбуждением генератора тактовых импульсов,Известные генераторы ударного воз буждения имеют стабильность частоты существенно меньшую, чем стабильность частоты генераторов, стабилизированных кварцем и работающих в автоколебательном режиме, что приводит к 10 снижению точности накопления сигналов в квантах дальности и уменьшению вероятности обнаружения объектов при последующей междупериодной обработке. 15Целью изобретения яВляется повышение точности квантования временных сигналов. Эта цель достигается тем, чтов устройство для квантования временных сигналов, содержащее генератортактовых импульсов, аналого-цифровойпреобразователь, первый вход которого соединен с входной шиной, а второй вход подключен к выходу генератора тактовых импульсов, и блок памяти, введен блок корректировки номера кванта дальности, первый входкоторого соединен с шиной импульсовзапуска, второй вход подключен к 30выходу генератора тактовых импульсов, третий вход соединен с входнойшиной, а четвертый вход подключен,к выходу аналого-цифрового преобразователя, причем выход блока корректировки номера кванта дальностисоединен со входом блока памяти.Блок корректировки номера квантадальности содержит коммутатор, элемент задержки и блок сравнения временных интервалов, входы которогосоединены с первым, вторым и третьим входами блока корректировки номера кванта дальности, четвертый входкоторого подключен к первому входу 45коммутатора, второй вход которогосоединен с выходом блока сравнениявременных сигналов, при этом первыйвыход коммутатора подключен черезэлемент задержки ко второму выходукоммутатора и выходу блока корректировки номера кванта дальности,На фиг, 1 приведена структурнаясхема устройства дпя квантованиявременных сигналов; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие егоработу; на Фиг. 3 - графическоеотображение закона изменения разности двух исследуемых временных интервалов.устройство для квантования временных сигналов содержит аналогоцифровой преобразователь 1, генератор 2 тактовых импульсов, блок 3корректировки номера кванта дальности и блок 4 памяти. 65 Блок 3 корректировки номера кванта дальности содержит блок 5 сравнения временных интервалов, коммутатор б и элемент 7 задержки.Устройство работает следующим образом.С выхода детектора приемного канала (не показан) информация в аналоговом виде поступает на входную шину устройства и далее - на вход аналого-циФрового преобразователя 1,где она подвергается бинарному квантованию, Временная привязка импульсов превышения производства с помощьюпоследовательности импульсов квантования (тактовых импульсов), вырабатываемой генератором 2 тактовыхимпульсов и несинхронизированной симпульсом запуска передатчика. Каждому входному сигналу соответствуетномер кванта дальности, характеризующий дальность до объекта, отражающего этот сигнал, при этом номеркванта дальности определяется числомсчетных фронтов последовательностиимпульсов квантования, укладывающихся между импульсом запуска и сигналом, отраженным от объекта (Фиг.2 а,б),Первый квант дальности имеет переменную длительность от .Разверткик развертке, поскольку временноеположение импульса запуска в периодеквантования Т изменяется произволь-ным образом. Величина первого кванта дальности А рас - величина рассогласования между импульсом запуска и следующим импульсом квантования, Все последующие кванты дальности, имеют одинаковую длительность,равную периоду следования импульсовквантования (Фиг.2 б),В блок памяти локационная информация записывается в виде двоичныхединиц и нулей. Ячейка памяти, вкоторую заносится двоично-квантованныйсигнал, отраженный от объекта, определяется числом счетных фронтов, помещающихся между импульсом запускаи отраженным сигналом, т.е, номеромкванта дальности.При отсутствии синхронизации отраженные от цели сигналы могут появляться в двух соседних квантах дальности (й и й). В силу того, что расстояние до цели во все время ее облучения остается неизменным, необходимо как-то корректировать номера квантов дальности для того, чтобы пачка отраженных от цели импульсов была записана в ячейках памяти с одним и тем же номером кванта дальности.Такую корректировку можно проделать, проанализировав на знак величину (орск- ь), где А - величина временного интервала, образованного сигналом, отраженным от цели и сле(2 а) (2 б) О д ТОс дТ ЗО ХМг диас - д 40 Ь,с Ъ Ох=(+) ю и Ь Ь,ос (т) дукзцим за ним счетным фронтом последовательности импульсов квантования (фиг. 2 б).Действительно, сигналы, отраженные от цели, приходят на соседних развертках дальности с одинаковой временной задержкой ьс относительно момента запуска, зависящей от расстояния до цели г и скорости распространения радиоволн С: Очевидно также, что интервалывремени Ь и д лежат в границах Введем целочисленную функцию Х, так что Х равно целому числу интервалов квантования Т, укладывающихся между моментом запуска и сигналом. Тогда, для временной задержки Ьс, характеризующей расстояние до цели г, можно записать ьс= ь +хт+ (т-д):сои (ь) рис Как видно иэ (4) при постоянной Ьс величина Х зависит от разницы (Ьрдс- Ь ), которая может быть на каждой развертке либо больше, либо меньше нуля, либо равна нулю,Рассмотрим вначале случай нераввенства нулю. Ьрас- Ь0Тогда, при (Ь - д) Ъ О или учитывая, что(Грас -Ь) ( Т (фиг.2 а, б)ф Х по определению целое число, выражение (Гг) можно записать таким образомс где- наибольшее целое чисг Ьстло, не превышающее Аналогично, при (ЬрСС - Ь ) с О, т.е. Следовательно, в этом случае знак выРажениЯ (Ьрсс - д ) однозначно определяет число интервалов квантования Т, укладывающихся между моментом запуска и сигналом.Если Ь - д= О, тогда из (М)дсвидно, что Х = . - -1 , т.е. в этом случае необходимо все время корректировать Х, увеличивая его значение на 1. Такой случай можно учесть, сделав, например,. неравенство (5) нестрогим, т.е, производить корректировку при Поскольку величины дс Ьрсгсд взяты произвольным образом, то справедливо будет сделать вывод о том, что доказанное распространяется на любые варианты попадания моментов запуска и появления сигнала относительно квантующей последовательности,Правомерность синтезированного правила может быть подтверждена следующйми качественными рассуждениями.Будем мысленно производить сдвиг последовательности импульсов квантования относительно импульса запуска и отраженного от цели сигнала, Таким образом, ьы как бы переберем все возможные варианты взаимного расположения сигналов, изображенных на фиг. 2 а, б. Отметим такие положения, когда величина ( Ь - Ьрсс ) меняет знак.Беэ ограничения общности гложно положить, что (д -Арсис) вначале рассмотрения положительна (как изображно на фиг. 2 б).Мысленно сдвигая последовательность счетных фронтов (импульсов квантования),.предположим влево, заглетим, что разность ( Ь -Ьрас ) остается положительной до тех пор, пока импульс запуска не совпадает с ближайшим счетным фронтом последовательности импульсов квантования. В этот момент значение Ьрс,с скачкогл изменится от минимально возможного (О, фиг. 2 в) до максимально возможного (Т, фиг. 2 г), и величина (Ь - Ьрсс) становится отрицательной, Нетрудно убедиться, сто при этом счетных фронтов между импульсом запуска и отраженным от цели сигналом стало меньше на 1, а следовательно, и номер кванта дальности, в котором появился сигнал, уменьшится на 1(г). Продолжая сдвигать последовательность иглпульсов квантования в том же направлении (влево), убеждаемся, что величина (Ь - Врос) остается отрицательной до того момента вреглени, .когда сигнал, отраженный от цели, 984017не совпадает со счетным фронтом последовательности импульсов квантования В момент совпадения происходит скачок в значении величины Ь от минимального (О, григ. 2 д) до максимального (Т, Фиг. 2 е), и разность ( А - Ьрпс) становится положительной. Отметим, что при этом число дчетных Фронтов между импульсами запуска и сигнала возрастет на 1 и, следовательно, номер кванта дальности, в котором появился сигнал, становится равным М.Дальнейший сдвиг приводит к пери"рдическому повторению описанной ситуации.В блоке 5 сравнения временныхинтервалов производится анализ выражения (Ь -Ь) на знак. Блок 5 сравнения временных интервалов может состоять иэ набора типовых схем, оценивающих длительность временных интервалов Ь и Ь (например, после преобразования время - напряжение или время - код), после чего без труда выносится решение, какой из этих интервалов имеет большую длительность.В соответствии с вынесенным решением коммутатор б пропускает сигналы с выхода аналого-цифрового преобразователя 1 либо прямо на вход блока 4 памяти (без корректировки), либо через элемент 7 задержки (с корректировкой номера кванта дальности).Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить точность квантования временных сигналов без существенного усложнения схемы при той же частоте следования тактовых импульсов.Формула изобретения1. Устройство для квантования временных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, аналогоцифровой преобразователь, первый вход которого соединен с входнойшиной, а второй вход подключен к выходу генератора тактовых импульсов,и блок памяти, о т л и ч а ю щ е, -е с я тем, что, с целью повышенияБ точности квантования, в него введенблок корректировки номера кванта дальности, первый вход которого соединен с шиной импульсов запуска, второй вход подключен к выходу генера 10 тора тактовых импульсов, третийвход соединен с входной шиной, ачетвертый вход подключен к выходуаналого-циФрового преобразователя,причем выход блока корректировки15 номера кванта дальности соединен свходом блока памяти.2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок корректировки номера кванта дальностисодержит коммутатор, элемент задержки и блок сравнения временных интервалов, входы которого соединены спервым, вторым и третьим входами блока корректировки номера кванта даль 25 ности, четвертый вход которого подключен к первому входу коммутатора,второй вход которого соединен с выходом блока сравнения временных интервалов, при этом первый выход коммутатора подключен через элемент задержки ко второму выходу кошутатораи выходу блока корректировки номеракванта дальности.источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Захаров Е,Д. К вопросу уменьшения нестабильности временной привязки импульсов, - "Техника средств связи"С. "Радиоизмерительная техника",Вып. 1 (19), 1979.4 О 2, Зыков В.П Нежурин Ю.П. иСтуденкин Ю.Л. Экспериментальное исследование программного обнаружителя. -Межзвуковой сборник научных трудов984017 Составитель В. Потадактор Н. Егорова Техред А.Вабинец ) Корректор Н. Корол одписн каз 4/ филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 55/74 ВНИИПИ по д 113035;Тираж 959Государственного комитета СС лам изобретений и открытий осква, Ж, Раушская наб.,