Устройство для измерения группового времени запаздывания линий связи Советский патент 1984 года по МПК G04F10/06 

со

00 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения группового времени запаздв вания (ГВЗ) сигнала в линии связи Известно устройство для измерения времени распространения сигнала по линии связи, в котором время распространения определяется по разности времени распространения двух частот Это устройство содержит генератор постоянной частоты, генератор переменной частоты, генератор модулирующей частоты, преобразователь частоты магазин затуханий, сумматор, фазовращатель, детектор и фазовый индикатор С 1 . Недостатками устройства являются низкая точность измерений и наличие вспомогательного канала. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является устройСтво, содержащее генератор высокой частоты, выходом соединенный с одним из входов модулятора, генератор низкой частоты, выходом соединенный со входом первого триггера и. другим входом модулятора, выход которого че рез последовательно соединенные усилитель с автоматической регулировкой усиления (АРу) ,. и первый ключ соединен с линией связи, закороченной на приемном конце, выходы первого триггере соединены соответственно со BTOpbLM входом первого ключа, одним из входов измерителя длительности ,интервалов через первый формирователь импульсов и одним из входов второго ключа, второй вход которого соединен со входом линии связи, выхо второго ключа непосредственно соединен со входами второго.и третьего триггеров, а через последовательно включенные детектор и второй формиро ватель импульсов соединен со вторым входом измерителя длительности интервалов с цифровым индикатором,- выходы второго и третьего триггеров соединены с двумя входами генератора линейно возрастающего напряжения, третий вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения а выход соединен со вторым (регулирующим) входом усилителя с АРУ, причем генератор низкой частоты, первый триггер и первый оормирователь импульсов образуют генератор импульсны измерительных сигналов, генератор высокой частоты, модулятор, усклитель с АРУ и первый ключ образуют передающий блок,- второй ключ, амплитудный детектор,- второй формирователь импульсов, второй триггер,- третий триггер, источник опорного напря жения, генератор линейно возрастающего напряжения, образу1(5т приемный блок , Таким образом, укрупненная.схема устройства состоит из генератора импульсных измерительных сигналов, передающего блока, приемного блока, измерителя длительности интервалов, линии связи Г2 . Это устройство имеет недостаточную точность измерений, связанную с широкоспектральностью сигнала,, посылаемого в линию связи, к влиянием формы отраженного сигнала на точность измерений, Цель изобретения - повышение точности измерений, заключающегося в сужении спектра, посььпаемого в линию сигнала, и более точной фиксации момента привода отраженного импульса за счет его сжатия во Bpsi- ени, С этой целью в устройство для измерения группового времени запаздывания линий связи, содержащее генератор импульсных измйрит&яьных сигналов, первый выход которого соединен через передающий узел с линией связи, закороченной на выходе, второй выход генератора импульсных измерительных сигналов соединен через приемный узел с первым входог измерителя длительности интервалов, второй в.ход которого соединен с третьим выходом генератора импульсных измерительных сигналов, введена дисперсионная линия задержки, причем передающий и приемный узлы содержат блоки преобразования спектров и согласования с линией связи и дисперсионной линией задержки, а генератор импульсных измерительньгх сигналов четвертым выходом соединен через последовательно соединенные дисперсионную линию задержки и передающий узел с линкей связи и вторым входом прием ного узла,, второй и третий выходы которого,соединены соответственно с входом дисперсионной линии задержки к третьим входом передающего узла, выход дисперсионной линии задержки с оединен с третьим входом приемного узла,, второй выход передающего узла соединен с четвертым входом приемного узла На фиг,, 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 диаграммы напряжений, иллюстрирующие принцип его работы. Устройство содержит генератор 1 кьлульсных измерительных сигналов, дисперсионную линию 2 задержки, передающий узел 3 с линией 4 связи, приемный узел 5, измерите.пь 6 длительности временных интервалов« Генератор 1 импульсных измерительных сигналов, ОДН;:-: из своих выходов ССЭДИневный через иостедо а-гл. к; включенные дисперсисзгую ;:книю ,- за:;;ержки и передающий узел j с лкниа 4 связи, и с nepBHiv; ,ок приег.ГгЗого узла 5, три выхода к-:-с.роло соединены со входом измерите.;;я б дльгальностк интервалов, входом .;..ислэрсчокной линии 2 задержки и третьим входом передающего узла 3, выход диспер сионной линии 2 задержки соединен со вторым входом приемного блока 5, вто рой выход передающего узла 3 соединен с третьим входом приемного узла 5, а три других выхода генератора 1 импульсных измерительных сигналов соединены с первым входом передающего узла 3, четвертым входом приемного узла 5 и вторым входом измерителя 6 длительности интервалов. Устройство работает следующим образом. На одном из выходов генератора 1 импульсных измерительных сигналов образуется импульсная последователь fiocTb (фиг, 2а) , из которой формиру ется короткий зондирующий радиоимпульс (фиг, 26) с частотой заполнения равной частоте колебаний генера тора опорной частоты , входящег в состав генератора 1 импульсных из мерительных сигналов. Этот радиоимпульс подается на вход дисперсионной линии 2 задержки, дисперсионная характеристика которой линейна в окре стностях частоты ,, В результате возбуждения дисперсионной линии 2 задержки на выходе ее появляется задержанный растянутый радиоим:1ульс Так как этот импульс приносит всю информацию, содержащуюся в полосе узкого входного импульса, а полоса частот растянутой огибаквдей значительно уже, то растянутый импульс имеет частотную модуляцию в полосе частот cug -ы. Если середина линейного участка дисперсионной линии 2 задержки совпадает с опорной частотоЛ Wo4, то задержанный импульс имеет симметрично расположенный относительно этой частоты спектр с полосой U)g- ujf, , где разность tUg - ш - fj.t , зависит от скорости / изменения мгно венной угловой частоты и соответствующей углу наклона дисперсионной ха рактеристики, используемой в устройстве дисперсионной линии 2 .задержки Задержанный импульс, имеющий линейную частотную модуляцию, дает огибающую амплитудного спектра прямоуголь ной формы, .которая, однако, приводит к появлению боковых лепестков значительного уровня у сжатого импульса вида sfn X/X . Для . уменьшения влияния боковых лепестков в предлагаемом устройстве используется весовая частотная обработка растянутого импульса в передающем узле 3. Растянутый импульс поступает на вход а передающего узла 3 (фиг. 1) , где осуществ7.яется его весовая обработка для уменьшения пульсации спектра. Такая обработка осуществляется в фильтре, настроенном на частоту входящем в состав передающего узла 3 приводит к увеличению времени нарастания огибающей частотно-модулированного радиоимпульса, т.е. к ограничению спектра. Такое ограничение спектра импульса уменьшает уровень паразитных боковых лепестков при последующем временном сжатии отраженного сигнала в приемном узле 5 и одновременно уменьшает влияние переходных процессов в линии 4 на точность измерений. Далее в передающем узле 3 этот сформированный радиоимпульс (фиг. 2в) переносится с частоты U)(jj на частоту работы линии 4 связи с одновременной инверсией закона частотной модуляци радиоимпульса. Такая инверсия позволяет получить эффект сжатия. Переход на частоту работы линии связи осуществляется за счет пропускания этого сигнала через смеситель, входящий в состав передающего узла 3fS котором выходная цепь .в виде полосового фильтра, настроена на нижнюю боковую полосу, т.е. на разностные частоты. Симметричная инверсия модуляции имеет место в том случае, если частота напряжения внутреннего генератора высокой частоты tJJgq передающего узла 3, подаваемого на смеситель этого блока, превьиает любую компоненту частотно-модулированного сигнала с полосой ujg -Ьцперенесенного на центральную частоту иодц. Частота колебаний Ыцц генератора высокой частоты, входящего в состав передающего узла 3, выбирается такой, чтобы ее разность с частотой uJcm генератора опорной частоты соответствовала рабочей частоте линии 4 связи, т.е, Шр,(; Швц - и,,ц Полоса рабочих частот линии 4 связи должна соответствовать полосе частот пропускания полосового фильтра, нагружающего смеситель передающего узла 3 „ Использование инверсии боковой полосы позволяет изменить направление внутриимпульсной частотной модуляции и использовать одну дисперсионную линию 2 задержки как для растяжения при подаче зондирующего сигнала в линию 4 связи, так и для сжатия сигнала при его приемепосле отражения от конца линии 4 связи/ если произвести переход на частоту работы дисперсионной линии 2 задержки. Далее в передающем узле 3 радиоимпульс усиливается в усилителе с АРУ и подается в линию 4 связи, что обуславливается подачей на вход б передающего узла 3 (фиг. 1) импульса (фиг. 2а, 1 период) с другого выхода генератора 1 импульсных измерительных сигналов. Импульсная характеристика этого сформированного зондирующего линию 4 связи сигнала по своеь.у временному положению и форме пЬдобна изображенному на фиг. 2в с такой разницей, что центральная частота его внутриимпульсного заполнения соответствует частоте работы линии 4 св зи, а закон частотной модуляции обратный ему„ Амплитудный спектр этого импульс показан на фиг. За сплошной линией, а Спектр симметричный ему - справа от точки uguf пунктирной линией, Ус литель с АРУ управляется сигналом, поступающим с одного из выходов при емного узла 5 на вход & передающего узла 3. Уровень этого сигнала зависит от амплитуды отраженного сигнала. Это позволяет устранить влияние затухания, вносимого линией 4 связи на точность измерений. Сигнал, отраженный от конца линии 4 связи, поступает на вход в при емного узла 5 за счет подачи на вход б импульса с третьего выхода генератора 1 импульсных измерительных сигналов, соответствующего второму периоду импульсной последовательности {фиг, 2а), проходит в приемный узел для дальнейшей обработки. В приемном узле 5 этот радиоимпульс смешивается с сигналом генератора высокой частоты gq, поступающим На вход в этого блока с одного из выходов передающего узла 3„ Из напряжения на выходе смесителя с помощью фильтра, настроенного на частоту генератора опорной частоты, выделяется частотно-модулированный радиоимпульс с центральной частотой LLOJ, соответствующей средней частоте работы дисперсионной линии 2 задержки (фиг. 2г). Таким образом, в приемном узле 5 осуществляется перенос частотно-модулированного колебания с частоты работы линии 4 связи Шд,-. на центральную частоту работы дисперсионной линии 2 задержки , Радиоимпульс, закон частотной модуляции в котором за счет рассмотрен ного ранее процесса инверсии в передающем узле, 3 имеет функцию частотной внутриимпульсной модуляции (фиг..3б) обратную функции изменения задержки в дисперсионной линии задержки (фиг. Зв), Этот радиоимпульс с выхода г приемного узла 5 поступает на вход дисперсионной линии 2 задержки, где происходит его временное сжатие, так как зависимость зaдepжкv 33 ней от частоты противоположна закону частотной модуляции сигнала. Этот сжатый импульс (фиг. 2д) с выхода дисперсионной линии 2 .задержки (фиг. 1) поступает на вход д приемного блока 5, где путем ограничения и формирования из него образуется короткий импульс (фиг, 2е). Этот импульс с выхода е блока 5 (см.фиг.З поступает на один из входов измерителя 6 длитбгльности интервалов, фиксируя момент конца измерений. Импульс начала измерений образуется на четвертом выходе генератора импульсных измерительных сигналов одновременно с образованием зондирующего радиоимпульса (фиг. 26) и подается на другой вход измерителя б длительности интервалов (фиг. 1). Таким образом, в измерителе 6 длительности импульсов зафиксируется время от момента посылки зондирукхцего радиоимпульса до момента прихода сжатого иьшульса равное сумме удвоIенного времени задержки сигнала в дисперсионной линии задержки , и удвоенного времени распространения частотно-модулированного И1 шульса иэм -длэ Лс. по линии связи 2t Так как дисперсионная линия задержки работает на стабильной частоте, то время задержки сигнала в ней постоянно, независимо от рабочей частоты линии связи, и его величина известна, т.е. . Тогда время распространения сигнала с близкими частотами по ли кии 4 связи,, т.е. ее групповое время запаздывания (ГВЗ), равно . Г85ЛС 2 - ИЗМ Таким образом, для получения ГВЗ линии связи из половины зафиксированного в измерителе 6 времени следует вычесть постоянное число С, что не трудно автоматизировать. Так как огибающая импульса, посы.лаемого в линию.4 связи, не имеет резко .изменяющихся во времени участков, то это уменьшает влияние переходных процессов в линии 4 и узлах устройства Таким образом, повьвиение точности в устройстве достигается тем, что в качестве испытательного, сигнала используется расширенный -в дисперсионной линии 4 задержки, а затем сформированный частотно-модулированный радиоимпульс, имеющий более узкий Спектр, а также тем, что при приеме сигнала используется временное сжатие сигнала, отраженного от конца несогласованной линии связи с пома.цью. той же дисперсионной линии задержки , Указанные особенности устройства позволяют повысить точность измерений ГВЗ в 5-10 раз. Таким c5,j.-:40M,: за счет введения дополнительных узлсь у;траяяе-гся влияние широкосг; .гктрал;-аости исчы сательного сигнала и его огмчоающей на точность измерлний группового времени эапаздываьнл линии связи.

а б

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГРУППОВОГО ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ ЛИНИЙ СВЯЗИ, содержащее генератор импульсных измерительных сигналов, первый выход которого соединен через передаючий узел q линией связи, зако(роченной на выходе, второй выход генератора импульсных измерительных сигналов соединен через приемный узел с первым входом измерителя длительности интервалов, второй вход которого соединен с третьим выходом генератора импульсных измерительных сигналов, отличающееся тем,что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введена дисперсионная линия задержки, причем передающий и приемный узлы содержат блоки преобразования спектров и согласования с линией связи и ,с дисперсионной линией задержки, а генератор импульсных измерительных сигналов четвертым выходом соединен через последовательно включенные дисперсионную линию задержки и передающий узел с линие.й связи и вторым входом приемного узла,второй Q и третий выходы которого соединены S5 соответственно с входом дисперсион(Л ной линии задержки и третьим входом передающего узла, выход дисперсионной линии задержки соединен с третьим входом приемного узла, второй выход передающего узла соединен с четвертым входом переменного узла .

il i{

tu3M.-2tff/ j- 2 /10

iujM.,c

J i«

Фиг.