Способ измерения временного положения радиосигнала Советский патент 1986 года по МПК G04F10/06 

1 Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокации и системах сличения шкал хранителей времени в разнесенных пунктах, а также при измерении фазовременных характеристик четырехполюс ников, таких как фазочастотная харак теристика и групповое время запаздывания, и при измерении параметров каналов связи. Цель изобретения - повышение точности, определения временного положения радиосигнала относительно шкалы времени и расширение интервала однозначной привязки к фазе его высокочастотного заполнения. На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясня ющие способ. Устройство содержит преобразователь 1 и 2 частоты, синхронизированные гетеродины 3 и 4, хранитель 5 вр мени, измеритель 6 разности фаз, вычислительный блок 7 и блок 8 привязк к огибающей. Первые входы преобразователей 1 и 2 частоты, а также вход блока 8 привязки к огибающей соединены с входной клеммой устройства, вторые входы преобразователей 1 и 2 частоты соеди нены с выходами синхронизированных гетеродинов 3 и 4, причем синхронизирующие входы этих гетеродинов соед нены с хранителем 5 времени, выходы преобразователей 1 и 2 частоты соединены с входами измерителя 6 разности фаз, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока 7, второй вход которого соединен с выходом блока 8 привязки к огибающей а третий вход - с выходом хранителя 5 времени, а выход вычислительного блока 7 соединен с выходной клеммой устройства. Устройство работает следуюпщм образомВ момент времени (фиг. 2а, б в) принимаемый за начало отсчета, синхронно производится синфазный запуск гетеродинов 3 и 4, причем начальные фазы гетеродинных колебаний Ur,(t) фиг. 26) и Upj (t) (фиг.2а) ра ны нулю, а частоты расположены вне спектра принимаемого сигнала и. (t) U sinwi-.ti(1) U sinwr,ti г, и., (t) и sincOr.t. г. 4 Спектр принимаемого в момент времени сигнала U(,(t) (фиг,2г) под воздействием гетеродинных колебаний переносится вниз по оси частот преобразователями 1 и 2 частоты. Огибающие сигналов на выходах преобразователей 1 и 2 частоты идентичны огибающей принятого сигнала U(.(t) (фиг.2г), а фазы высокочастотного заполнения в пределах главного лепестка сигнальной функции отличаются из-за различия полных фаз гетеродинные напряжений в окрестности момента прихода сигнала to (фиг.2д,е). Моменты t( и t (фиг,2д,е) однозначного перехода высокочастотных заполнений вспомогательных сигналов через нуль зависят от разности полных фаз гетеродинных колебаний в окрестности точки (фиг.2г). Блок 8 привязки к огибающей осуществляет грубое определение временного положения максимума принятого сигнала (фиг.2г), что дает возможность вьщелить период разностной частоты (iOp ((0г,, в пределах которого находится максимум огибающей сигнала U,. (t) фиг.2в). Подлежащий .точному определению момент прихода принятого сигнала t определяется из соотношения 29 f 21Г о --«р г -СОг, где t - истинный момент прихода сигнала; п - число периодов частоты,равной разности частот гетеродинных напряжений . ; р г2-«г, 2Шс , t - поправка, величина которой определяется вычислительным блоком 7. Номер п также фиксируется вычислительным блоком 7, на третий вход которого поступает напряжение разностной частоты от хранителя 5 времени, а на второй сигнал с выхода блока 8 привязки к огибающей. На фиг. 2ж показаны входные импульсы Измерителя 6 разности фаз. Определение поправки tjj производится в соответствии со следующими положениями. Воспользовавшись известньм тригонометрическим соотношением Sinoi-sin|i г cos(«i-/5)-cos(oi+p) и замечая, что спектры колебаний на выходах преобразователей 1 и 2 част ты содержат суммарные и разностные компоненты, произведем частотную фильтрацию продуктов преобразования фильтрами нижних частот для устране ния компонент преобразований с суммарными частотами. Напряжение сигна ла, формируемого корреспондентом. Up (t)Ug|, (t)sincO(,t. Подразумевая когерентное формирование сигнала на передающей стороне, начальную фазу колебаний сигнала выбираем равной нулю. Принятьй задержанный сигнал U Ct-tg) подвергаем гетеродинированию частотами о|. и to )Тогда для разностных компонент продуктов преобразования можно записат пч, Uoc (t-to)cos(p,., Un4, и„е (t-t,)cos(,,, где qj - полная фаза соответствующе колебания (сигнала, гетеро дина либо промежуточный ча стоты) ,), ,Фп,, 9r,-Vc Wr,t-Qo/t-to). пч, г, t- coo t-соос о пч io,t-C0,t-co,t. Напряжение на выходе измерителя разности фаз с точностью до постоям ного множителя оказывается равным йЧпч 9п42 9пч, 26G)t. Величина flCf измеряется в окрест ности точки t, которая определяет момент прихода сигнала относительно местной шкалы времени. Следовательн в окрестности этой точки .будет t (4) -n лг V9ifA Но для определения сдвига полных фаз необходимо знать номер периода разностной частоты гетеродинных нал пряжений, в пределах которого произ водится точное измерение величины itp . Момент прихода сигнала находится из соотношения (ДФ„„ + 21Гп) Величина uVnif в окрестности точки может быть определена измерителем 6 разности фаз, номер периода разностной частоты п определяется с помощью блока 8 привязки к огибающей. Необходимая точность привязки к огибающей для снятия неоднозначности фазовых измерений определяется разностной частотой гетеродинных напряжений или, что то же самое, шириной спектра принятого радиоимпульсного сигнала. Выбор абсолютных значений частот гетеродинов на оси частот относительно спектра принимаемого сигнала может быть произвольным, однако в случае неперекрытия спектра сигнала и интервала между частотами гетеродинов реализации способа упрощается . Способ измерения временного положения радиосигнала позволяет повысить точность за счет выполнения измерений сдвига фаз на более низкой частоте с использованием двух синхронизированных гетеродинов, а также расширить интервал однозначной привязки к фазе его высокочастотного заполнения. Формула изобретения Способ измерения временного положения радиосигнала, основанный на точном измерении времени прихода сигнала по фазе высокочастотного заполнения и устранения многозначности результата измерения измерением по характерной точке огибающей радиосигнала, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения временного положеВИЯ радиосигнала относительно шкалы времени н расширения интервала однозначной привязки к фазе его высокочастотного заполнения, выполняют преобразование входного сигнала на низкие частоты с помощью двух взаимно расстроенных гетеродинных колебаний, начальные фазы которых жестко привязаны к шкале времени, при этом измерение сдвига фаз, по которому судят о временном положеiНИИ радиосигнала, выполняют между преобразованными выходными сигналами непосредственно после момента

и,

гг

(t}fy

А

а

О 12624446 времени, соответствующего получению временной отметки характерной точки ; (максимума) огибающей радиоимпульса

i/r (

illflfl

о

Изобретение может быть использовано в радиолокации и системах сличения шкал хранителей времени в разнесенных пунктах, при измерении фазовременных характеристик четырехполюсников. Цель изобретения - повышение точности определения временного положения радиосигнала относительно лы времени и расширение интервала однозначной привязки к фазе его высокочастотного заполнения. Устройство, р еализующее способ, содержит преобразователи 1 и 2 частоты, гетеродины 3 и 4, хранитель 5 времени, измеритель 6 разности фаз, вычислительный блок 7 и блок 8 привязки к огибающей. Определение временного положения радиосигнала производят на основании измерения сдвига фаз между двумя вспомогательными сигналами, полученными в результате переноса спектра принятогр радиосигнала вниз по оси частот-гетеродинными колеба- . ниями, начальные фазы которых жестко (Л связаны с местной шкалой, а неоднозначность фазового отсчета устраняют амплитудной привязкой к огибающей на интервале времени, обратно пропорциональном ширине спектра радиосигнала. Предложенный способ позволяет выполнить измерения сдвига фаз на более низкой частоте.2 ил. 35 Ю Вшод

Umz

о

)

Ж о

/

toti tz

qji/s.