Устройство для сверки шкал времени Советский патент 1988 года по МПК G04C11/02 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при сличении шкал разнесенных часов, а также в радиодальнометриИ и радиона- вигации.

Цель изобретения - повышение точности сличения шкал разнесенных хранителей времени путем дополнительной синхронизации огибающей и фазы высо- кочастотного заполнения формируемых радиосивналов с метками времени сличаемых хранителей и исключеггая значения задержки дискриминатора из результатов измерения аппаратурных за- держек цепей передатчика и приемника за счет дополнительного измерения величины задержки в дискриминаторе сигнала , огибающая и фаза высокочастотного заполнения которого когерентны шкале времени хранителя.

На фиг.1 показана функциональная схема устройства; на фиг.2 - схема коммутатора сигналов; на фйг.З - прохождение сигнала при измерении вели- чины задержек дискриминатора (режим, предшествующий режимам измерения усилителя мощности (передатчика), излучения и приема сигнала); на фиг.4 - прохождение сигналов при измерении и компенсации величины задержки усили- теля Мощности (передающего устройства) в процессе излучения сигнала (в режиме передачи); на фиг.5 - прохождение принимаемых сигналов (в режиме приема); на фиг.6 - прохождение сигналов при измерении величины суммарной задержки приемнщса и дискриминатора (режим, последующий непосредственно за режимом приема); на фиг.7 - схема антенного коммутатора; на фиг.8 - схема синхрогенератора; на фиг.9 - схема (одна из возможных реализаций) дискриминатора.

Устройство для сверки шкал време- ни содержит хранитель времени (в прототипе - эталонный генератор) 1, приемник 2, переключатель.3,.дискриминатор 4, коммутатор 5 сигналов, сийх- рогенератор 6, генератор 7 (в прото- типе - формирователь) радиоимпульсов, усилитель 8 мощности, антенный коммутатор 9, антенну 10, измеритель 11 интервалов времени, запоминающее устройство 12 и устройство 13 вывода даннь1х 1 3 5 причем выходы хранителя времени 1 соединены с входами синхрогенератора 6, выходы синхрогенератора 6 соединены с управляющими входами генератора 7 радиоимпульсов, измерителя 11 интервалов времени, усилителя 8 мощности, запоминающего.устройства 12, устройства 13 вывода данных, антенного коммутатора 9 и коммутатора 5 сигналов, выходы измерителя 11 интервалов времени соединены с входами запоминающего устройства 12, его выходы соединены с входами устройства 13 вывода данных, сигнальный вход усилителя 8 мощности соединен с первым сигнальным выходом коммутатора сигналов 5, выход генератора импульсов 7 соединен с первым сигнальНьп входом коммутатора сигналов 5, второй его сигнальный выход соединен с входом приемника 2, выход усилителя мощности соединен с входом антенного коммутатора 9, одна из клемм которого соединена с антенной 10, а сигнальный его выход соединен с вторым сигнальным входом коммутатора 5 сигналов, выход дискриминатора 4 соединен с входом измерителя 11 интервалов времени,- причем выход приемника 2 соединен с вторым входом введенного в устройство переключателя 3, управляющий вход переключателя 3 соединен с выходом синхрогенератЬра 6, третий сигнальный выход коммутатора 5 сигналов соединен с первым входом переключателя 3, выход переключателя 3 соединен с входом дискриминатора 4, синхронизирующий вход генератора 7 радиоимпульсов соединен с выходом эталонной частоты хранителя 1 времени, выходы запоминающего устройства 12 соединены с входами установки генератора радиоимпульсов 7, а выход измерительного сигнала антенного коммутатора 9 соединен с входом измерительного сигнала коммутатора сигналов.Схема коммутатора 5 сигналов включает совокупность переключателей 14 - 16, фидеры, соединяющие выходы 17 и 18 антенного коммутатора 9 с входами коммутатора 5 сигналов, и клеммы I 9 - 27 контактов переключателей 14 - 16, причем клемма 19 соединена с клеммой 23 и с генератором 7 радиоимпульсов, клемма 24 - с клеммой 26, клемма 20- с переключателем 3, клемма 25 - с приемником 2, клемма 22 - с усилителем 8 мощности, клемма 21 - с выходом 17 антенного коммутатора 9, клемма 21 - с выходом 18 антенного коммутатора 9. Управление состояниями

переключателей 14 - 16 осуществляется под воздействием управляющих сигналов , поступающих по шинам управления с выхода синхрогенератора 6.

На фиг.З выход переключателя 3 соединен с входом дисЬриминатора 4, выход дискриминатора 4 - с измерителем 11 интервалов времени, выходы которого соединены с входами запоминающёго устройства 2, выходами соединенного с входами генератора 7 радиоимпульсов,, выход которого соединен с коммутатором 5 сигналов, выходом соединенного с входом переключателя:3, выходы хранителя 1 времени соединены с синхрогенератором 6 и генератором 7 радиоимпульсов.

На фиг.4 выход переключателя 3 соединен .с входом дискриминатора 4, выход которого- соединен с измерителем 11 интервалов времени, выходами соединенного с входами запоминающего устройства 12, выходы которого соединены с входами генератора 7 радиоим- пульсов, выходом соединенного с коммутатором 5 сигналов, один выход которого соединен с переключателем 3, а другой - с усилителем 8 мощности, выход которого соединен с антенным коммутатором 9, выход которого (17) соединен с коммутатором 5 сигналов, другой выход антенного коммутатора 9 соединен с антенной 10, выходы хранителя 1 времени соединены с синхрр- генератором 6 и генератором 7 радиоимпульсов.

На фиг.З антенна 10 соединена с антенным коммутатором 9, выход которого соединен с входом коммутатора 5 сигналов, выходом соединенного с входом приемника 2, выход приемника 2 соединен с входом переключателя 3, выход переключателя 3 - с входом дискриминатора 4, выход дискриминатора 4 - с входом измерителя 11 интерва- лов времени, выходы которого соединены с входами запоминающего устройства 12, выходами соединенного с входами устройства вывода данных 13, выходы хранителя 1 времени соединены с входами синхрогенератора.

На фиг.6 выходы хранителя 1 времени соединены с входами синхрогенератора 6 и входом генератора 7 радиоимпульсов, выходом соединенного с входом коммутатора 5 сигналов, выход которого соединен с входом приемника 2, вьпсод приемника 2 соединен с вхо

5

0 5 O ,.

Q

5

дом переключателя 3, выход которого соединен с входом дискриминатора 4, выход которого соединен с входом Измерителя 11 интервалов времени, выходами соединенного с входами запоминающего устройства 12, выходы которого соединены с входами устройства 13 вывода данных.

Антенный коммутатор 9 содержит . аттенюатор 28, управляемые переключатели 29 и 30, клеммы 31-36 контактов переключателей 29 и 30 и фидеры, соединяющие выходы 17 и 18 антенного коммутатора 9 с входами коммутатора 5 сигналов, причем клемма 35 соединена с антенной Ю, клемма 30 - с выходом 18V клемма 36 - с клеммой 33, клемма 32 - с аттенюатором 28, выход которого представляет собой выход 17 а нтенного коммутатора 9, клемма 31 - с усилителем 8 мощности.

Синхрогенератор 6 содержит счетчик адреса (СА)-37, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 38, дешифраторы 39 (ДШ1 - ДШ) (по числу требуемых управляющих сигналов;, синтезатор 40 сетки частот и интервалов времени (ССЧ) 40 и дешифратор 41 импульсов Стоп (ДШ импульсов Стоп) 41, причем хранитель 1 времени соединен с входами СА 37 и ССЧ 40, выходы СА соединены с входами ПЗУ, вь1- ходы которого соединены с входами ДШ1 - ДШ 39 и Щ 41 импульсов - Стоп, их выходы и выходы ССЧ 40 являются выходами сигналов управления и синхронизации синхрогенератора 6.

Дискриминатор 4 может содержать согласованный фильтр 42, детектор

43огибающий, радиочастотную линию

44задержки, амплитудный дискриминатор 45, генератор 46 строб-импульса, формирующее устройство 47 и выход

48 дискриминатора, причем выход согласованного фильтра 42 соединен с входами детектора 43 огибающей и радиочастотной линии 44 задержки, выход детектора 43 огибакщей соединен с входом амплитудного дискриминатора 45, выход которого соединен с входом генератора 46. строб-импульсов, первый выход которого, соединен со стро- бирующим входом формирующего устройства 47, а второй выход является выходом 48 дискриминатор а временного положения огибающей сигнала, вьЬсод радиочастотной линии задержки 44 сб е513

динен с сигнальным входом формирующего устройства 47, выход которого является выходом 48 дискриминатора 4 временного положения точки перехо- да через нуль фазы высокочастотного заполнения сигнала.

Усилитель 8 мощности представляет собой радиопередающее устройство метрового диапазона. При изменении либо режимов его работы, либо параметров сигналов необходимо осуществлять изменение значений аппаратурных параметров (напряжений смещения, полосы пропускания и т.д.), т.е.. произво- дить автоматическую настройку передатчика. Эти функции выполняют встроенные в передатчик системы управления, блокировки и синхронизации (УБС) и автоматической настройки, управляемые в устройстве сигналами синхроге- нератора 6. В данном устройстве функции определения временного положения сигнала на выходе передатчика (уси- - лителя 8 мощности) возложены на дис- криминатор А, который подключается в требуемые моменты времени либо к выходу усилителя В мощности для измерения временного положения задержанного в нем сигнала, либо к выходу приемника 2 для измерения временного положения сигналов, принятых от корреспондента и при измерении величины задержки в приемнике. Поскольку .отсчетные значения формируемых радиосигналов (на выходе генератора 7 радиоимпульсов) синхронизированы с известными моментами времени шкалы времени хранителя I времени, то временное положение синхронизированных та- КИМ образом радиосигналов можно считать известным с высокой точностью что позволяет, измерив сначала величину задержки в дискриминаторе(фиг.3) путем подачи на его вход радиосигна- ла с известным временным положением мгновенных значений и получив результат измерения задержки в дискриминаторе 4, запомнить ее величину для последующих шагов измерения задержек TakTOB приемника и передатчика.

Алгоритм работы устройства в различных режимах следующий.

Перед проведением сеанса сличения автоматически (по шкалам синхрогене- ратора 6) проводится калибровка (измерение) величины задержки в дискриминаторе 4. Для этого радиосигнал, временное положение.которого (начало

-

0 s 0 5 о Q

5

0

186

отсчета задержек дискриминатора) известно, поступает с выхода генератора 7 радиоимпульсов через коммутатор 5 сигналов и переключатель 3 на вход дискриминатора 4. Задержка дискриминатора определяется как показания реверсивного измерителя 11 интервалов времени между моментами- старта (по сигналам синхрогенератора 6) и остановки (по выходному импульсу дискриминатора 4). Коммутатор 5 сигналов и переключатель 3 подготавливаются к этому режиму заранее по управляющим сигналам синхрогенератора в, Алгоритм измерения задержки дискриминатора 4 состоит из операций: формирование синхрогенератором сигналов управления состояниями блоков схемы (в ча стности, -коммутатора, переключателей) и запуск генератора 7 радиоимпульсов . Радиосигнал проходит че- рез коммутатор 5 сигналов, переключатель 3 и дискриминатор 4 и его временное положение, измеренное реверсивным измерителем 11 интервалов времени, запоминается в виде цифрового кода в запоминающем устройстве 12. Во время формирования радиосигналов генератор 7 радиоимпульсов запускается по сигналам синхрогенератора 6 и синхронизируется сигналами хранителя 1 времени (это происходит и в остальных режимах генерации ра- -диосигнала) .

Работа устройства в различных режимах обеспечивается изменением путей прохождения сигналов в соответствии с функционированием синхрогенератора 6, включением в работу соответствующих блоков и изменением начальной фазы и временного положения огибающей генерируемых радиоимпульсов под воздействием сигналов запоминающего устройства на генератор радиоимпульсов через его установочные входы.

На фиг.4 показан путь прохождения сигналов в режиме измерения и компенсации величины задержки усилителя мощности 8 (передающего устройства) в процессе излучения сигнала (в режиме передачи).

По сигналам синхрогенератора 6 генератор 7 радиоимпульсов формирует тестовый сигнал, колебания которого когерентны шкале времени хранителя 1 времени (в силу синхронизации генератора 7- сигналами хранителя). Форма

радиосигнала согласована с передаточной характеристикой согласованного фильтра 31.

Состояние коммутатора 5 сигналов и антенного коммутатора 9 в этом режиме соответствует прохождению сигнала по цепи: генератор 7 радиоимпульсов (фиг.4), коммутатор 5 сигналов, усилитель 8 мощности, антенный коммутатор 9, вход 17 коммутатора сигналов 5, соединенные клеммы 20 и 21 переключателя 14 (управляемого синх- рогенератором 6), первый вход переключателя 3, дискриминатор 4, реверсивный измеритель 1I интервалов времени, запоминающее устройство 12 и генератор 7 радиоимпульсов.

С выхода запоминающего устройства 12 в этом случае на входы установки генератора 7 радиоимпульса поступает код величины суммы задержек радиосигнала в усилителе 8 мощности и антенном коммутаторе 9 для коррекции начального сдвига сигнала при формиро-. вании его в режиме передачи на величину, равную по модулю и противоположную по знаку измеренному значению суммы задержек усилителя мощности и антенного коммутатора 9. Задержка дискриминатора 4 измерена ранее , ее величина в результат измерения не входит. Таким образом, сдвигая во времени момент начала формирования огибающей и фазы заполнения радиоимпульса на выходе генератора 7, путем управления его состоянием в зависимости от измеренных задержек осуществляют стабилизацию момента узлучения сигнала корреспонденту антенной 10 относительно шкаль времени местного хранителя 1 времени.

Коммутатор 5 сигналов (фиг.2) работает следующим образом.

Переключатели 14 - 16 осуществляют (в зависимости от режима работы устройства, определяемого значениями управляющих напряжений синхрогенерато- ра 6) коммутацию генератора 7 радиоимпульсов (соединенного с клем-. мами 22,и 26 переключателей 17 и 18) с переключателем 3, приемником 2 либо усилителем 8 мощности. Кроме того, коммутатор 5 сигналов подключает выход 17 антенного коммутатора к входам переключателя 3 (клемма 20, при измерении задержки передатчика и антеино- го коммутатора),, а также выхода 18 коммутатора 9 к приемнику 2 (в режи511

.

. , 10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

88

ме приема сигналов) и выход генератора радиоимпульсов к входу приемника 2 в режиме измерения его задержки.

В режиме приема (фиг.5) сигнал, принятый от корреспондента, от антенны 10-через антенный коммутатор 9, переключатель 16 коммутатора 5 сигналов (его замкнутые контакты 26 и 27) поступает на вход приемника 2, а затем - через переключатель на вход дискриминатора 4 и вход реверсивного измерителя 1I интервалов времени, после чего результат измерения запоминается в запоминающем устройстве 1 2 и при необходимости выводится через устройство 13 вывода данных.

Непосредственно после режима приема сигналов корреспондента (либо в процессе приема, например, между импульсами кодовых посылок корреспондента) осуществляется измерение величины задержки приемного устройства 2 путем подачи на.его вход сигнала с известным временным положением (с выхода генератора 7). Из результата измерения величины суммы задержек приемника 2 и дискриминатора 4 в этом режиме вычитывается измеренная ранее величина задержки дискриминатора 4, и результирующая величина, равная задержке приемника 2, вычитается из величины Т. Сигнал в этом режиме проходит (фиг,6) от генератора 7 радиоимпульсов, управляемого синхроге- нератором 6, через коммутатор сигналов 5, приемник 2, переключатель 3 и дискриминатор 4. Величина суммарной задержки приемника и дискриминатора измеряется измерителем 11 интервалов времени, запоминается в запоминающем устройстве 12 и при необходимости выводится устройством 13 вывода данных, которое, в частности, может быть сопряжено с ЭВМ.

Антенный коммутатор 9 (фиг.7) представляет собой коммутатор радиочастотных сигналов повьшенной мощности и содержит управляемые переключатели 29 и 30, а также аттенюатор 28, предназначенный для согласования -выхода усилителя мощности и ослабления его выходного сигнала в режиме измерения задержки в усилителе 8 мощности. В зависимости от положения переключателей 29 и 30 усилитель мощности может быть подключен либо к антенне 10 (через клеммы 31, 33,36 и 35), либо (через аттенюатор

913

28, коммутатор 5, переключатель 3) к входу дискриминатора 4, Антенна 1 О, в свою очередь, может подключаться (через клеммы 34 и.35) к коммутатору сигналов 5, и через клеммы 27 и 25 его переключателя I6 к входу приемника 2. Работой устройства управляет син- хрогенератор 6 (фиг.8), представляю- щий собой программируемый автомат, который по сигналам хранителя времени (а при необходимости по сигналам оператора) вырабатывает последовательность сигналов в виде потенциа- лов и кодовых последовательностей импульсов. Обобщенная структура синхронизатора 6 содержит постоянное запоминающее, устройство 48, счетчик 37 .адреса и дешифраторы (по числу тре- буемых управляющих сигналов). В схему синхрогенератора входит также синтезатор 40 сетки частот и интервалов време 1ги и дешифраторы 41 импульсов Стоп, управляющие работой счетчика 37 адреса. Синхрогенератор запускается секундными сигналами Старт, поступающими от хранителя времени (либо от оператора). При отработке перебора всех номеров адресов постоянного запоминающего устройства 48 счетчиком 37 адреса, на выходе дешифраторов 39 и 41 появляются необходимые для реализации алгоритма работы устройства сигналы. Синтезатор 40 сетки частот и интервалов времени осуществляет генерирование тактовых сигналов для управления работой реверсивного измерителя интервалов времени II и запоминающего устройства 12.

Дискриминатор 4 содержит согласованный фильтр 42 (с комплексным коэффициентом передачи), детектор 43 огибающей и амплитудный дискриминатор 45. Эти узлы обеспечивают определе- ние временного положения огибающей отклика согласованного фильтра. Радиочастотная линия 44 задержки, формирующее устройство 47 и генератор 46 стробирующего импульса обеспечи

вают высокоточный алгоритм измерения временного положения фазы высокочастотного заполнения радиосигнала. При этом радиочастотная линия задержки обеспечивает стробирование первого нулевого перехода фазы высокочастотного заполнения после фиксации характерной точки (максимума) огибающей, что повьшает точность сличения. Вели

с

0 5 0 5 О 0

5

0

5

810 .

чина задержки линии 44 должна компенсировать задержку сигнала в узлах

43.45 и 46.

Формула изобретения

1. Устройство для сверки ткал времени, содержащее хранитель времени, приемник, дискриминатор, коммутатор сигналов, Синхрогенератор, генератор радиоимпульсов, усилитель мощности, антенный коммутатор, антенну, измеритель интервалов времени, запоминающее устройство и устройство вывода данных, при этом выходы хранителя времени соединены с входами синхрогенератора, выходы которого подключены к управляющим входам генератора радиоимпульсов, измерителя интервалов времени, усилителя мощности, запоминающего устройства, устройства вывода данных, антенного коммутатора и коммутатора сигналов, выходы измерителя интервалов времени соединены с входами запоминающего устройства, выходы которого подключены к входам устройства вывода данных, сигнальный вход усилителя мощности соединен с первым сигнальным выходом коммутатора сигналов, выход генератора радиосигналов подключен к первому сигнальному входу коммутатора сигналов, второй сигнальный вы54од которого соединен с входом приемника, выход усилителя мощности подключен к входу антенного коммутатора, одна из клемм которого подключена к антенне, а сигнальный его выход соединен с вторым сигнальньм входом коммутатора сигналов , выход дискриминатора подключен к входу измерителя интервалов времени, отличаю щееся тем, что, с целью повышения точности сличения шкал разнесенных хранителей . времени, в него введен переключатель, управляющий вход которого соединен с выходом синхрогенератора, третий сигнальный выход коммутатора сигналов подключен к первому входу переключателя, вторым входом соединенного с выходом приемника, а выходом - с входом дискриминатора, причем синхронизирующий вход генератора радиоимпульсов подключен, к выходу эталонной частоты хранителя времени, выходы запоминающего устройства соединены с входами установки генератора радиоимпульсов, а выход измеритель- ного сигнала антенного коммутатора

кпаенл. 3

НГРИ7

к IIMB

Ака

P4f HUIty2

Kcrs

Упр. cutHOM

Фие.г

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение точности сличения ткал разнесенных хранителей времени. Устр-во содержит хранитель 1 времени, приемник 2, переключатель 3, дискриминатор 4, коммутатор 5 сигналов, синхрогенера- тор 6, генератор 7 радиоимпульсов, усилитель 8 мощности, коммутатор 9, антенну 10, измеритель 11 интервалов времени и запоминающее устр-во 12, Введение новых элементов и образование новых связей между элементами устр-ва позволяет достичь цели изобретения путем дополнительной синхронизации огибающей и фазы высокочастотного заполнения формируемых радиосигналов с метками времени сличаемых хранителей и исключения значения задержки дискриминатора из результатов измерения аппаратурных задержек цепей передатчика и приемника за счет дополнительного измерения величины задержки в дискриминаторе сигнала, огибающая и фаза высокочастотного заполнения которого когерентны шкале времени хранителя. 2 з.п. ф-лы, 9 ил. S (Л со ос сд

ф

as 3

6 гФив. if

фиг. 5

11

1Z

13

фие. 6

1поаВляюи4ие сиеналб

Фцг. 7

Cmaftm.

Стоп

Такт.

77

уостота

Ti A eyre

Опррные

Частоты

и метки

8рембнц

38

.А

Г

J

39

1

Фиг. в

Сиънд/11и упрадления а синхрониуоции

.А