Управляемая линия задержки пачки радиоимпульсов Советский патент 1993 года по МПК H03H7/30 

фс/е.1

нен с блоком 3 управления, при этом выход преобразователя 1 частоты соединен с входом усилителя 4 записи, выход которого соединен с сигнальным входом первого ключа 5, одновременно являющимся сигнальным входом первого канала 6-1 обработки, выход первого ключа 5 соединен с выходом второго ключа 7 и с входом широкополосного устройства 8 с рабочим веществом, выход широкополоного устройства с рабочим веществом - с сигнальным входом третьего ключа 9, причем выход его соединен с входом усилителя 10 считывания, управляющие входы всех трех ключей соединены с блоком 3 управления. Кроме того, устройство содер- жит дополнительные каналы обработки, второй генератор 11 частотно-модулированного сигнала, усилитель 12 возбуждения, второй преобразователь 13. В качестве рабочего вещества широкополосного устройства 8 канала обработки используется высокотемпературный сверхпроводник в виде порошка, помещенный в постоянное

магнитное поле и охлажденный до температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Каждый из генераторов частотно-модулированного сигнала включает по два идентичных генератора 14,15 и 1 б, 17с линейной частотной модуляцией, и имеющих самостоятельные входы управления, объединенные между собой, и объединенные выходы. Выход второго генератора 11 частотно-модулированного сигнала соединен с входом усилителя 12 возбуждения, выход которого соединен с входами возбуждения каналов обработки, одноверменно являющимися сигнальными входами вторых ключей 7. Сигнальные входы каналов обработки соединены между собой, а их выходы соединены с входом усилителя 10 считывания, выход которого соединен с сигнальным входом второго преобразователя 13, вспомогательный вход которого соединен с выходом первого генератора 2 частотно-модулированного сигнала, а выход преобразователя 13 соединен с1 выходом устройства. 2 ил.

Использование: радиотехника, радиолокационные станции и системы связи для задержки радиосигналов, корреляционной обработки и согласованной фильтрации. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности задержки пачки радиоимпульсов с неизвестным временем прихода, снятия ограничений на структуру гтачки и увеличения диапазона времени задержки. Сущность:устройствосодержит преобразователь 1 частоты, сигнальный вход которого соединен с входом устройства, а вспомогательный вход - с выходом генератора 2 частотно-модулированного сигнала, вход управления которого соеди

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокационных станциях и системах связи для задержки радиосигналов, корреляционной обработки и согласованной фильтрации.

Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности задержки пачки радиоимпульсов с неизвестным временем прихода, снятия ограничений на структуру пачки и увеличения диапазона времени задержки.

На фиг.1 представлена блок-схема управляемой линии задержки пачки радиоимпульсов; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие ее работу.

Управляемая линия задержки пачки радиоимпульсов содержит преобразователь 1 частоты, сигнальный вход которого соединен с входом линии задержки, а вспомогательный вход - с выходом генератора 2 частотно-модулированного сигнала, вход управления которого соединен с блоком 3 управления, Выход преобразователя 1 частоты соединены с входом усилителя 4 записи, выход которого соединен с сигнальным входом первого ключа 5, одновременно являющимся сигнальным входом каналов 6-1 - 6-п обработки. Выход первого ключа 5 соединен с выходом второго ключа 7 и с входом широкополосного устройства 8 с рабочим веществом, выход которого соединен

с сигнальным входом третьего ключа 9, причем его выход соединен с входом усилителя 10 считывания, управляющие входы всех трех клю чей соединен с блоком 3 управления. Кроме того, линия задержки содержит дополнительные каналы обработки, второй генератор 11 частотно-модулированного сигнала, усилитель 12 возбуждения, второй преобразователь 13. В качестве рабочего

вещества широкополосного устройства 8 канала обработки используется высокотемпературный сверхпроводник (ВТСП) в виде порошка, помещенный в постоянное магнитное поле и охлажденный до температуры

ниже температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Каждый генератор 2 и 11 частотно-модулированного сигнала включает в себя по два идентичных генератора 14, 15 и 16, 17 с линейной частотной модуляцией (ЛИМ). Соответственно каждый из генераторов имеет вход управления, соединенный с выходом блока 3 управления. Выход второго генератора 11 частотно- модулированного сигнала соединен с

входом усилителя 12 возбуждения, выход которого соединен с входами возбуждения каналов обработки, одновременно являющимися сигнальными входами вторых ключей 7. Сигнальные входы каналов 6-1 - 6-п

обработки соединены между собой, а их выходы соединены с входами усилителя 10 считывания, выход которого соединен с сигильным .входом второго преобразователя 13, вспомогательный вход которого соединен с выходом первого генератора 2 частот- о-модулировзнного сигнала, а выход - выходом линии задержки.

Линия задержки работает следующим образом.

На входы возбуждения каналов 6-1 - 6-п обработки поступает сигнал с ЛЧМ (фиг.2) с периодом повторения Тр и диапазоном изменения частоты от f0 до fn. Этот сигнал формируется генераторами 16 и 17 ЛЧМ-сигнала, работающими поочередно через время Тр для получения непрерывного сканирующего ЛЧМ-сигнала без обратного хода, что обеспечивает последовательное возбуждение всех каналов обработки, как результат, возможность задержки пачки радиоимпульсов с частотой заполнения fn и неизвестным временем прихода: Для обеспечения достаточного уровня возбуждения рабочего вещества сигнал с выхода генераторов 16 и 17 подается на усилитель 12 возбуждения, а затем уже усиленный поступает на вход возбуждения канала 6-1 - 6-п обработки. Согласованная работа генераторов 14-17 обеспечивается импульсами синхронизации с блока 3 управления. Пусть на вход линии задержки и соответственно на вход преобразователя 1 поступает пачка из трех радиочастотных (РЧ) импульсов (фиг.2) с частотой заполнения fn и временами прихода импульсов в пачке соответственно ti, t2, ts. На вспомогательный вход преобразователя 1 поступает ЛЧМ-сигнал (фиг.2а) с выходов генераторов 14. 15. Период повторения этого сигнала также равен Тр, а диапазон изменения частоты от f0-fn до fn-fn. Генераторы 14 и 15 работают поочередно с периодом повторения Тр, что как и в случае генераторов 16 и 17 обеспечивает на вспомогательном входе преобразователя 1 непрерывно сканирующий ЛЧМ-сигнал, без обратного хода. Таким образом, преобразователь 1 все время находится в состоянии готовности приема пачки РЧ-сигналов с неизвестным временем прихода. В результате преобразования на входе усилителя 4 записи поступает пачка РЧ-импульсов с центральной частотой первого импульса Тз и третьего импульса Ь. Временное расположение импульсов в пачке остается без изменения. Таким образом, каждому импульсу в пачке сопоставлен свой частотный поддиа- пазон. Как видно из диаграммы (фиг.2), начало второго импульса приходится на окончание работы одного из генераторов, допустим 14, а окончание - на начало работы соответственно генератора 15. В резуль- тате преобразования частота заполнения в

первом и третьем импульсах пачки изменяется монотонно с указанными выше центральными частотами, а во втором импульсе пачки монотонный закон изменения часто- 5 ты претерпевает скачок в момент времени т.2 так, что частота заполнения дискретно меняется с h на f2L С усилителем 4 записи, который обеспечивает необходимый для записи уровень, сигнал от преобразованной

0 пачки РЧ-импульсов поступает на сигнальные входы каналов 6-1 - 6-п обработки. Для обеспечения функционирования канала обработки в полосе частот от f0 до fn на широ- кополосное устройство 8 с рабочим

5 веществом, в качестве которого в предложенной линии задержки используется ВТСП в виде порошка, помещенный в постоянное магнитное поле и охлажденный ниже температуры переход в сверхпроводящее

0 состояние подается сигнал возбуждения в виде ЛЧМ-импульса. Распределение спектральной плотности мощности таково, что рабочее вещество возбуждается во всей полосе частот. Данное состояние вещества

5 сохраняется в течение времени фазовой релаксации Т2. На рабочее вещество, находящееся в возбужденном состоянии, поступает задерживаемый РЧ-сигнал и хранится в нем в течение времени Тз, которое

0 благодаря факту долговременной памяти, практически не ограничено. Долговременная память наблюдается в сверхпроводящих порошках и, по-видимому, объясняется возбуждением долгоживущих акустических

5 мод отдельных порошинок. Для считывания хранящегося сигнала на рабочее вещество необходимо подействовать РЧ-сигналом достаточной мощности и с частотой, равной частоте записанного сигнала. При этом про0 исходит полное воспроизведение записанного сигнала в виде эхо-сигналов. Стирание информа.ции о хранящемся в веществе сигнале производится путем перевода ВТСП из сверхпроводящего в нормальное состоя5 ние.

Обеспечение режимов возбуждения, записи и считывания пачки РЧ-импульсов осуществляется с помощью блока 3 управления следующим образом. С блока 3 управления

0 на ключ 7 первого канала обработки в момент времени t 0 поступает управляющий импульс длительностью Тр (фиг.2г). В результате через этот ключ на вход широкопо- л:осного устройства 8 с рабочим веществом

5 поступает отдельный ЛЧМ-импульс возбуж- , дения длительностью Тр с генератора 11. Таким образом, рабочее вещество в первом канале обработки оказывается подготовленным к приему и запоминанию импульсов обрабатываемой пачки, поступившей на

вход линии задержки. В момент времени t ТР из блока 3 управления на первый ключ 5 первого канала обработки поступает управляющий импульс длительностью Тр (фиг.2д). В результате этого через первый ключ 5 на вход широкополосного устройства 8 с рабочим веществом поступает кодированный методом ЛЧМ фрагмент пачки радиоимпульсов, пришедший на вход линии задержки в интервалах времени отТр до 2ТР (фиг.2б). При воздействии на рабочее вещество только в частотных поддиапазонах, соответствующих отдельным импульсам пачки, осуществляется их раздельное запоминание в соответствующих частотах рабочей полосы ВТСП. Для считывания этой информации необходимо подать на рабочее вещество РЧ-импульсы на тех же частотах, на которых была записана информация, или опросить весь частотный диапазон, что и производится подачей через промежуток времени Тз относительно начала отсчета ЛЧМ-импульса по каналу возбуждения. Последнее осуществляется открыванием второго ключа 7 канала обработки путем подачи на него импульса длительностью Тр с блока 3 управления в момент времени Тз (фиг.2г). В результате воздействия сигнала считывания на рабочее вещество формируются эхо-сигналы на тех же частотах, на которых были записаны импульсы пачки. На фиг.2е показана временная последовательность сигналов, которые присутствуют на выходе широкополосного устройства 8 с рабочим веществом: сигнал возбуждения, информационный сигнал в моменты времени ti и t2. сигнал считывания в момент времени Тз и эхо-сигналы в моменты Тз + ti и Тз + t2.

8момент времени Тз + Тр из блока 3 управления на управляющий вход третьего ключа

9канала обработки поступает импульс длительностью Тр, что приводит к открыванию третьего ключа 9 на время Тр и пропусканию через него с выхода канала обработки на вход усилителя 10 считывания только эхо- сигналов. Работа второго канала обработки происходит аналогично, но со сдвигом во времени на Тр (фиг.2л). Таким образом, на входе усилителя 10 считывания происходит суммирование эхо-сигналов от всех каналов обработки (фиг.2м). Суммарный эхо-сигнал усиливается до необходимого уровня усилителем 10 считывания. С его выхода усиленный суммарный эхо-сигнал поступает на сигнальный вход второго преобразователя 13. С выхода генератора 2 на вспомогательный вход преобразователя 14 приходит ЛЧМ-сигнал с периодом повторения Тр и диапазоном изменения частоты от f0 - fn до . В результате преобразования происходит восстановление частоты РЧ-заполне- ния импульсов пачки. Форма и взаимное расположение импульсов пачки сохраняются, а сама пачка радиоимпульсов оказывается задержанной относительно исходной пачки на врем Тз, которое можно задавать с помощью блока 3 управления (фиг.2 вых). В том случае, когда часть одного из импульсов обрабатываемой пачки попадает в один ка0 нал обработки, а часть - в другой, но при восстановлении благодаря тому, что выходные сигналы генераторов 2 и 11 не изменяют знака девиации частоты, так как каждый из них состоит из двух самостоятельных

5 ЛЧМ-генера,торов, происходит восстановление исходной формы разбитого импульса :(см. второй импульс пачки на фиг.2м и 2 вых). При использовании в качестве рабочего вещества ВТСП-порошка, например,

0 состава BIPbSrCaCuO фазовое время релаксации при температуре Т 77 К составляет примерно 60 мкс, а полоса рабочих частот его примерно равна 60 МГц. Для обеспечения нормальной работы линии задержки период развертки ЛЧМ-генератора Тр -д- ,

где d- девиация частоты ЛЧМ-генератора, a Af - полная ширина полосы рабочего вещества должна быть меньше Та, где Та 0 приведенное для указанного вещества фазовое время релаксации. Поэтому девиация частоты ЛЧМ-генератора должна быть d Af Af 60 МГц 1 МГц Тр Та 60 мкс мкс

5 Девиация частоты генератора ЛЧМ связана с минимальным временным расстоянием между импульсами в пачке гмин .

fm

Действительно,d

0

5

0

Гмин

, где fm - минимальное расстояние по частотной шкале, которое обеспечивает раздельное воспроизведение двух эхо-сигналов. Величина определяется природой материала и диаметром зерен ВТСП-порошка и для BiPbSrCaCuO составляет примерно 1 МГц.

Следовательно, Тмин 1 мкс. Допустимая длительность задерживаемой пачки ограничивается только числом используемых каналов обработки. Общее число каналов обработки, равное N, можно определить исходя из длительности обрабатываемой пачки радиоимпульсов и периода повторения

55 ЛЧМ-сигнала так, что N

где г - длительность обрабатываемой пачки/Таким образом, устройство из десяти каналов может обрабатывать пачку радиоимпульсов длительностью до 600 мкс. Используемый

ВТСП-порошок в сверхпроводящем состоянии обладает практически неограниченным временем релаксации Ti (известно, что даже при использовании пьезопорошкрв вре- МР Ti может достигать нескольких недель). Работа по трехимпульсной методике пол- уч эния сигналов стимулированного эха тре- бузт подачи на рабочее вещество импульса сч чтывания в момент времени Тз, что приводит к формированию задержанного сигнала, а время задержки определяется интервалом между импульсами возбуждения и считывания.

Положительный эффект от использования линии .задержки пачки радиоимпульсов с неизвестным временем прихода по сравнению с прототипом заключается в расширении области ее применения за счет увеличения диапазона времени задержки дО практически неограниченного значения и (:нятия ограничения на структуру пачки. Формула изобретения Управляемая линия задержки пачки радиоимпульсов, содержащая блока управления, преобразователь частоты, генератор ча;тотно-модулированного сигнала, усилитесь записи, усилитель считывания, канал обработки, включающий три ключа и широкополосное устройство с рабочим веществом, причем сигнальный вход преобразователя частоты соединен с вхо- ДО:М устройства, а вспомогательный вход - с вьходом генератора частотно-модулированного сигнала, вход управления которого соединен с блоком управления, выход преобразователя частоты соединен с входом ус здителя записи, выход которого соединен с игнальным входом первого ключа, кото- рь и одновременно является сигнальным вхэдом канала обработки, выход первого кл оча соединен с выходом второго ключа и со входом широкополосного устройства с рабочим веществом, выход которого соединен с сигнальным входом третьего ключа,

при этом выход этого ключа, являющийся выходом канала обработки, соединен с входом усилителя считывания, а управляющие входы ключей соединены с блоком управле- 5 ния, о т л и ч а ю ща я с я тем, что. с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности задержки пачки радиомпульсов с неизвестным временем прихода, снятия ограничений на структуру

0 пачки и увеличения диапазона времени задержки, дополнительно введены N-каналов обработки, идентичных первому, второй генератор частотно-модулированного сигнала идентичный первому, усилитель возбужде5 ния и второй преобразователь частоты, при этом рабочее вещество широкополосного устройства представляет собой высокотемпературный сверхпроводник в виде порошка, помещенный в постоянное магнитное

0 поле и охлажденный ниже температуры перехода в сверхпроводящее состояние, генераторы частотно-модулированного сигнала включают в себя по два идентичных генератора с линейной частотной модуляцией,

5 имеющие самостоятельные входы управления, объединенные между собой, и объединенные выходы, причем выход введенного дополнительного генератора частотно-модулированного сигнала соединен с

0 входом усилителя возбуждения, выход которого соединен с входами возбуждения каналов обработки, которые одновременно являются сигнальными входами вторых ключей, сигнальные входы каналов обработ5 ки соединены между собой, а их выходы соединены с входом усилителя считывания, выход которого соединен с сигнальным входом дополнительно введенного преобразователя частоты, вспомогательный в.ход

0 которого соединен с выходом первого генератора частотно-модулированного сигнала, а выход дополнительно введенного преобразователя частоты соединен с выходом устройства.

fit fu in