Устройство измерения параметров радиоимпульсов Советский патент 1979 года по МПК G01S7/44 H04B1/10 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано, например в ионосферных станциях вертикального, накпонного и возврагно-накпонного зондирования, в многочастотной радиолокации и в некоторых системах КВ-связи для автоматического обнаружения и измерения параметров исследуемых радиоимпульсов. Известно устройство измерения параметров радиоимпульсов, содержащее антенну, соединенную через сумматор с радиоприемником, быход которого соединен с основным входом усилителя-ограничителя, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, гене ратор эталонных сигналов, выход которо го соединен с вторым входом сумматора счетчик чиспа отсчетов, первый выход которого подключен .к второму входу пер вого элемента И и к первым входам вто рого и третьего элементов И, выходы первого и второго элементов И подключены к соответствующим входам реверси кого счетчика, а вг)1ход третьего элемента И соединен с первым входом счетчика числа отсчетов, информационный выход реверсивного счетчика подключен к одному из входов индикатора l . Однако точность измерения радиоимпульсов с неизвестным временным положением в таком устройстве невьтсока. Цель изобретения - повышение точности измерения радиоимпульсов с неизвестным Временным положением. Для достижения пели в устройстве измерения параметров рапиоимпупьсов, содержащее антенну, соединенную через сумматор с радиоприемником, выход которого соединен с основным входом усилителяограничителя, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, генератор эталонных сигналов, выход которого соединен с вторым входом сумматора, счетчик числа отсчетов, первый выход которого подключен к второму входу первого элемента И и к первым входам второго и третьего элементов И, выходы первого и второго элементов И подключены к со ветствующим входам реверсивного счетч ка, а выход третьего элемента И соедин с первым входом счетчиг а чидла отсчето информационный выход реверсивного счег чика подключен к одному из входов инди катора, введены аналоговый интегратор, последовательно соединенные временной селектор и триггер, программатор, хрони загор, блок накопления сигналов, блок принятия решения, линия задержки, элемент ИЛИ, дополнительный элемент И и регистр сдвига, при этом аналоговый интегратор включен между основным и управляющим входами усилителя-ограничителя, к выходу которого подключен вход временного селектора, выход триггера соединен с вторым входом второго элемента И, выход линии задержки соединен с третьим входом первого эпеме нта И, второй выход счетчика числа отсчетов через программатор .подключен к управляющим входам реверсивного счетчика, блок накопления сигналов включен между информационными .выходом и входом реверсивного счетчика, а выход реве1 сивного счетчика через последовательно соединенные регистр сдвига, дополнител1г ный элемент И и элемент ИЛИ, к вторым входам которых подключены соот вётственно первый и второй выходы хронизатора, соединен соответственно с вто рым и третьим входами третьего и второго элементов И и с входом линии задержки, соответствующие синхронизирующие выходы хрониаатора соединены с соответствующим входом блока накойления сигналов и с управляющими входами генератора эталонных сигналов и временно го селектора, сбросовые входы аналогового интегратора триггера, счетчика числа отсчета, реверсивного счетчика, индикатора и блока накопления сигналов подключены к третьему выходу хронизатора, четвертый выход которого соединен с третьим входом регистра сдвига, инфЪрмационный входблока принятия решения подключен к информационному выходу ло ка накопления сигналов, а управляющие входы - к выходу блока накопления сигналов и к третьему выходу хронизатора, вход которого соединен с выходом регистра сдвига. На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного устройства. Устройство измерения параметров радиоимпульсов содержит антенну 1, со&диненную через сумматор 2 с радиоприемником 3, выход которого соединен с основным входом усилителя-ограничителя 4, выход которого подключен к первому входу первого элемента И 5, генератор 6 эталонных сигналов, выход которого соединен с вторым входом сумматора 2, счетчик 7 числа отсчетов, первый выход которого подключен к второму входу первого элемента И 5 и к первым входам второго и третьего элементов И 8,9, выходы первого и второго элементов И 5, 8 подключены к соответствующим входам реверсивного счетчики 10, а выход третьего элемента 9 И соединен с первым входом счетчика 7 числа отсчетов, информационный выход реверсивного счетчика 10 подключен к одному из входов индикатора Ц, аналоговый интегратор 12, последовательно соединенные временной селектор 13 и триггер 14, программатор 15, хронизатор 16, блок 17 накопления сигналов, блок 18 принятия решения, линию задержки, элемент ИЛИ 2О, дополнительный элемент 21 И к рвгистр 22 сдвига. При этом аналоговый интегратор 12 включен между основным и управляющим входами усилителя - ограничителя 4, к выходу которого подключен вход временного селектора 13, выход триггера 14 соединен со вторым входом второго элемента И 8, выход линии 19 задержки соединен с третьим входом первого элемента И 5, второй выход счетчика 7 числа отсчетов через программатор 15 подключен к управляющим входам реверсивного счетчика 10. Блок 17 накспления сиг.налов включен между информационными, вызсрдом и вхо дом реверсивного счетчика 10, а выход реверсивного счетчика 10 через последовательно соединенные регистр 22 сдвига, дополнительный элемент И 21 и элемент ИЛИ 2О, к вторым входам которых подключен соответственно первый и второй выходы хронизатора 16, соединен соответственно с вторым и третьим входами третьего и второго элементов И 9, 8 с входами линии 19 задержки, соответствующие синхронизирующие выходы хронизатора 16 соединены с соответствующим входом блока 17 накопления сигналов и с управляющими входами генератора 6 эталонных сигналов и временного селектора 13. Сбросовые входы аналогового интег- ратора 12, триггера 14, счетчика 7 числа отсчетов реверсивного счетчика 1О, индикатора 11, блока 17 накопления сиг налов подключены к первому выходу хронизатора 16, третий, выход которого соединен с третьим входом регистра 22 сдвига, информационный вход блока 18 принятия решения подключен к информационному выходу блока 17 накопления сигналов, а управляющие входы - к выходу блока 17 накопления сигналов и к третьему выходу хронизатора 16, вход которого соединен с выходом регистра 22 сдвига, причем в блок накопления сигнала входят блок 23 управления, ком мутатор 24, блок 25 оперативной памят и выходной блок 26. Устройство работает следующим образом. Отраженные от ионосферы исследуемы радиоимпульсы с помехами, принятые антенной 1, поступают через сумматор 2 на радиоприемник 3. Сумматор 2 пред. назначен для неискаженной передачи исследуемых сигналов с помехами и для суммирования аддитивных шумов и помех с радиоимпульсом эталрнной амплитуды поступающим с генератора 6 эталонных сигналов. В радиоприемнике 3 осуществляется предварительная селекция и усиление этих сигналов. С выхода радиоприемника 3 высокочастотное напряжение, содержащее эталош 1й и исследуемые сигналы с помехами, поступаетна основной вход усилителя-ограничителя 4 и аналоговый инггегратор 12. На выходе радиоприемника 3 установлена переходная RC-цепь дл фильтрации постоянной составляющей. Аналоговый интегратор 12 вырабатывает напряжение, пропорциональное среднему значению интенсивности аддитивных помех, сопутствующих исследуемым сигна лам. Напряжение, пропорциональное уровню помех, с выхода аналогового интегратора 12 подается на управляюннй вход усилителя-ограничителя 4. Это выходное напряжение интегратора 12 и является уровнем порога квантования. Работа усилителя-ограничителя 4 зак лючается в бинарном квантовании сигнала, поступающего с выхода радиоприемника 3. Если входной процесс больще уровня порога квантования, то на выходе усилителя-ограничителя 4 формируется нормализованный по амплитуде сигнал +1 на всем интервале превышения, если ниже уровня квантования, то на выгсоде его потенциала равен нулю. Таким образом усилител1: -О1р,чничитоль 4 преобразует входной сигнал в пачку прямоугольных импульсов на интервалах превышения уровня квантования. Вехпнчина порога квантования (ограничения) изменяется в соответствии с изменением интенсивности помех и автоматически поддерживает постоянным число шумовых выбросов, превысивших этот порог квантования, за определенный интервал времени. Такая адаптивная регулировка порога квантования способствует улучшению характеристик обнаружения и увеличивает помехоустрйчивость к паразитным отражениям. Ограниченные колебания с выхода усилителя-ограничителя 4 подаются на последовательно соединенные временной селектор 13 и триггер 14, а также на первый вход первого элемента И 5. Временной селектор 13 представляет собой управляемый ключ, предназначенный для выбора интервала времени, не содержащего исследуемых сигналов. Выбор помехового участка осуществляется путем подачи на управляющий вход временного селектора 13 стробирующего импульса с хронизатора 16. Если в момент подачи стробиругацего импульса на временной селектор 13 квантованная смесь от помехи положительна (т.е. имеется превышение уровня квантования), то триггер 14 запоминает это превышение и на его выходе высокий потенциал. На входы линии 19 задержки второго и третьего элементов И 8,9 через элемент 2О ИЛИ подаются короткие стробирующие импульсы от хронизатора 16. Задержанный линией 19 задержки стробирующие импульс поступает на третий вход элемента И 5. С помощью этих задержанных стробируюЩих импульсов производится дискретизация рабочей дистанции, а также, если в момент стробирования, например if импульсов, кбантованная смесь, поступающая на первый вход элемента И 5 от исследуемого сигнала и помехи, положительна, то на выходе элемента И 5 появится импульс, который запишется в реверсивнь1й счетчик 1О значением +1. При наличии отрицательного значе1шя смеси сигнал на выходе элемента И 5 равен нулю и информация в реверсивном счетчике ХР не меняется. Длительности стробирующих импульсов, поступающих с хронизатора 16 на временной селектор 13 и на входы линии 19 задержки и 7 ) и троть 1Х) a.ioMiMiTOB И 8, 9, juiBHp.i иориоцу повторония .г1роможуточно Чгкпчлч.. с приходом с.чоауюиюгх) 1+ 1 стробнруюшогт) импульса И1Г|} :)рмацни о ипличии 11ре1я и.иония помехой у(ювня KBa товалия, хранящаяся н трипоре 14, пос тупает чсрсо т-орой )сг И 8 на со ответс ггзующий вход реверсивного счетч ка Ю. После вычитания разности информа- НИН в виде дво1гчногх параллельного код поступает на реверсивпЬго счетчика 1О на индикатор 11 и блок 17 накопления сигна/гов. За N периодов аонцирования в ре- версивном счетчике 1О nyi-ем суммирования реализацией может на ;о1гит1эся число К . г-де И1 число ппевыщений уровня квантования в стробе при наличии исследуемого сиг нала и помехи; hi j - число превьпиений уровня квантования в стробе при наличии только помехи. В индикаторе 11 осуществляется ре- х нстрапия njxmocca накопления и выдел ния сигнала и считрлвается информация числе накопленных импульсов в кванте дистанции. Блок 17 накопле}шя сигналов представляет собой хшскретный сигнальный череснериодный накопитель, в котором осуществляется хранение ин юрмапии о числе сигналов, считывание и запись этой информации по каждому кванту дистанции. За интервал времени, соответствующ одному кванту дистанции, производится два обращения к блоку 17 накоп; ения сигналов. Г1)и первом обращении к блок 17 накопления сигналов из выбранного счетч)П;а, соответствующего кванта дистанции, производится счить ва1П е кода (двоич1юг-о числа) нйкопле.нных импульсов оа периодов зондирования, и с .задержкой 1 мкс производится запись это IT кода п еверг:ив11ый счс-тчик 10. Квантованные импульсы с первого и BTOpoiX) элементов И 5 и 8 поступг1Ю1 в репорспицый счетчик 10 на интерваЛ BpeMejui, определяемом действием стробирующих и - пуль.юв с хронизатора 1Г), соотвел-ствующих началу выбранного кванта диста1гции. tа Р реверсивном счет1ике 10 HJXJизводится суммирование числа накопленных сигналов за J- 1 периодов зондирования с разностным (превьпиение в стробе при наличии исследуемого сигнала и помехи минус превышение в стробе при наливши только помехи) сигналом j -гхэ периода зондирования. При втором обращении к блоку 17 накопления сигналов происходит перезапись в него (в тот же счетчик выбранного кванта дистанции) из реверсивногх счетчика 10 суммарного числа сигналов за j периодов зондирования в виде дво1Р1ного параллелхэного кода. Затем с задержкой, равной 0,5 МКС, коммутатор 24 накопит&чя переключает на следующий квант дистанции и процедура суммирования разностных сигналов повторяется аналогично изложенной. По команде с хронизатора 16 производится обнуление в реверсивном счетчике 10, счетчике 7 числа отсчетов, индикаторе 11, регистре 22 сдвига устанавливаются в исходное пололсенис блок 17 .:; накопления сдвигов, аналоговый интегратор 12, триггер 14 и открываются первый, второй и третий элементы И 5, 8, 9. Процесс выделения и измерения исследуемого сигнала начинается с момента, когда с хронизатора 16 формируется команда на блок 23 управления и через элемент 2О ИЛИ подаются стробируюшие импульсы на входы линии 19 задержки BTOpoix) и третьего элементов И 8, 9. Процесс обнаружения исследуемых си1я налов из помех предусматривает сравнение в реверсивном счетчике 1О числа накопленных сигналов за Н. , Ng и N3 периодов зондирования с соответствующим порогом обнаружения К из Ч , К иа Mg и Ко из No, , поступающим из программатора 15. Управление програм- матора 15 осуществляется со йчетчика 7 числа отсчетов, который открывает соответствующие управляющие выходы его только на N-t, Ng и No, выборочную реализацию. Если число накопленных сигналов за N периодов зовдирования { в одном из квантов дистанции) превысит К , открывается первый управляющий выход и на выходе реверсивног-о счеч-чика Ю формируется импульс, поступающий Fia регистр 22 сдвига. Лналог-ично 1гроизиодится обнаружение исследуемых сигналов и при других порогах об1гаружения К j иа

ig, К из ц , только в этих спу.чаях открываются соответственно второй , третий входы реверсивного счетчика иО. Порог обнаружения Kf из Ы, пред ааначен для выделения сигналов нрн отношении сигнал-номеха на выходе радиоприем1Ю1-Х) тракта 2 больше 1, порог К 2 из 4 2 для выделения сигналов при от- Hour ВНИИ сигнал-помеха порядка 1 и порог К 5, из N для выделения сигналов при отношении сигнал-помеха кюньше 1.

Регистр 22 сдвига вьнюлняет фушщию лини аадер/лки с временем зaдepжкиJ равным периоду зо1Щ1фОва П1я. Такая величина задержки в регистре 22 сдвига оп- 15 ределяется выбором чИсла 1)азрядов в регистре и частотой следований тактовых импульсов, поступаЕощих с хронизатора 16, С выхода регистра 22 сдвига вырабатывартсн ими.ульс с длительностью, 20 пропорциональной д/н тельности исследуемого сипсала, (так как априори длительность исследуемого импульса известна). Этот сигнал поступает на дополнительный элемент И 21 и разрешает прохож- эние через него стробиругоших импульсов J повышеллюй частотой следования с хро- ниаатора 16. С регЕстра--22 сдвига поступает также сигнал иа хрониаатор 16, запрещающий непосредственную подач.у им-пульсов на элемент ИЛИ 20 Пачки стробируюших импульсов пропор- хода дополнительного элемента 21 И, проходя череа элемент 20, ноступают35 на входы линии 19 задержки и второго

и третьего элементов И 8, 9. Татсим зом, после обнаружения исследуемых сигналов дальнейшее их; выделение и из- мареняе производится за счетстатшшско-. го усред.пешш в пачке стробов. Применение гфннципа усреднения достаточно большего числа отсчетов в пачке стробов позволяет получить высокую точность воспроизведения формы и амплитуды исследуемых сигнагюв.

Когда в счетчике 7 числа отсчетов зафиксировано число . 1 (равное выбранному числу отсчетов), элементы И 5,8,9 закрываются и процесс стробирования прекршдается. Блок 7 накопления сигналов перэзодптс; в режим счптыватхке, нрн котором Ьакопленн.ач ин4юрма1шя счить - Бается чзрез реверсивный счетч:ик 10 на идикатор 11,

В индикаторе 11 воспроизводится форма выделенных сигналов. Блок 18 принятия решения, используя информацию о ве-

лнч1гне отношения сигнал-помеха иинтрие ilности помех (вычисляемой с помощью этилпнЕюго сшгнала)} определяет величину OMiuntтуды. Информационный вход (код число нпкопленных импульсов) блока 18 принятия penie- ния подключен к .выходу блока 17 накопления сигналов а утфавляющне входы блока 18 принятия решения соединены с выходами хрониаатора 16 и блока 17 накоп-

ления сигналов (импульс конца квантования ),

Устройство позволяет автоматически обнаруживать и измерять параметры нескольких сигналов с точностью не ниже

щим входам реверсивного -счетчика, а выход третьего элемента И соединен с первым входом счетчика числа отсчетов, информодионный Выход-реверсивного счетчика подключен к одному из входов индикатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности намерения радиоимпульсов с неизвестным временным положением, введены аналоговый интегратор, последовательно соединенные Временной селектор и триггер, программатор, хрониаатор, блок накопления сигналов, блок принятия решения, линия задержки, элемент ИЛИ, дополнительный элемент И и регистр сдвига, при этом аналоговый интегратор включен между основным и управляющим входами усили- теля-ограншгителя, к выходу которого подключен вход временного селектора, выход триггера соединен со вторым входом второго элемента И, выход линии задержки соединен с третьим входом иерпого 1% в широком диапазоне отношений сиг нал-помеха на выходе источников снгна- ,лов с произвольными динам1мескими харш теристиками„Формула изобретения Устройство намерения парамотров радпоимпульсов, содержащее антенну, соедтте1тую череа сумматор с радиоприемником, выход которого соединен с основным входом усилителя-ограничителя, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, генератор эталонных сигналов, выход которого соединен с вто рым входом сумматора, счетчик числа отсчетов, первый выход которого подклк - чен к второму входу первого элемента И и к первым входам второго и третьего эле1ч1ентов И. выходы первого и второго элементов И подключены к соответствуюэлемента И, второй выход счетчика числа отсчетов через программатор подклвэчен к управляющим входам реверсивного счетчика, блок накопления сигналов включен между информационныМ11 выходом и входом реверсивного счетчика, а выход реверсивного счетчика через последовательно . соединенные регистр сдвига, дополнительный элемент И и элемент ИЛИ, к вторым входам которых подключе- ю ны соответственно первый и второй выхо- ды хронизатора, соединен соответственно с вторым и третьим входами третьего и второго элементов И и с входом ли1ши аадержки, соответствующие синхрониейруюшие выходы хронизатора соединены с соответствующим входом блока накопления сигналов и с управляющими входами генератора эталонных сигналов и временного селектора, сбросовые входы зналогового интегратора, триг1ч ра, счетчика числа отсчетов, реверсивного счетчика, индикатора и блока накопления сигналов подключены к третьему выходу хронизатора, четвертый выход которого сое- . динен с третьим входом регистра сдвига, информационный вход блока прин51тия решения подключен к информа1}ионному выходу -блока, накопления сигналов, а управляюшне входы - к выходу блока накопления сигналов и к- третьему выходу хронизатора, вход которого соединен с выходом регистра сдвига. Источники информации, принятые во внимание.при экспертизе 1. Лутченко А. Е. и др. Цифровой прибор для измерения параметров сигналов на выходе радиоустройств (депонированная рукопись 3-3513), 1972, ист. РИР, 1973, 17-203.