Временной дискриминатор Советский патент 1981 года по МПК G01S13/18 

(54) ВРЕМЕННОЙ ДИСКРИМИНАТОР

Изобретение относится крадиотехнике и может использоваться в следящих измерителях Дальности объектов в условиях изменения интенсивности отраженных сигналов. Известен временной дискриминатор, содержащий формирователь стробой, последовательно включенные первый блок стробирования и первый (}мльтр, последовательно включенные второй блок стробирования и второй фильтр и последовательно включенные фазовра щатель, первый блок сложения, первый усилитель-ограничитель и первый фазовый детектор , второй вход которого соединен с выходом второго усилителя-ограничителя, при этом пер вые входы первого и второго блоков стробирования соединены меаду собой, вторые входы/первого и второго блоков стробирования соединены с соответствующими выходами формирователей стробов, а вход фазовращателя соединен с входом второго усилителя-ограничителя fl 1- . Ощнако известное устройство имеет низкую точность формирования сигнала ошибки при малом отношении с:игнала/ шум. Цель изобретения - увеличение точности. Поставленная цель достигается тем, что во вр 4енной дискриминатор, содержащий формирователь стробов, последовательно включенные второй блок стробирования и второй шьтр и последовательно включенные фазовршцатель, первый блок сложения, первый усилитель-ограничитель и первый зовый детектор, второй вход которого соединен .с выходом второго усилителяограничителя при этом первые входы первого и йторого блоков стробирования соедйнеш) собой, вторые вхо ды,первого и второго блоков стробирования соединены с соответствующими выходами фор а1рователя стробов, а вход-фазовращателя соединен с входом второго усилителя-ограничителя, введены первый амплитудный детектор, генератор, последовательно включенные второй блок сложения, второй фазовый детектор, первый накопитель и первый балансный модулятор и последовательно включенные первый блок вычитания, второй амплитудный детектор, второй блок вычитания, второй накопитель и второй балансный модулятор, при этом выход первого фильтра соединен с пер выми входами второго блока сложения и первого блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом ВТОрого фазового детектора, выход второго фильтра соединен с вторыми входами первого блока вычитания и второ блока сложения, выход которого соединён с вторым входом второго блока вычитания через первый амплитудш)1й д тектор, выход генератора соединен с вторыми входами первого и второго балансных йодуляторов, выходы которых соединены соответственно с вторым входом первого блока сложения и входом фазовращателя. На фиг. 1 изображена стрзпктурная злектрическая схема предлагаемого устройстваJ на фиг, 2 - зпюры, поясняющие работу предлагаемого устройст ва. Устройство содержит формирователь 1,стробов, первый блок 2 стробирования, п.ервый фильтр 3, второй блок 4 стробирования, второй фильтр 5, фазовращатель 6, первый блок 7 сложе1шя, первый усилитель-ограничитель 8, первый фазовый детектор 9, второй усилитель-ограничитель 10, первый амплитудный детектор 1, генератор 12, второй блок 13 сложения, второй фазовый детектор 14, первый накопитель 15, первый балансный модулятор 16, первый блок 17 вычитания, второй амплитудный детектор 18, второй блок 19 вычитания, второй накопитель 20 и второй балансный модулятор 21. Устройство работает следуювщм образом. Отраженный от сопрововдаемого объ та высокочастотный сигнал подается . с выхода линейной части приемного устройства (на фчг, 1,-не показано) на первые входы блоков 2 и 4 стробирр.вания. На второй вход первого блока 2 подается расщепленный биполярный .строб, а на второй вход второго блока 4 подается нормальный униполярный строб от формирователя 1 стробов. На выходе фильтров 3 и 5 образуются сигналы, комплексные огибающие которых несут информацию о величине и знаке рассогласования отраженного сигнала относительно- положения стробов. Если середина стробов и отраженного сигнала совпадают, то на выходе фильтра 3 составляющая полезного сигнала(в среднем)равна нулю в момент, когда на выходе фильтра 5 будет Максимум отклика. Это обусловлено тем, что блок 2 стробируется расщепленным стробом, в результате этого в момент изменения полярности стробирующего сигнала происходит изменение фазы сигнала на выходе блока 2, так как в течение положительного значения полустроба воздействует сигнал с начальной фазой , а с момента начала отрида, тельного полустроба- с начальной фазой v 4 IT- На фильтр 5 поступает сигнал с начальной фазой ив установившемся состоянии амплитуда отклика пропорциональна амплитуде входного сигнала, так как фильтры 3 и 5 рассматривают как идеальные интеграторы со сбросом в конце длительности радиолокационного такта. Таким образом, в установившемся режиме отклики фильтров 3 и 5 представляют собой два вектора напряже™ (,-,()где S( (t), 2 {) фазы сигналов на выходе фильтров 3 и 5 в установившемся состоянии; U {{;), О (t) - амплитуды сигналов. Если положения стробов и сигнала не совпадают то амплитуда сигнала на выходе фильтра 3 отлична от нуля и зависит от величины рассогласования. Величина разности фаз )((i) зависит от положения центра стробов по отношению к сигналу. Если стробы запаздывают по отношению к центру сигналов, ,то при большом отношении сигнал/шум (пренебрегая в первом приближении действием внутриприемного шума 55 О- Если центр стробов опережает центр сигнала, то г Ц ft Таким об- разом, разность фаз имеет информацию о направлении {Рассогласования стро5бов относительно полезного сигнала. Значения амплитуд (t) и (y(t) сигналов несут информацию о величине рассогласования, однако они завися от интенсивности входного сигнала, Дпя формирования сигнала ошибки, не зависящего от интенсивности входных сигналов, напряжения с выходов фильт ров 3 и 5 подвергаются суммарно-разностному преобразованию в блоке 13 сложения и блоке 17 вычитания, причем сигнал с выхода блока 13 сложения служит опорным и для второго фазового детектора 14, на второй вход которого поступает напряжение о выхо блока 17 вычитания. На выходе второг фазового детектора 14 перемножающего типа формируется в i-м радиолокационном такте напряжение фГ-Рх|Рм ° АН- 1), Д Psi и Рл1 - огибающие; 51 и.м .- фазы сигналов с выходов блоков 13 и Ь7 соответственно. Кроме того, с помощью первого и .второго амплитудных детекторов Ц и 18 (с квадратичными характаристикам и второго блока 19 вычитания формиру ется напряжение p psi-pi, пропорциональное несмещенной оценке средней МОЩНОСТЬЮ-полезного.сигнала при малом рассогласовании сигнала от носительно центра стробов. Это напря жение используется в дальнейщем как нормирующее.для устранения влияния интенсивности сигнала от цели на величину сигнала ощибки. Напряжения с выхода второго фазового детектора 14 и вы хода.второго блока 19 вычитания накапливаются соответственно накопителями 15 и 20 за N периодов работы РЛС, что позволяет улучшить флюктуационную характеристику устройства. Таким образом, на выходы первого и второго балансных модуляторов 16 и 21 поступают найряжения N%|p2i M ) Xz(P2rPAi) I соответственно. Оптимальный по методу максимального правдоподобия сигнал.ошибки описывается вьфажением 4ЯЯ4ЯЛ1С05С &ГЧД1 qrctg( -Pli Однако осуществить деление двух накопленных видеонапряжений Х.и Х в большом динамическом диапазоне с высокой точностью сложно. Для формирования непосредственно операции УОШ 2 в предлагаемом устройстве осуществляется преобразование на промежуточную частоту сигналов Х и Х с помощью балансных модуляторов 16 и 2}f на вторые ёходы которых поступает сигнал с выхода генератора 12, формирующего гармонический сигнал. В результате, на выходе балансных модуляторов 16 и 2I образуются векторы сигналов и (t) и и (t) соответственно (см. фиг. 2 а, б, в). Векторы этик напряжений имеют амплитуды, равные амплитудам накопленных сигналов Х и Х2 а разность фаз равна нулю, либо 7 г что определяется разностью фаз Hj.которые в конечном итоге зависят от взаимного Ноложения принятого сигнала относительно положения стробов (фиг. 2 а,г). Сиг-налы (t) и ) подвергаются амплитудно-фазовому преобразованию ., с помощью блока 7 сложения и фазовращателя 6. В результате этого информагёия о сигнале ошибки, заключающаяся в амплитудах и фазах сигналов ) и Ujgi(t), преобразуется . в информацию, заключаюо|уюся в разности аз напряженийи Ю ии(Ъ) Uff (U ), где Gjt tt) - вектор Og (-t)/ по верну1Ъ1й фазовращателем 6 на /2 (4иг. 26, д). Далее сигналы 0,уг (t) и U (t) подвергаются ограничению в усилителях-ограничителях и и 10, устраняющих влия1ше флюктуации на величину сигнала ошибки (векторы Uorp (фиг. 2 в, еI,которыйформируётоя , векторомериым фазовым детектором 9, выполняющим операцию JjLQivt -. где R - коэффициент передачи фазового детектора 9; ,Ч - разность фаз мевщу сигналами Utorp i,orpЕсли Utf 0(фиг. 2 а), то Если Uff О (фИГ. 2 г) ,ТР UQUI 0. HakOHe если положение сигнала и стробов сов падают точно, то иj 0 и , О. В результате, на выходе фазового детектора 9 образуется сигнал ошибки, не зависящий от интенсивноетей входных сигналов (так как изменени интенсивности повлечет лишь умножение всех векторов сигналов г. 2 на один и тот же коэффициент, но при этом сохранится значение угла Ц при данном значении рассогласованиях Формируемый сигнал ошибки соответствует оптимальному сигналу ошибки по методу максимального правдоподобия. ф сПерсия оценки на выходе такого устройства при N 7 2 определяется выражением где Y ври абсолютный момен соответствующий плотности вероятности рас1федёления W ( UQUJ ). Сравнительшай анализ известного и предлагаемого устройства показал, что при соотнсиоешш сигнал/шум и рассогласовании между положением сигнала и строба на величину 0,3 от диШтельнос-ш сигнала, смещение сигкала ошибки при использовании; известного устройства составляет поряд ка .0,05 от длительности импульса, а в предлагаемом устройстве оно отсутствует. Уменьшаете дисперсии в то же при количестве совместно обрабатываемых импульсов N примерно пропорционально в - . . Z(N-1/ Формула изобретения Временной дискриминатор, содержащий формирователь стробов, последовательно вкJяoчeнныe первый блок стро 2 бирования и первый фильтр, последовательно включенные второй блок... стробирования и второй фильтр и последовательно включенные фазовращатепь, первый блок сложения, первый усилитель-ограничитель и первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго-усилителяограничителя, при этом первые входы первого и второго блоков стробирования соединены меэду Собой, вторые входы первого и второго блоков стробирования соединены с соответствующими выходами формирователя стробов, а вход фазовращателя соедцинен с входом второго усилителя-ограничителя,.о тличающийся тем, что, с целью увеличения точиости, введены первый амплитудный детектор, гёйератор, последовательно включенные второй блок сложения, второй фазовый Детектор, первый накопитель и первый балансный модулятор и последовательно включенные первый блок вычитания, второй амплитудный детектор. второй блЬк вычитания, второй накопитель и втор балансный модулятор, при этом выход первого фильтра соединен с первьош входами второго блока сложения и первого блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом .второго фазового детектора, выход второго фильтра соединен с вторыми входами первого блока вычитания и второго блока сложения, выход которого соединен с вторым входом второго блока вычитания через первый амплитудный детектор, выход генератора соединен с вторыми входами первого и второго балансных модуляторов, выходы которых соединены соответственно с вторым входом первого блока сложения и входом фазовращателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. ПатентСША 4083048, кл. в 01 S 9/14, опублик. 04.08.78 (прототип).

4s..

2

«5,

и,

вгр

«tOZfl

as.

USi

гогр