Устройство измерения временной задержки Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 H04L7/02 

(5) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННОЙ ЗАДЕРЖКИ

1

Изобретение относится к технике связи, радиолокации, гидролокации и может быть использовано в приемниках различных радиотехнических систем для измерения временной задержки, определения дельности и выделения синхронизирующих импульсов из смеси полезного сигнала и помех.

Известно устройство измерения временной задержки, содержащее блок преобразования Фурье и блок вычисления задержки, к управляющим входам которых подключены соответственно первый и второй выходы синхронизатооа С1.

Однако у .известного устройства недостаточно высокая точность изме рения временной задержки при малых отношениях сигнал/шум.

Цель изобретения - повышение точности измерения при малых отношениях сигнал/шум.

Для этого в устройство измерения временной задержки, содержащее блок преобразования Фурье и блок вычисления задержки, к управляющим входам которых подключены соответственно первый и второй выходы синхронизатог ра, введены блок вычисления фазы гармоник сигнала, анализатор знака разности фаз и последовательно сое,Q диненные накопитель и блок коррекции входного сигнала, при этом выходы блока преобразования Фурье через блок вычисления фазы гармоник сигнала подключен к первому входу блока

,5 вычисления задержки, к второму входу которого подключен выход анализатора знака разности фаз, к входу которого по цключен один из выходов блока вы. числения задержки, другой выход которого подключен ко входу накопителя причем второй выход синхронизатора подключен к управляющим входам блока вычисления фазы гармоник сигнала, анализатора знака разности фаз 3 и накопителя, а дополнительный выход синхронизатора подключен к управляющему входу блока коррекции входного сигнала. На чертеже представлена структу ная схема предложенного устройства Устройство измерения временной задержки содержит блок 1 преобразо ния Фурье, блок 2 вычисления фазы гармоник сигнала, синхронизатор 3 блок k вычисления задержки, анализатор 5 знака разности фаз, накопи тель 6 и блок 7 коррекции входного сигнала. Устройство измерения временной задержки работает следующим образо Входной сигнал, представляющий собой смесь импульсов с периодом повторения Т и импульсов помехи, поступает на вход блока 1 преобразования Фурье, в котором периодиче ки вычисляются коэффициенты .Sn.m saJ N--1 ,irI3S.9inljT -k ,mс последующим их усреднением за М периодов длительностью Т (м ,. О где N - число дискретов во временном интервале Т Nut , At- интервал дискретизации; - номер выборки во временной области; - номер гармоники спектра сигнала 5„ в частной обла М-1 - номер наблюдаемого периода Эти коэффициенты Фурье связаны с комплексной амплитудой К-й гармо ники спектра следующим соотношени VlЧI.PГ- v l%h-fa faj (.4) - 17 () При отсутствии помехи С- С, с и для последовательности прямоугюльных импульсов длительностью С и периодом Т (;.i((0), C,(0).ljsti) Т амплитуды спектра прямоугольного импульса длительностью Т, центрированного относительно начала координат ; - искомый временной сдвиг импульса относительно начала координат. Величина временной задержки t связана с круговой частотой К-ой гармоники соотношением ( С учетом того, что . Можно записать . ал Ч.. Мт (9) -Т at - т 3 ® At Т at Cfzdrcicj - rctc Подставляя (9) в (8, получаем V55iH4:-Ч).№) Заменяя с(|, ) среднее значение 5л/ bi; , получаем Ч -аШГ 5Г При наличии помех значенияГвычисленные для различных К, отличаются друг от друга. По этой причине для нахождения оценки искомого времени задержки в устройстве реаяизуется алгоритм .. 1С -CirCtQf дающий усреднение значений Т, по гармоникам. Определение искомой задержки устройстве осуществляется по это формуле, но с той лишь разницей, что в блоке 2 вычисления фазы гармоник хранятся числа (/-Lчислаj I-U y-JL. Эта ос V At/ с( ность делает необходимым введение в устройство анализатора 5 знака, алгоритм работы которого зависит от знака разности .rcto(. При условии, , задержка T.J вычисляется по формуле Vf farctcrli lJ/ut| т д drctcr а при jj О по формуле V1 GrJ- aJi arctffll M aiTut o( -Л I Знак разности д определяется в первой части каждого такта анал затором 5 знака по знаковому выход блока Ц вычисления задержки. Если он отрицательный, то в старший ра ряд входа блока k вычисления заде ки записывается единица, а если он положительный - записывается нуль. Во второй части каждого такт число, соответствующее задержке t, записывается в накопитель 6. Таким образом, результат вычисления в любом случае совпадает с алгоритмом (12) . После накопления результатов вычисления по га моникам, на которое требуется К та тов, с выхода накопителя 6 снимает ся код временной задержки Тг, Деление записанного в накопителе 6 числа на К осуществляется простым сдвигом на О разрядов. Блок коррек 6 ции 7 в соответствии с кодом временной задержки формирует периодически повторяющиеся импульсы стробы ) с длительностью 1 и периодом Т, временное положение которых соответствует положению периодических импульсов, содержащихся во входном сигнале. Предложенное устройство обладает более высов сравнении с известным кой точностью, так как процесс измерения временной задержки осуществляется на основании фазового спектра и усреднение выполняется по всем гармоническим составляющим сигнала. Формула изобретения Устройство измерения временной задержки, содержащее блок преобразования Фурье и блок вычисления задержки, к управляющим входам которых подключены соответственно первый и второй выходы синхронизатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения при малых отношениях сигнал/шум, введены блок вычисления фазы гармоник сигнала, анализатор знака разности фаз и последовательно соединенные накопитель и блок коррекции входного сигнала, .при этом выходы блока преобразования Фурье через блок вычисления фазы гармоник сигнала подключены к первому входу блока вычисления задержки, к второму входу которого подключен выход анализатора знака разности фаз, к входу которого подключен один из выходов блока вычисления задержки, другой выход которого подключен к входу накопителя, причем второй выход синхронизатора подключен к управляющим входам блока вычисления фазы гармоник сигнала, анализатора знака разности фаз и накопителя, а дополнительный выход синхронизатора подключен к управляющему входу блока коррекции входного сигнала. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1. Патент США ff 40б5бб5, л. G 01 R 25/00, 1977 i ( прототип).

г.

е