Устройство для измерения временного положения импульса Советский патент 1982 года по МПК G04F10/00 

1

Изобретение относится к импулЕзСной технике и может быть использовано для измерения времени прихода навигационных и других импульсных сигналов, в области систем точного времени для синхронизации сигналов с

помощью радиотехнических средств.

Известно устройство для измерения временного положения импульса, содержа- ,Q шее последовательно соединенные -полосовой фильтр, режекторный фильтр, блок формирования отсчетной точки и регистратор 1 .

Однако известное устройство характе- 5 ризуется низкой точностью огфеделения времени прихода импульса, так как-оценка временного положения отсчетной точки зависит от вариаций формы поверхностного и отраженного импульсов, обусловленных 20 различными естественными и искусственными дестабилизирующими факторами, от изменения числа и уровня синусоидальных помех.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения временного положения импульса, содержащее последовательно соединенные полосовой фильтр, режекторный фильтр, блок формирования отсчетной точки, регистратор, анализатор знака рассогласования параметров сигнала, накопитель и коммутатор 2 .

Указанное устройство имеет также низкую точность измерения времени прихода импульса, так как оно не обеспечи- вает независимость точности формирования отсчетной точки от изменения форм поверхностного и отраженного импульсов от изменения числа и уровня синусоидальных помех.

Цель изобретения - повьпиение точности измерения за счет определения времени прихода импульсного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее полосоврй фильтр и последовательно соединенные накопитель и регистратор, введены блок iiHTerparopoB, генератор частот, имитатор поверхностного и отраженного сигналов и блок памяти, первый вход которог подключен к выходу полосового фильтра, второй вход подключен к первому выходу регистратора, а выход блока памяти через блок интеграторов подключен к первому входу накопителя, второй вход которого соединен с выходом блока памяти непосредственно, при этом второй выход регистратора через имитатор.поверхностного и отраженного сигналов соединен с вторым входом блока интеграто ров, третий вход которого подключен к выходу генератора частот. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения временного положения импульса ; на фиг. 2 и 3 - импульсные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит (фиг. 1) последовательно соединенные полосовой фильтр блок 2 памяти, блок 3 интеграторов, накопитель 4, регистратор 5, имитатор .6 поверхностного и отраженного сигналов, генератор 7 частот. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии в регистратор 5 занесены значения интервала ( х ) поиска времени прихода Qg импульса и приближенное значение времени запаздыв ния Clj отраженного импульса относитель но поверхностного, параметры алгоритма поиска .экстремума функции. В имитатор имитирующий поверхностный о ).,t)co5uJo-t (1) и отраженный импульс 5.()--f,)cosUJoa-a5) (2) занесены приближенные значения парамет ров С(2. Ъ частота несущего сигнала (St)Q . Генератор частот 7 настроен на час тоты %+ -f / К , ( -i 1, .. ., 1) синусоидальных помех k СОИ51. В формулах (1) и (2) f ia-L-t), i( a,i-a) огибающие импульсов с параметрами 05. и С|а ; 1Т1- число источников синусоидаль ных помех, причем S2(i-qj) О при t а 1. Сигнал и помеха L(t43fc)--S.,) + ) (3) где f.(i) флуктуаиионнан помеха; Vi(t)--S A;% MUlt;o- -i|K)t-«-vfiJ - сумма синусоидальных помех с неизвестными амплитудами Д и фазами У через приемную антенну поступают на полосовой фильтр 1, где смесь (3) фильтруется от флуктуационной помехи (.-t и запоминается в блоке 2 памяти 9. Структура запомненной смеси может быть такой: щум - (сигнал +шум) -шум, тоесть, Б части ячеек памяти содержатся измерения щума, затем измерения смеси сигнала и щума, а на конечном участкеячейки с измеренными значениями щума. Блок памяти содержит t(c,-t.+ 8 ячеек, где Е- число ячеек для запоминания одного импульса. После запоминания измерений в блоке 2 памяти работа устройства происходит циклически. Работа устройства состоит из двух циклов. Во внутреннем цикле осуществляется поиск момента прихода поверхностного импульсного сигнала при фиксированном значении момента прихода отраженного импульса. Во внещнем цикле осуществляется изменение параметра . В исходном состоянии ячейки блоков . памяти 2 очищены, в регистратор 5 заложен алгоритм поиска двухэкстремальной функции, в регистратор 5 занесены интервалы изменения параметра о( интервалы изменения tn-t ic параметра qg, в имитатор 6 поверхностного и отраженного импульсов занесены алгоритмы имитации этих импульсов, в генератор частот 7 внесены несущая частота сигнала, частота фильтруемых помех. Сумматоры блока 3 и накопителя 4 обнулены. BO включенном состоянии устройства с регистратора 5 на вход блока 2 поступает сигнал ОБ , а на вход имитатора 6 сигнал О 5 вход приемной антенны устройства поступает сумма поверхностного и отраженного импуль.сов, а также флуктуационных и синусоидальных помех (фиг. 2 а). Смесь сигнала и щума поступает на вход полосового фильтра 1, с выхода которого снимается сигнал, частично отфильтрованный от помех, но не полностью, так как частоты этих помех очень близки к частоте ifj несущего сигнала. Амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра 1 представлена на ф11т 3. Частично отфильтрованный сигнал поступает на блок 2 памяти, где в t j --t j ячейках запоминаются значения выхода полосового фильтра 1. В этот же момент времени с выхода регистратора 5 на второй вход блока 2 памяти поступает сигнал управления тпчки отсчета clg поверхностного импульса, а 594 на вход имитатора 6 поверхностного и отраженного импульсов - сигнал управления точки отсчета q отраженного импуль са. При этом содержимое 6 ячеек блока 2 памяти начиная с первой, считывается в блоки 3 интеграторов и накопителя 4. В этот же момент времени в блок 3 интеграторов с генератора 7 частот поступают частоты иУдц.( 1 1,...,), где константа, например, 100, а с имитатора 6 - значения сумм поверхностного и отраженного сигналов с единичными амплитудами, вычисленные по формулам (1) и (2), начиная с -t О. Вид сигнала на выходе регистратора 6 представлен на фиг. 2 б. При поступлении этих сигналов в блоке 3 происходит 2 ( vv) + 1) - кратное интегрирование. Выходными значениями бло ка 3 являются Н,2 ( m + 1)3 , ( W1 + 1) , Н,, 2 (уп + 1)/ .которые подаются на вход накопителя 4. Здесь формируется сигнал накопления который является значением функции прав доподобия при фиксированных Qg и (У, и подается на регистратор 5, где запоминается. Регистратор 5, не изменяя величину а . увеличивает значение dg на единиц -. Новое значение Qg подается на вход блока 2 памяти, при этом значения функции с блока 2 памяти, начиная с второй ячейки, по С + 1 подаются на входа блока 3 интеграторов и накопителя 4. В этот же момент времени с генератора частот и имитатора 6 на вход блока 3 подаются значения tfp-b- /1, значения сумм поверхностного и отраженного сигналов с единичными амплитудами, вычисленные по формулам (1) и (2) в t точках, начиная с t О. При этом в блоке 3 вновь вычисляются величины Н f 2 ( vri + 1) , И2.Г2 { fn + 1) , H,( т + , a в накопителе 4 - величина ZJ , которая подается на вход регистратора 5 и запоминается. Такие вычисления при фиксированном значении Ot производятся раз, при этом в регистраторе 5 накопится Ък.-Ьн величин 17 . Значения этих величин при изменении CIg с tj до Ьц представлены на фиг. 2 в. Регистратор 5 находит координаты, т. е. времена двух наибольших значений Э , .запоминает два значения 1.. и Т c 2. и соответствующие им два момента времени b/f и Ь -j: Затем регистратор 5 по определенному алгоритму, заложенному в него, выбирает другое знс чет1и. 05 э параметру QQ :и6 вновь придается значение -f . Эти значения и 0(g вновь поступают в имитатор 6 и блок 2 и процесс вычисления значений 1 при фиксированном Q повторяется описанным способом, получая другое множество значений 1 , ( , . . ., -Ь|( - -Ьн ) После этого регистратор 5 вновь находит два наибольших значения , 1-с и их координаты . , и запоминает такие значения I-j- , 1 и ;fcf;-tr r2 ° которых 1 и Т .наибольшие. На следующем этапе регистратор 5 вновь подбирает другое значение вычислительный процесс повторяется до тех пор, пока значение l-j- не станет больше выбранного порога, и за время прихода импульса поверхностного сигнала принимается то значение -Ъ , для которого I-j- имеет наибольшее значение. На фиг. 2 в показан выход накопителя 4, когда параметр (истинное значение), а параметр изменяется в интервале ( t| -tv: - моменты времени Ь и t-j- , соответствующие моментам лрихода поверхностного импульса и отраженного импульса, выход накопителя 4 имеет максимальное значение. Как показывают исследования цифровой модели этого устройства, безошибочное обнаружение импульсного сигнала производится даже при превышении уровня синусодиальных помех над уровнем сигнала на 65 - 8ОдБ, т. е. при превышении амплитуды помех над амплитудой сигнала на 3,5-4 тыс. и знании значений параметров импульса а-,с точностью 15 единиц. Формула изобретения Устройство дпя измерения временного положения импульса, содержащее -полосовой фильтр и последовательно соединенные накопитель и регистратор, отличающееся тем, что, с цепью по- вьпиения точности измерения, оно дополнительно содержит блок интеграторов, генератор частот, имитатор поверхностного и отраженного сигналов и блок памяти, первый вход которого подключен к выходу полосового фильтра, второй вход подключен к первому выходу регистратора, а выход блока памяти через блок интеграторов подключен к первому входу накопителя, второй вход которого соединен с выходом блока памяти непосредственно,

при этом второй выход регистратора через имитатор поверхностного и отраженного сигналов соединен с вторым входом блока интеграторов, третий вход которого подключен к выходу генератора часгог.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №370578, кл. :G04F 10/00, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР № 576553, кл. G04 F 1О/00, 1977.

1U

.

tr ir

(-M

If If

If Ig

r -S i If If

фуг. /

//У

t .-.

ТИш

/

ft}