Устройство для измерения временного положения импульса Советский патент 1982 года по МПК G01S3/10 H04B1/10 

речном плече, точка соединения которых является дополнительным входо перестраиваемого режекторного фильтра.

На фиг.1 предстаалена структурна электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит полосовой фильтр 1, перестраиваемый режекторный фильтр 2, блок 3 формиров.ания от счетной точки, измеритель 4 временного положения импульса, блок 5 коррекции, перестраиваемый аттенюатор б, неинвертирующий усилитель 7, блок 8 управления. Режекторный фильтр содержит резисторы 9 и 10, трансформатор 11, конденсатор 12 и шунтирующий резистор 13.

Устройство работает следующим образом.

На вход режекторного фильтра 2 от антенны через входной полосовой фильтр 1 поступает полезный импульсный сигнал ИФРНС S(t) с несущей частотой д, а также модулированная помеха с несущей частотой „ и отражен ный от ионосферы импульсный сигнал, который может накладыватья на полезный сигнал и поражать его. Режекторный фильтр 2 настраивается из своего крайнего положения (например, fHmi на несущую частоту помехи (fн fп) Происходит подавление помехи. Частота настройки режекторного фильтра 2 f однозначно определяется управляющим напряжением U, поступающим на его первый управляющий вход.

С выхода режекторного фильтра2 отфильтрованные от помехи импульсные сигналы поступают на вход блока 3 формирования отсчетной точки. В блоке 3 осуществляется формирование отсчетной точки полезного импульсного сигнала ilOPHC, например, по алгоритму.

B(t) s,ct) - K-sct),

где S -(t) - продифференцированный

сигнал ИФРНС; К - постоян 1ый коэффициент,

определяющий уровень

формирования отсчетной

точки.

Отсчетная точка определяется моментом, где фаза высокачастотного заполнения импульса изменяется скачком на 180С. Отсчетная точка формируется, с помощью блока 3 на той части полезного сигнала, которая не поражена отраженным сигналом. Уровень форг-ирования отсчетной точки сигнала устанавливается в зависимости от условий приема. Например, при неблагоприятных условиях приема, когда запаздывание отраженного

сигнала по отношению к полезному сигналу мало и у полезного сигнала непораженной остаестя только передняя часть - от начала импульса до уровня 0,3-0,5, Отсчетная точка формируется на уровне /ь 0,3. При улучшении условий приема, когда запаздывание отраженного сигнала по отношению к полезному сигналу увеличивается, уровень формирования отсчетной точки повышается до р 0,5. При отсутствии отраженного сигнала уровень формирования отсчетной точки повьииается до (Ь 1,

Уровень формирования отсчетной точки устанавливается в блоке 3 формирования при помощи управляющего сигнала, поступающего на управляющий вход блока 3 с выхода блока 8 управления. В свою очередь блок 8 управления получает информацию дпя перестройки уровня формирования от счетной точки от измерителя 4 вр.еменного положения импульса.

С выхода блока 3 сигнал со сформированной отсчетной точкой поступает на первый вход измерителя 4 временного положения. В измерителе 4 по временному положению отсчетной точки осуществляется грубое измерение временного положения импульса.

Для осуществления точного измерения на второй вход измерителя 4 дополнительно поступает сигнал непосредственно с выхода режекторного фильтра 2. Точное измерение временного положения импульса осуществляется в измерителе 4 по фазе высокочастотного заполнения в районе отсчетной точки. При этом точность измерения тем выше, чем выше соотношение сигнал/шум в районе отсчетной точки, т.е. чем выше уровень формирования отсчетной точки, и чем стабильнее временное положение отсчетной точки.

Для повышения точности измерения временного положения имнульса при изменении уровня формирования его отсчетной точки в предлагаемом устройстве служат неинвертирующий усилитель 7, перестраиваемый аттенюатор 6, один из входов которого подключен к управляющему входу блока 3 формирования отсчетной точки, аотакже блок 5 коррекции, вход которого подключен к первому управляющему входу режекторного фильтра 2.

При неблагоприятных условиях приема, когда запаздывание отраженного сигнала пб отношению к полезному сигналу мало, на блок 3 формирования отсчетной точки с выхода блока 8 управления поступает команда, по которой устанавливается минимальный { р 0,3) уровень формирования отсчетной точки сигнала. Одновременно эта команда поступает на вход перестраиваемого аттенюатора 6, устанавливая его коэффициент передачи равным нулю. На вход блока 5 коррекции поступает управляющее напряжение Jy , однозначно определяющее частоту настройки Гн режекторного фильтра 2 В блоке 5 коррекции формируется корректирующее напряжение Uкop. (U:,). Это-напряжение с первого выхода блока 5 поступает на второй управляющий вход режекторного фильтра 2, т.е. на управляющий вход резистора 13, изменяя его сопротивление. При изменении сопротивления резистора 13 происходит изменение полосы режекции. Закон изменения полосы режекции фильтра 2 в этом случае имеет вид , . uF KvUKorK,f(U.,)K7(fH) ). Закон изменения полосы режекций режекторного фильтра 2 от величины расстройки л Ц () (фиг.2а, кривая 1), выбран таким образом, чтобы обеспечивалось постоянство смещения (л1 ato-const) временного положения отсчетной точки, сформированной на уровне fb 0,3 (фиг.26). При работе с сигналами ИФРНС ЛОРАН-С полоса режекции режекторного фильтра 2 уменьшается с максимальной величине расстройки 1лГн1 30 кГц до 600-700 Гц при минимальной расстройке1л н1 0. При этом величина постоянного смещения utg временного положения отсчетной точки, сформированной на уровне (Ь 0,3, составляет, как и в прототипе, 1,2 МКС. Значение полосы режек ции режекторного фильтра 600 700 Гц ограничено значением максимальной реализуемой добротности тран форматора 11. Расширение полосы режекции от д ;jri (тах°- У - - ®-° путем уменьшения сопротивления резис тора 13 с максимального значения 0,1 1,5 МОм до значения 4-5 кОм. Постоянное смещение дto вводится в измери тель временного положения для коррек ции. Для этого третий вход измерителя 4 временного положения соединен с вторым выходом блока 5 коррекции. При отсутствии отраженного сйгнала на блок 3 формирования отсчетной точки поступает с блока 8 управления команда, по которой устанавливается максимальный уровень формирования отсчетной точки ( |Ь 1) . Одновременно эта команда поступает на первый вход перестраиваемого аттенюатора 6, устанавливая максимальное значение его коэффициента передачи. При этом выходной сигнал режекторного фильтра 2 начинает поступать через аттенюатор б и неинвертирующий усилитель 7 на дополнительный вход режекторного фильтра 2. С дополнительного входа часть сигнала через резистор 9 поступает в трансформатор 11 для компенсации потерь и увеличения добротности фильтра, а другая часть - через резистор 10 ответвляется на корпус. Сопротивление резистора 9 выбрано таким образом, чтобы обеспечить минимальное значение резонансного коэффициента передачи режекторного фильтра 2 на частоте настройки «.Сопротивление резистора 10 выбрано таким образом, чтобы при максимальном уровне фор-, мирования отсчетной точки ( fl 1) обеспечивалось то же самое постоянное смещение временного положения отсчетной точки д1 utQ const, что и при fi О , 3. Эффект получения при максимёшьном уровне формирования |Ь 1 того же самого смещения временного положения отсчетной точки, что и при минимальном уровне формирования /ь 0,3, объясняется следующим образом. Смещение ut временного положения отсчетной точки, сформированной на максимуме сигнала зависит как от частоты настройки режекторного фильтра fн, так и от ишрины полосы режекции 4F , а именно:смещение л1 увеличивается как при расширении . . пол осы режекции лР , так и при приближении частоты настройки f к несущей частоте полезного сигнала fо. Введение части выходного сигнала режекторного фильтра через перестраиваемый аттенюатор 6 и неинвертирую щий усилитель 7 на дополнительный вход режекторного фильтра 2 обеспечивает, сужение полосы режекции до 100-150 Гц на частоте настройки у1 f о 100 кГц вместе 600-700 Гц, как в прототипе. Такое сущениё по- лосы режекции обёспенивает уменьшение смещения отсчетной точки с 6,2 мкс (в прототипе) до 1,2 мкс (в предлагаемом устройстве) и увеличение соотнсяаения сигнал/шум с 7 (в npoTonine) до 9,8 (в предлагаемом устройстве), т.е. на 40%. При удалении частоты настройки f режекторного фильтра от несущей частоты полезного сигнала fp происходит расширение полосы режекции за счет уменьшения сопротивления шунтирующего резистора 13 по сигналу 4(U,), поступающему с первого выхода блока 5 коррекции. Закон изменения полосы режекции при одновременной работе блока 5 коррекции, аттенюатора 6 и неинвертирующего усилителя 7 для максимального уровня формирования /i 1 отсчетной точки сигнала лР 4(i(.u ) представлен на

фиг.2а кривая 2, а смещение лt отсчетной точки - на фиг.26. Смещение /stg при формировании отсчетной точки на максимуме практически совпадает со смещением л to при формировании отсчетной точки на уровне jb 0,3. (Atp 1,2 МКС const).

Это постоянное смещение вводится в измеритель 4 временного положения для коррекции.

Аналогично происходит работа предлагаемого устройства при среднем уровне формирования отсчетной точки.При этом на блок 3 формирования отсчетной точки поступает с блока 8 управления команда, по которой устанавлива тся средний ( /5 0,5) уровень формирования отсчетной.точки сигнала Одновременно эта команда поступает на первый вход перестраиваемого аттенюатора б, устанавливая такое значение его коэффициента передачи, при котором обеспечивается такое же постоянное смещение 4to 1,2 мкс const, как и в предыдущих случаях..

Закон изменения полосы режекции др Чт,() для (Ь 0,5 представлен на фиг,2а кривая 3, а смещение dtp отсчетной точки - на .фиг.2.б. , Это постоянное смещение, также как и в предыдущих случаях, вводится в измеритель 4 временного положения для коррекции.

Изменение полосы режекции в зависимости как от частоты настройки режекторного Фильтра, так и от уровня формирования отсчетной точки, в предлагаемом устройстве позволяет практически исключить дополнительное смещение отсчетной точки при изменении уровня ее формирования, что увеличивает точность коррекции смещения отсчетной точки и позволяет повы-сить точность измерения временного положения импульса ИФРНС при изменении уровня формирования отсчетной точки.

Из рассмотренного видно, что предлагаемое устройство для измере.ния временного положения импульса обладает преимуществом перед прототипом. В прототипе измерение временного положения импульса производится при низком соотношении сигнал/ шум в районе отсчетной точки, что обусловлено низким ((Ь 0,3) уровнем ее формирования.

Увеличение уровня формирования отсчетной точки в ..прототипе приводит К увеличению дополнительного смещения отсчетной точки и, следовательно, к снижению точности коррекции. Так при увеличении уровня формирования отсчетной точки с 0,3 до fb 1 возникает дополнительное смещение, которое может увеличить смещение отсчетной точки свыше 5 мкс.

что составляет половину периода высокочастотного заполнения импульса ИФРНС с несущей частотой fo IOO кГц (ЛОРАН-С). Такое большое смещение отсчетной точки в прототипе может привести к неразрешению многозначности точных фазовых отсчетов, т.е. к потере работоспособности устройства. У предлагаемого устройствадополнительное смещение, вызванное изменением уровня формирования отсчетной точки, практически отсутствует, что повышает точность коррекции смещения временного положения отсчетной точки. Это позволяет увеличивать до

р 1 уровень формирования отсчетной точки и работать при улучшенных в 3-4 раза соотношениях сигнал-шум по сравнению с прототипом, который имеет постоянный уровень формирования

/Ь 0, 3.

Такое увеличение соотношения сигнал/шум при. увеличении точности коррекции смещения временного положения отсчетной точки в предлагаемом устройстве позволяет повысить точность измерения временного полс)жения импульса ИФРНС по сравнению с прототипом в 3-4 раза.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения временного положения импульса по

авт.св. № 741212, отличающееся тем , что, с целью увеличения точности измерения при изменении уровня формирования отсчетной точки, введены последовательно соединенные блок управления, перестраиваемый аттенюатор и неинвертирующий усилитель, выход которого подключен к дополнительному входу перестраиваемого режекторного фильтра, выход которого соединен с вторым входом перестраиваемого .аттенюатора, выход блока управления соединен с управляющим входом блока формирования отсчетной точки, а вход - с вторым выходом измерителя временного

положения импульса.

2.Устройство по п.1, о т л и чающееся тем, что перестраиваемый режекторный фильтр выполнен в виде Т-образной КС-схе1Йы с двумя

соединенными последовательно резис..торами в поперечном плече, точка cojединения которых является дополнительным входом перестраиваемого режекторного фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 741212, кл.С 01 S 3/10, 1978 (прототип).

/