Способ определения частоты одиночного свч-радиоимпульса

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть применено для измерения закона частотной модуляции одиночных редкоповторяющихся кратковременных СВЧ-радиоимпульсов .Целью изобретения является обеспечение возможности измерения распределения мгновенной частоты одиночных и редкоповторяющихся СВЧ-радиоимпульсов и достигается тем, что в известном способе по авт.св. N 1228034 измерения одиночного СВЧ-радиоимпульса, включающем его преобразование в серию эхо-импульсов путем многократных переотражений, детектирование, измерение амплитуд эхо-импульсов и сравнение их с калибровочными кривыми, разбивают длительности эхоимпульсов на временные интервалы и определение отношений амплитуд проводят на каждом временном интервале. 3 ил.

СОЮЗ COBF.: 7CKMX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 23/175

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таад

<пР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1228034 (21) 4811076/21 (22) 11.10.90 (46) 15.07.92, Бюл. N 26 (72) С,В.Завражин, А.M.Êoáåö, БД,Зайцев,.

А.В.Ермоленко, Н.И.Синицин и В,А,Федоренко (53) 621,317(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1228034, кл. G 01 R 23/175, 1977. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТЫ

ОДИНОЧНОГО СВЧ-РАДИОИМПУЛЬСА (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть применено для измерения закона частотной модуляции одиночных редкоповторяющихся кратковременных СВЧ-радиоимИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть применено для измерения распределения мгновенной частоты одиночных и редкоповторяющихся кратковременных радиоимпульсов при любом законе внутриимпульсной амплитудночастотной модуляции и является дополнительным к авт.св. N 1228034, Целью изобретения является повышение точности определения закона частоты одиночных и редкоповторяющихся СВЧ-радиоимпульсов.

Поставленная цель достигается тем, что после детектирования сигнала и реобразуют последовательность эхо-импульсов в цифровую форму и разбивают длительности эхо-импульсов на N равных временных интервалов, где N определяется выражением

« . Ж 1748084 А2 пульсов. Целью изобретения является обеспечение возможности измерения распределения мгновенной частоты одиночных и редкоповторяющихся СВЧ-радиоимпульсов и достигается тем, что в известном способе по авт.св. N 1228034 измерения одиночного СВЧ-радиоимпульса, включающем его преобразование в серию эхо-импульсов путем многократных переотражений, детектирование, измерение амплитуд эхо-импульсов и сравнение их с калибровочными кривыми, разбиваютдлительности эхо- импульсов на временные интервалы и определение отношений амплитуд проводят на каждом временном интервале. 3 ил, и определяют закон частотной модуляции путем определения значений мгновенной частоты на каждом временном интервале, где таад — время задержки устройства, преобразующего одиночный радиоимпульс в серию эхо-импульсов; r пр — минимальный интервал временной дискретизации цифрового осциллографа, используемого для измерения амплитуд, Сущность способа поясняется фиг.1 — 3, В начале преобразуют исследуемый одиночный радиоимпульс в серию эхо-импульсов с помощью циркулятора и линии задержки, работающей на отражение, в качестве которой может быть использована акустическая линия задержки, система радиоволноводов и т;д, Затем получившуюся последовательность радиоимпульсов детектируют, т,е. преобразуют в тождественную последовательность видеоимпульсов. В дальнейшем под эхо-импульсами будем понимать последовательность видеоимпульсов.

1748084

,1 Тзад ир

Далее осуществляется масштабно-временное преобразование последовательности в цифровую форму с помощью цифрового запоминающего осциллографа (например, типа С9-8) по следующей методике. 5

Перед проведением измерений развертка цифрового осциллографа устанавливается в ждущий режим без временного сдвига так, что начало развертки (ломент to) совпало с приходом на вход осциллографа 10 незадержанного импульса. Период развертки выбирается таким, чтобы на экране осциллографа можно было наблюдать 10 — 15 эхо-иМпульсов, Поскольку время задержки в устройстве преобразования импульса 15 в серик> эхо-импульсов 7 зад постоянно и заран нее известно, последовательность будет состоять из эквидистантных эхо-импульсов, нач и на ю щихс я в момент врем е н и ty, = k г зад + to, где k — порядковый 20 номер эхо-импульса. При этом длительность исследуемого импульса Т,м, не должна превышать времени задержки, т,е, Тими,< Т зад.

Затем информация о сигнале, записан- 25 ном на экране осциллографа в виде цифрового кода, содержащего значения амплитуд и соответствующие им значения моментов времени tt =, + т ир, в которые производились отсчеты амплитуд, через стандартный З0 интерфейс канала общего пользования (КОП) передается в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) ЭВМ, с помощью которой осуществляется дальнейшая обработка информации и определение закона Ç5 внутриимпульсной частотной модуляции, где i — порядковый номер отсчета относительно to.

Разбиение длительностей эхо-импульсов на N равных временных интервалов носит 40 умозрительный характер и производится с помощью ЭВМ следующим образом (см. фиг.1). Из общего массива данных об амплитудах эхо-импульсов, имеющихся в ОЗУ, выбирают N наборов данных, каждый из 45 которых состоит из k+1 элементов. Здесь

1+1 общее число наблюдаемых эхо-импульсов, включая ц незадержанный, в качестве второго набора данных используют значения амплитуд импульсов. В моменты времени 50

to+ тир, (to+ tnp) +т зад" "(to+T ир) + k т зад

В качестве второго набора данных используются значения амплитуд импульсов в мо- 55 менты времени

1о+ т np (to+2< и р)+ таад, "(to+2 и р) + k зад

Аналогичным образом составляют остальные наборы данных, вплоть до

to+N tnp, (то+Nt np) +< зад,."(1р+) тир) + ) таад

Число наборов N определяется интервалом дискретизации цифрового осциллографа тир и временем задержки устройства, преобразующего одиночный радиоимпульс в серию эхоимпульсов т з,д следующим образом

Каждый из этих N наборов позволяет однозначно определить значение частоты заполнения радиоимпульса на соответствующем участке

РазбиениЯ длительнОсти импУльса тиир.

В предлагаемом способе необходима предварительная калибровка измерительной части установки. Для калибровки на вход устройства преобразования радиоимпульса в серию подаются радиоимпульсы с эталонного генератора, частота заполнения которых известна. Изменяя частоту генератора с шагом Л f» во всем рабочем диапазоне частот Л Fp s измеряют амплитуды эхо-импульсов и находят отношения амплитуд эхо-импульсов к амплитуде первого незадержанного импульса, который считается опорным. При этом A f» = k A f<;M, где k— число наблюдаемых эхо-импульсов;

A f >M — требуемая точность определения частоты.

Полученные величины отношений а1э, »...„а эт и соответствующие им значения частоты эталонного генератора f T в виде

k таблиц вводятся в ОЗУ ЭВМ, образуя тем самым область калибровочных данных, Здесь I» А/Ao, где А -амплитуда i-го эхо-импульса, Ао — амплитуда первого, незадержанного импульса серии.

На фиг.2 представлены типичные калибровочные кривые, характеризующие зависимости а ьт от частоты, измеренные для СВЧ-акустической линии задержки на обьемных волнах, Характеристики имеют резкую частотную зависимость и в совокупности позволяют по измеренным для исследуемого радиоимпульса значениям отношений

a i<>M однозначно определить его частоту.

Для определения значения частоты заполнения радиоимпульса на одном из интервалов длительности импульса а"np, соответствующий ему набор из k+1 данных о значении амплитуд эхо-импульсов в моменты времени то+п ир(о+и тпр)+ зад...„(Т о+пт np)+k Таад

1 7 18084 пересчитывают в набор из k отношений значений амплитуд задержанных импульсов в моменты времени (то+и тпр)+ тзад, ° ", (го+и тпр)1к таад к амплитуде первого, незадержанного импульса (момент времени то+и напр), Полученные таким образом значения отношений амплитуд и-ой части первого импульса сеи .и и

РИИа 1иа, СР2иам а Миан СРаВНИВаЮтС Калибровочными кривыми.

Для этого с помощью ЭВМ по программе, разработанной на основе линейного интерполяционного метода, определяют точки пересечения прямых Q I = а " и м (! = 1,2,.", N - 1) с соответствующими калибровочными кривыми. Вследствие немонотонного характера последних для каждой калибровочной кривой получают несколько точек

ПЕРЕСЕЧЕНИЯ fIm, ГДЕ m — ПОРЯДКОВЫЙ НОМЕР точки пересечения, Эти значения можно записать в виде таблицы; 11 12" f1M1 21 22 " 2М2

Ь-1 1fN-1,2„.fN-1, М-1

В каждой строке присутствует по одному значению частоты, наиболее близкому к истинному.

Следующим и основным этапом машинной обработки является выбор истинного значения частоты из полученных наборов значений f1m При составлении программы, позволяющей проводить требуемые вычисления, за основу взято следующее утверждение: частоты, близкие к истинной и выбранные по одной из каждой строки (1), являются величинами более близкими друг к другу, чем другие точки пересечения. Поэтому алгоритм отыскивания искомой величины заключается в следующем, Для каждого элемента, например, первой строки находятся комбинации, по одной от каждой строки (1) с минимальными значениями разности (111- 112), (f1I1 f3I3) (г111-ff4-1IM-1), (2) которые можно рассматривать как компоненты некоторых (N-2) — мерных векторов.

Длина каждого вектора равна ь = 1пп 21р) (и11 Ь11+ ° ° + (fa>

Н ви

Из всей совокупности построенных век5 торов выбирают вектор наименьшей длины, который и содержит частоты, близкие к истинной ff, f2,... fN-1, Отсюда находят среднее значение частоты !

О

f1 + т2 +" ° +fN — 1

N — 1 и погрешность измерения, как стандартное отклонение от среднего

15 ф1 — 1) + (fz — f) +...+ (fN — 1 — f)

1 l

Дпя проверки работоспособности предлагаемого способа были проведены

20 эксперименты на специально созданный установке 3-х см диапазона с акустической линией задержки из рубинового звукопровода. На вход этой линии подавали радиоимпульсы длительностью 0,1-0,5 мкс с

25 различным законом внутриимпульсной модуляции и различной скважностью, Распределение мгновенной частоты исследуемых радиоимпульсов измеряли предлагаемым способом (кружочки) и с помощью перестра30 иваемого высокодобротного (Л f = 5 МГц) резонансного вопновода (крестики), Результаты измерений с точностью до ++ 0,3;ь во всех случаях совпадали между собой, Это иллюстрируется фиг.3, где изображено типичное распределение частоты вдоль импульса, измеренное двумя методами, Погрешность измерений не зависит от скважности исследуемых радиоимпульсов.

Точность измерения закона нелиней40 ной частотной модуляции не зависит от формы исследуемых радиоимпульсов, Формула изобретения

45 Способ определения частоты одиночного СВЧ-радиоимпульса по авт.св.

М 1228034, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения частоты, длительности эхо-импульсов разбивают на временные интервалы и определение отношений амплитуд проводят на каждом временном интервале.

1748084

Редактор H.Ãîðâàò

Заказ 2502 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

japan) Составитель В.Новоселов

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор T.Ïàëèé