Устройство измерения временной задержки

 

О П И С А Н И Е ()943597

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск ик

Социалистические

Реснубнин (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву(22)Заявлено 11;03. 80 (21) 2894546/18-09 (sl)M. Кл. с присоединением заявки Ж— (23) П рноритет

G 01 к 25/00

//Н 04 1, 7/02

9вударстюаы3 кеиктет

CCCP ав аеаеи взебретеввй

i ете ытв»

Опубликовано 15. 07. 82. Бюллетень М 26

Дата опубликования оннсаиня 17,07. 82 (53) УДK 621.394. .662(088.8) (72) Авторы изобретения

В.H. Кочемасов и В. С. Юдин

Всесоюзный заочный электротехнический ин титу%:;Связи (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННОЙ

ЗАДЕРЖКИ

Изобретение относится к технике связи, радиолокации, гидролокации и может быть использовано в приемниках различных радиотехнических систем для измерения временной

5 задержки, определения дальности и выделения синхронизирующих импульсов из смеси полезного сигнала и помех.

Известно устройство измерения временной задержки, содержащее блок преобразования Фурье и блок вычисле" ния задержки, к управляющим входам которых подключены соответственно первый и второй выходы синхронизатооа f1 j.

Однако у .известного устройства недостаточно высокая точность изме рения временной задержки при малых zp 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 соединенные накопитель и блок коррекции входного сигнала, при этом выходы блока преобразования фурье через блок вычисления фазы гармоник сигнала подключен к первому входу блока вычисления задержки, к второму входу которого подключен выход анализатора знака разности фаэ, к входу. которого подключен один из выходов блока вычисления задержки, другой выход которого подключен ко входу накопителя, причем второй выход синхронизатора подключен к управляющим входам блока вычисления фазы гармоник сигна« ла, анализатора знака разности фаэ

3 943597 и накопителя, а дополнительный выход синхронизатора подключен к управляющему входу блока коррекции входного сигнала.

На чертеже представлена структурная схема предложенного устройства.

Устройство измерения временной задержки содержит блок 1 преобразования фурье, блок 2 вычисления фазы гармоник сигнала, синхронизатор 3, 10 блок 4 вычисления задержки, анализатор 5 знака разности фаз, накопитель 6 и блок 7 коррекции входного сигнала.

Устройство измерения временной задержки работает следующим образом, Входной сигнал, представляющий собой смесь импульсов с периодом повторения Т и импульсов помехи, поступает на вход блока 1 преобра- 20 зования Фурье, в котором периодически вычисляются коэффициенты

1 Я-1

Ч = —,1 "., 5 С05 Ul —.Q р,п1 М й-1

Ъ „,—,и по 1 (Ч с последующим их усреднением за

М периодов длительностью Т

1 М-1

%= м собм, (") 25 г где к=0 к-1 с„ = Я..ь

<),=-al Ctq (S) Ь (dk где

М-1 !э >К, 1 > (2) 55

Л г>> =О

N — число дискретов во временном интервале Т Ивс;

4t- интервал дискретизации;

n=0

N-1 - номер выборки во временной области;

:- номер гармоники спектра сигнала S в частной обласп.m 45 ти;

m=0

М-1 — номер наблюдаемого периода,, Эти коэффициенты фурье связаны с комплексной амплитудой К-й гармо50 ники спектра следующим соотношением

С,= С, ехр (- Ч„,), (g) При отсутствии помехи С = С = С

4Я М и для последовательности прямоугольных импульсов длительностью !. и периодом Т

С - ехр (-! Ь 1С„(О), Т/2, г е

C„(o)= T a() e " d<=

-1ц,> т.

Т К

/ Sifl т м) т ф

М амплитуды спектра прямоугольного импульса длительностью Т, центрированного относительно начала координат;

t - искомый временной сдвиг им3 пульса относительно начала координат.

Величина временной задержки связана с круговой частотой К-ой гармоники соотношением = 1 6 =k t «й — < . (7)

ЯЛ

Фъ 1 Ъ 1С учетом того, что д = Ч„-Ч

Можно записать

1 дЦ Р с Q7 — т (8)

ЬЬ Г вт. Т Ъ ! ъ

0Ч =ar C

Подставляя (9) в (8>, получаем т 6 ь„,,1 агCtg — -сц.СФС(" " 1-(4О)

ЬТь1 Clg а„

Заменяя а!,, Ь,),,V> на их среднее значение Й„,, 6, >!>„ получаем

I т Ь„ Ъ>.« а! сЬ -агси(-(и)

Ь7ьФ асс а с-

При наличии помех значения > ь>м> вычисленные для различных К, отличаются друг от друга. По этой причине для нахождения оценки искомого времени задержки в устройстве реализуется алгоритм

Ф 1 т ь ! — С СИ СЪ - —

Г ЬТь 8<

- аг0 0 — „, ()

1с-1

С1 (дающий усреднение значений Т по гармоникам, 943597

Определение искомой задержки в устройстве осуществляется по этой формуле, но с той лишь разницей, что в блоке 2 вычисления фазы гармоник хранятся числа

Т 7Ä

rc6q

Ы Я„

Т а не числа с — ) . Эта особе

Ь

Ь7Ь1 с 1, ность делает необходимым введение в устройство анализатора 5 знака, алгоритм работы которого зависит ат знака разности

Ъм ЬМ ь = — огсз =-с гсЬ

J764 - а 1Я

П ри условии, что ь > О, задержка вычисляется по формуле р " т

Ь е —, 1 — --- д ф с

g ) Уь1 5

МГСПС( ь,„ (qy) с 1с- а при д(0 по формуле ции 7 в соответствии с кодом временной. задержки формирует периодически повторяющиеся импульсы стробы ) с длительностью и периодом Т, временное положение которых соответствует положению периодических импульсов, содержащихся во входном сигнале.

Предложенное устройство обладает н-1О в сравнении с известным более высо-. кой точносТью, так как процесс измерения временной задержки осуществляется на основании фазового спектра и усреднение выполняется по всем гармоническим составляющим сигнала.

Формула изобретения

Т

=)ja, „„ю.

® с (5%Я+о-ctg ="6

0(ф

Знак разности ь определяется в первой части каждого такта анализатором 5 знака по знаковому выходу блока 4 вычисления задержки. Если он отрицательный, то в старший разряд входа блока 4 вычисления задержки записывается единица, а если он положительный - записывается нуль. Во второй части каждого такта число, соответствующее задержке записывается в накопитель б.

Таким образом, результат вычисления в любом случае совпадает с алгоритмом (12 ) . После накопления результатов вычисления по К=2@ гармоникам, на которое требуется К тактов, с выхода накопителя 6 снимается код временной задержки 7 ., Деление записанного в накопителе 6 числа на К осуществляется простым сдвигом на 0 разрядов. Блок коррекУстройство измерения временной» задержки, содержащее блок преобразования Фурье и блок вычисления за" держки, к управляющим входам которых подключены соответственно первый и второй выходы синхронизатора, о т л и ч а ю щ е е с я 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 сигна. ла подключены к первому входу блока вычисления задержки, к второму входу которого подключен выход анализатора

40 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 управляю50 щему входу бло ка коррекции входного сигнала.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. Патент США 4065665, 55 кл. 6 01 R 25/00, 1977 i(прототип).

943597

Заказ 5099/50 Тираж 717

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Составитель 6. Евдокимова

Редактор Л. Авраменко Техред E. Харитончик Корректор ". пуска