Устройство для измерения временного положения импульса

Союз Советскик

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1 1,943634 (6I ) Дополннтельное к авт. свил-ву (51) М. Кл.

GO4 F 10/00 (22) Заявлено 23.09.80 (21) 2982958/18-21 с прнсоеднненнем заявки №

Гееудврстеенный комнтет

СССР пв делам нза4ретеннй н открытнй (23) Прноритет

Опубликовано 15.07.82 Бюллетень № 26

Дата опубликования опнсання 18.07.82 (53) УДК 621.317 (088.8) v rIД.. „. -,"

"1 = И"

-. с, (пkt - ..:. (72) Автор изобретения

В. И. Алексеев щщщ усан ики

Научно-исследовательский инс титут автомат при Томском институте автоматизированных и радиоэлектроники (71 ) За я в н тел ь (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННОРЭ

ПОЛОЖЕ НИЯ ИМПУЛЬСА

Изобретение относится к импульсной технике и может. быть использовано для измерения времени прихода навигационных и других импульсных сигналов, в области систем точного времени для синхрониза-

5 цни сигналов с помошью радиотехнических средств.

Известно устройство для измерения временного положения импульса, содержа- шее последовательно соединенные полосовой фильтр, режекторный фильтр, блок формирования отсчетной точки и регистратор (11.

Однако известное устройство характе- 1 ризуется низкой точностью определения врвмени прихода импульса, так как.оценка временного положения отсчетной точки зависит от вариаций формы поверхностного и отраженного импульсов, обусловленных 20 различными естественными и искусственными дестабилизиру|ошими факторами, от изменения числа н уровня синусоидальных помех.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения временного положения импульса, содержашес последовательно соединенные полосовой фильтр, режекторный фильтр, блок формирования отсчетной точки, регистратор, анализатор знака рассогласования параметров сигнала, накопитель и коммутатор 52) .

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

Цель изобретения — повышение точности измерения эа счет определения

1 времени прихода импульсного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее полосовой фильтр и последовательно cr. åäèíåííûå накопитель и регистратор, введены блок

М363-1 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 10 выход регистратора через имитатор поверхностнот о и отраженного сигналов соединен с вторым входом блока интеграторов, третий вход которого подключен к выходу генератора частот. 15

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для Измерения временного положения импульса; на фиг. 2 и 3 - импульсные диаграммы, поясняюшие его работу.

Устройство содержит (фиг. 1) последовательно соединенные полосовой фильтр 1, 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 (Ь, К ) поиска времени прихода С 6 импульса и приближенное значение времени запаздывания O отраженного импульса относительно поверхностного, параметры алгоритма поиска экстремума функции. В имитатор 6,, 35 имитируюший поверхностный о

5„(+) --K„(Q 4 ) СО51-1 о (1) и отраженный импульс т() 4(."3, 00) cosx0 h-aq) (2) занесены приближенные значения параметров g < и О, частота несушего сигнала 45 (у) . Генератор частот 7 настроен на час0 тоты ++ 4 (K, (л = 1, ..., nt) синусоидальных помех k =есин. В формулах (1) и (2) 1„(цт, t ), т(ц,<-с1ч) огибаюшие импуль ов с параметрами ат 50 и С1, .m- число источников синусоидальных помех, причем Sg(k-9<)= О при

t(Oq.

Сигнал и помеха

1(-Î )=S,(O+S,(t О )+h(<)+E(a), (3) 55 где f () — флуктуационная помеха; и() = X „-йище (во+1(K)4+$„3

1-.1 — сумма синусоидальных помех с неизвестными амплитудами A и фазами

1 1р через приемную антенну поступают на полосовой фильтр 1, где смесь (3) фильтруется от флуктуационной помехи Я(+) и запоминается в блоке 2 памяти 9.

Структура запомненной смеси может быть такой; шум — (сигнал + шум) — шум, т о . есть, в части ячеек памяти содержатся измерения шума, затем измерения смеси сигнала и шума, а на конечном участкеячейки с измеренными значениями шума.

Блок памяти содержит 6 — + ячеек, где — 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 осушествляется поиск момента прихода поверхностного импульсного сигнала при фиксированном значении момента прихода отраженного импульса. Во внешнем цикле осушествляется изменение параметра Q .

B исходном состоянии ячейки блоков памяти 2 очищены, в регистратор 5 заложен алгоритм поиска двухэкстремальной функции, в регистратор 5 занесены интервалы изменения O gp С15К параметра ц ; интервалы изменения Ь н-+ К параметра

С1, в имитатор 6 поверхностного и отраженного импульсов занесены алгоритмы имитации этих импульсов, в генератор частот 7 внесены несушая частота ut/о сигнала, частота фильтруемых помех. Сумматоры блока 3 и накопителя 4 обнулены.

Во включенном состоянии устройства с регистратора 5 на вход блока 2 поступает сигнал 00, а на вход имитатора 6сигнал Qq . Ha вход приемной антенны устройства поступает сумма поверхностного и отраженного импульсов, а также флуктуационных и синусоидальных помех (фиг. 2 а). Смесь сигнала и шума 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 И)о несушего сигнала. Амплитудно-частотная характеристика полосового фильтра 1 представлена на фт. 3. Частично отфильтрованный сигнал поступает на блок 2 памяти, где в

+ 0 ячейках запоминаются значеК H ния выхода полосового фильтра 1.

В этот же момент времени с выхода регистратора 5 на второй вход блока 2 памяти поступает сигнал управления точки отсчета 6g поверхностного импульса, а

5 0436 на вход имитатора 6 поверхностного и отраженного импульсов — сигнал управления точки отсчета 0б отраженного импульса. При этом содержимое 6 ячеек блока 2 памяти начиная с первой, считывается в блоки 3 интеграторов и накопителя 4.

B этот же момент времени в блок 3 интеграторов с генератора 7 частот поступают частоты OV +4 (9 (i = 1,..., ), где %- константа, например, 100, а 10с имитатора 6 — значения сумм поверхностного и отраженного сигналов с единичными амплитудами, вычисленные по формулам (1) и (2), начиная с = О.

Вид сигнала на выходе регистратора 6 15 представлен на фиг. 2 б.

При поступлении этих сигналов в блоке 3 происхорит 2 (w + 1) — кратное интегрирование. Выходными значениями блока 3 являются Hq,(2 (vn + 1)3, zo

2(уй+ )

И2(2 (Ич + 1)), Н5 (2 (ю + 1)2 ,которые подаются на вход накопителя 4.

Здесь формируется сигнал накопления который является значением функции правдоподобия при фиксированных О0 и Ol<, @ a O и подается на регистратор 5, где запоминается. Регистратор 5, не изменяя величину 05, увеличивает значение с на единицу. Новое значение О6 подается

30 на вход блока 2 памяти, при этом значения функции с блока 2 памяти, начиная со второй ячейки, по C + 1 подаются на входы блока 3 интеграторов и накопителя 4.

B этот же момент времени с генератора 7 частот и имитатора 6 на вход блока 3 подаются значения 0U0+ i/Ъ, значения сумм поверхностного и отраженного сигналов с единичными амплитудами, вычисленные по формулам (1) и (2) в Ю точках, начиная с t = О. При этом в блоке 3 вновь

40 вычисляются величины Н (2 (и + 1) 7, И, (2 (vn + 1) 3, И (2 (m + 1Ц (">, а в накопителе 4 — величина 3, которая подается на вход регистратора 5 и запоминается. Такие вычисления при фиксиро4 ванном значении О5 производятся 5- Н раз, при этом в регистраторе 5 накопится t -+н величин 7 . .Значения этих величин при изменении Ñ16 с t до t, представлены на фиг. 2 в. 5

Регистратор 5 находит координаты, т. е. времена двух наибольших значений

3,,запоминает два значения I< и I и соответствующие им два момента времени " и 1 . 5

Затем регистратор 5 по определенному алгоритму, заложенному в него, выбирает

gpyroe значенп . O q, a параметру 00

)4 6 вновь придается значение Е„ . Эти значения С1 и g вновь поступают в имитатор 6 и блок 2 и процесс вычисления значений 1 при фиксированном с 5 повторяется описанным способом, получая другое множество значений ? „., (1 = 1, — 1н ), После этого регистратор 5 квновь находит два наибольших значения и их координаты . Г. 4 т а и запоминает такие значения и 6т- 1., для которых I и наибольшие.

На следующем этапе регистратор 5 вновь подбирает другое значение 0z и вычислительный процесс повторяется до тех пор, пока значение I не станет

1 больше выбранного порога, и за время прихода импульса поверхностного сигнала принимается то значение +, для

Ъ которого I „èìååò наибольшее значение.

На фиг. 2 в показан выход накопителя 4, когда параметр CIg-- -.(, (истинное значение), а параметр измейяется в интервале (ц- ). В моменты времени и .г, соответствующие моментам C прихода 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 — 80дБ, т. е. прп превышении амплитуды помех над амплитудой сигнала на 3,5 — 4 тыс. и знании значений параметров импульса С 2 и 0> с точностью 15 единиц. формула изобретения

Устройство для измерения временного положения импульса, содержащее -полосо5 вой фильтр и последовательно соединенные накопитель и регистратор, о т л и— чаюшеес я тем, что, с цельюповьпиения 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, 7 943634 8 при этом второй выход регистратора че- Источники информации, рез имитатор поверхностного и отражен- принятые во внимание при экспертизе ного сигналов соединен с вторым входом 1. Авторское свидетельство СССР блока интеграторов, третий вход которого № 370578, кл. G 04 F 10/00, 1975. подключен к выходу генератора час- 2. Авторское свидетельство СССР тот. № 576553, кл. G 04 F 10/00, 197,7.

943634

Составитель В. Муляр

Редактор Л. Авраменко Техред A.Aч Корректор M. Коста

Заказ 5 104/52 Тираж 427 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4