RU1840911C

RU1840911C - Device for automatic measurement of pulse duration

Info

Publication number: RU1840911C
Application number: SU2247085/07A
Authority: RU
Inventors: Валентина Павловна Кудерская; Борис Юлианович Тука; Станислав Константинович Черныш
Original assignee: Государственное Предприятие "Научно-Исследовательский Институт "Квант"
Priority date: 1978-11-23
Filing date: 1978-11-23
Publication date: 2014-09-20

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.

SUBSTANCE: device includes series-connected receiver, the input of which is the input of the device, a gate generator, a resolving unit, the second input of which is connected to the output of a count pulse generator and a pulse duration metre. The device also includes, connected to the second output of the receiver in series, a signal strength measuring unit, a threshold device, a flip-flop unit, an additional resolving unit, a correction pulse duration metre and an adder, wherein the second input of the additional resolving unit is connected to the second output of the count pulse generator, and the output of the pulse duration metre is connected to the second input of the adder, the input of which is the output of the device.

EFFECT: high accuracy of measuring pulse duration in a wide dynamic range.

2 dwg

Description

Предлагаемое устройство относится к области радиолокации и может быть использовано в системах радиотехнической разведки, а также пассивного обнаружения и целеуказания.The proposed device relates to the field of radar and can be used in systems of electronic intelligence, as well as passive detection and target designation.

При работе систем радиотехнической разведки либо пассивных систем обнаружения и целеуказания в условиях сложного радиолокационного поля для определения количества разведуемых источников излучения и их координат необходимо выполнить разделение (селекцию) принимаемого потока сигналов на последовательности импульсов по принадлежности к отдельным РЛС с последующим отождествлением (идентификацией) выделенных последовательностей на различных циклах частотного и пространственного поисков.When radio intelligence systems or passive detection and target designation systems are operating in a complex radar field, to determine the number of radiation sources to be reconnoitered and their coordinates, it is necessary to separate (select) the received signal stream into pulse sequences by belonging to individual radars with subsequent identification (identification) of the selected sequences on various cycles of frequency and spatial searches.

Измеритель длительности импульсов, содержащий логарифмический усилитель и ограничитель импульсов по основанию, отличающийся тем, что с целью исключения ошибок измерения, обусловленных изменением формы импульсов при прохождении их через логарифмический усилитель, в нем применена схема запрета и зарядно-разрядный каскад, причем один из входов схемы запрета соединен с ограничителем, второй вход связан с выходом зарядно-разрядного каскада, а вход последнего включен параллельно со входом ограничителя.The pulse duration meter containing a logarithmic amplifier and a pulse limiter on the base, characterized in that in order to eliminate measurement errors caused by the change in the shape of the pulses when passing through the logarithmic amplifier, it uses a prohibition circuit and a charge-discharge cascade, and one of the circuit inputs prohibition is connected to the limiter, the second input is connected to the output of the charge-discharge stage, and the input of the latter is connected in parallel with the input of the limiter.

В литературе описано устройство измерения длительности импульса (см. книгу В. Дулевича "Теоретические основы радиотехники", М., 1964, стр.355). Схема устройства включает счетчик импульсов с управляющими каскадами, устройство считывания, устройство выдачи длительности в память ЦВМ.The literature describes a device for measuring the pulse duration (see the book by V. Dulevich "Theoretical Foundations of Radio Engineering", Moscow, 1964, p. 355). The device circuit includes a pulse counter with control stages, a reader, a device for issuing a duration to a digital computer memory.

Наиболее близким по технической сути и поэтому выбранным в качестве прототипа является устройство измерения длительности импульса, реализованное в изделии "Титанит", ГК1.640.001.The closest in technical essence and therefore selected as a prototype is a device for measuring the pulse duration, implemented in the product "Titanite", GK1.640.001.

Устройство-прототип состоит из последовательно соединенных приемного устройства, генератора строба, блока разрешения, счетчика длительности импульса, ко второму входу блока разрешения подключен генератор счетных импульсов. Входом устройства является вход приемного устройства, выходом - выход счетчика длительности импульса.The prototype device consists of a series-connected receiving device, a strobe generator, a resolution block, a pulse duration counter, and a counter pulse generator connected to the second input of the resolution block. The input of the device is the input of the receiving device, the output is the output of the pulse duration counter.

Устройство-прототип работает следующим образом.The prototype device operates as follows.

В момент обнаружения очередного сигнала, по переднему фронту которого вырабатывается стартовый импульс, генератор строба формирует импульс, открывающий схему разрешения, в этот момент с генератора счетных импульсов через блок разрешения импульсы поступают на счетчик длительности импульсов. В момент окончания принятого импульса (по заднему фронту импульса) формируется импульс, запирающий схему разрешения. Время накопления импульсов генератора счетных импульсов пропорционально длительности принятого импульса.At the moment of detecting the next signal, on the leading edge of which a start pulse is generated, the strobe generator generates a pulse that opens the resolution circuit, at this moment the pulses from the counter pulse generator through the resolution block arrive at the pulse duration counter. At the end of the received impulse (on the trailing edge of the impulse), an impulse is formed that locks the resolution circuit. The accumulation time of the pulses of the counter pulse generator is proportional to the duration of the received pulse.

Содержимое счетчика длительности импульса по сигналу считывания поступает на выход схемы, после чего счетчик обнуляется и схема готова к измерению длительности следующего импульса.The contents of the pulse duration counter by the read signal are fed to the output of the circuit, after which the counter is reset to zero and the circuit is ready to measure the duration of the next pulse.

Недостаток данного устройства заключается в низкой точности определения длительности импульса при условии работы устройства в широком динамическом диапазоне амплитуд импульсов.The disadvantage of this device is the low accuracy of determining the pulse duration, provided the device operates in a wide dynamic range of pulse amplitudes.

На точность измерения длительности импульсов влияет динамический диапазон принимаемых сигналов. На входе пассивных систем, работающих в условиях дальнего тропосферного распространения (ДТР) радиоволн с учетом возможного приема последовательностей сигналов разведуемых источников, излученных как по главному, так и по боковым лепесткам диаграммы направленности (ДН) антенн радиолокационных станций (РЛС), уровень сигналов может колебаться в пределах 40…50 (дБ). Это приводит к появлению как случайных, так и постоянных изменений длительности принимаемых импульсов в динамическом диапазоне изменения уровня принимаемых сигналов, так, например, при увеличении мощности сигналов от уровня реальной чувствительности на 40…50 дБ длительность импульса изменяется в пределах от -0,7 мкс до +1,5 мкс.The accuracy of the measurement of the pulse duration is affected by the dynamic range of the received signals. At the input of passive systems operating in the conditions of long-range tropospheric propagation (DTR) of radio waves, taking into account the possible reception of sequences of signals of reconnoitered sources emitted from both the main and side lobes of the radiation pattern of the antennas of radar stations, the signal level can fluctuate within 40 ... 50 (dB). This leads to the appearance of both random and constant changes in the duration of the received pulses in the dynamic range of the level of the received signals, for example, when the signal power increases from the level of real sensitivity by 40 ... 50 dB, the pulse duration varies from -0.7 μs up to +1.5 μs.

Ошибки измерения длительности импульсов влияют на статистические характеристики селекции и идентификации. При селекции разведуемых источников с перестраиваемой в больших пределах (200…300 МГц) случайным образом несущей частотой от импульса к импульсу уровень амплитуды сигналов, образующих последовательность, имеет распределение, близкое к закону Рэлея, со значением среднеквадратического отклонения, равным 7 дБ, и временем корреляции значительно меньше временных интервалов между импульсами из-за наличия частотной избирательности быстрых флуктуаций при ДТР радиоволн (Введенский Б.А. и др. Дальнее тропосферное распространение ультракоротких радиоволн. Изд. "Советское радио", 1965). В связи с этим при выборе строба селекции по длительности импульсов необходимо учитывать не только случайные ошибки системы измерения, но также и постоянное смещение за счет изменения уровня принимаемых сигналов разведуемых РЛС.Errors in measuring pulse duration affect the statistical characteristics of selection and identification. When selecting reconnoitered sources with a tunable random frequency (200 ... 300 MHz) carrier frequency from pulse to pulse, the amplitude level of the signals forming the sequence has a distribution close to Rayleigh law with a standard deviation of 7 dB and a correlation time significantly shorter time intervals between pulses due to the presence of the frequency selectivity of fast fluctuations in DDR radio waves (Vvedensky B.A. et al. Long-range tropospheric propagation of ultrashort p radio wave. Publishing house "Soviet Radio", 1965). In this regard, when choosing a selection gate for the duration of pulses, it is necessary to take into account not only random errors of the measurement system, but also a constant bias due to a change in the level of received signals from reconnaissance radars.

Это обуславливает необходимость расширения строба по длительности импульсов до величины порядка ±1,5 мкс, что в свою очередь не позволяет разделить однотипные источники излучения, длительность импульсов которых отличается менее чем на 1,5 мкс.This necessitates the expansion of the strobe in pulse duration to a value of the order of ± 1.5 μs, which in turn does not allow to separate the same type of radiation sources, the pulse duration of which differs by less than 1.5 μs.

Целью данного изобретения является увеличение точности измерения длительности импульса при работе устройства в широком динамическом диапазоне амплитуд импульсов, что позволяет уменьшить величину строба по длительности, а следовательно, улучшить характеристики селекции и идентификации.The aim of this invention is to increase the accuracy of measuring the pulse duration during operation of the device in a wide dynamic range of pulse amplitudes, which allows to reduce the strobe value in duration, and therefore, to improve the characteristics of selection and identification.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство автоматического измерения длительности импульса, содержащее последовательно соединенные приемное устройство, вход которого является входом устройства, генератор строба, блок разрешения, счетчик длительности импульса; и ко второму входу блока разрешения подключен выход генератора счетных импульсов,This goal is achieved by the fact that in the known device for automatic measurement of pulse duration, containing a series-connected receiving device, the input of which is the input of the device, a strobe generator, a resolution unit, a pulse duration counter; and the output of the counter pulse generator is connected to the second input of the resolution block,

дополнительно к выходу приемного устройства подключены последовательно соединенные блок измерения уровня сигнала, пороговое устройство, блок триггеров, дополнительный блок разрешения, счетчик длительности импульса коррекции и сумматор, при этом второй вход дополнительного блока разрешения соединен со вторым выходом генератора счетных импульсов, а выход счетчика длительности импульса соединен со вторым входом сумматора, выход которого является выходом устройства.in addition to the output of the receiving device, a signal level measuring unit, a threshold device, a trigger unit, an additional resolution unit, a correction pulse duration counter and an adder are connected in series, while the second input of the additional resolution block is connected to the second output of the counting pulse generator, and the output of the pulse duration counter connected to the second input of the adder, the output of which is the output of the device.

Такое построение устройства позволяет за счет введения блока измерения уровня сигнала, порогового устройства, блока триггеров, дополнительного блока разрешения, счетчика длительности импульса коррекции, сумматора скорректировать величину длительности импульса в зависимости от уровня сигнала в широком динамическом диапазоне, что повышает вероятность правильной идентификации Рправ. и уменьшает вероятность ложных тревог Рл.т.Such a construction of the device allows, due to the introduction of a signal level measuring unit, a threshold device, a trigger unit, an additional resolution unit, a correction pulse duration counter, an adder, to adjust the value of the pulse duration depending on the signal level in a wide dynamic range, which increases the likelihood of correct identification of the RRP. and reduces the likelihood of false alarms

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - полученные путем статистического моделирования зависимости Рл.т. от дальности до источников излучения при наличии в зоне обзора трех однотипных источников излучения.In Fig.1 shows a block diagram of the proposed device, in Fig.2 - obtained by statistical modeling of the dependence Rl.t. from the range to the radiation sources in the presence in the field of view of three of the same type of radiation sources.

Предлагаемое устройство (фиг.1) состоит из последовательно соединенных приемного устройства 1, генератора строба 2, блока разрешения 3, счетчика длительности импульса 4, выход генератора счетных импульсов 5 подключен ко второму входу блока разрешения 3, ко второму входу приемного устройства 1 подключены последовательно соединенные блок измерения уровня сигнала 6, пороговое устройство 7, блок триггеров 8, дополнительный блок разрешения 9, счетчик длительности импульса коррекции 10 и сумматор 11, при этом второй вход дополнительного блока разрешения 9 соединен со вторым выходом генератора счетных импульсов 5, а выход счетчика длительности импульса 4 соединен со вторым входом сумматора 11. Выход сумматора 11 является выходом устройства.The proposed device (Fig. 1) consists of a series-connected receiving device 1, a strobe generator 2, a resolution block 3, a pulse duration counter 4, the output of a counting pulse generator 5 is connected to the second input of the resolution block 3, and series-connected to the second input of the receiving device 1 a signal level measuring unit 6, a threshold device 7, a trigger unit 8, an additional resolution unit 9, a correction pulse duration counter 10 and an adder 11, while the second input of the additional resolution unit Nia 9 is connected to the second output count pulse generator 5 and the output pulse duration counter 4 is connected to the second input of the adder 11. The output of adder 11 is an output device.

Устройство автоматического измерения длительности импульсов работает следующим образом.A device for automatically measuring the pulse duration works as follows.

В момент обнаружения приемным устройством 1 очередного сигнала, по переднему фронту которого вырабатывается стартовый импульс, генератор строба 2 формирует широкий строб, рассчитанный на измерение максимальной длительности импульса (τ_max), импульс строба открывает блок разрешения 3. При этом импульсы от генератора счетных импульсов 5, частота следования которых выбирается в зависимости от необходимой точности измерения длительности импульса, поступают на счетчик длительности импульса 4, разрядность которого равна $\log_{2} \frac{τ_{\max}}{T}$

, где Т - период повторения (следования) импульсов генератора счетных импульсов 5.When the receiving device 1 detects the next signal along the leading edge of which a start pulse is generated, the strobe generator 2 forms a wide strobe, designed to measure the maximum pulse duration (τ _max ), the strobe pulse opens the resolution block 3. In this case, the pulses from the counting pulse generator 5 , the repetition rate of which is selected depending on the required accuracy of the measurement of the pulse duration, is fed to the pulse duration counter 4, the width of which is equal to

\log_{2} \frac{τ_{\max}}{T}

where T is the period of repetition (following) of the pulses of the generator of the counting pulses 5.

В момент окончания длительности принятого импульса формируется сигнал запирания блока разрешения 3. Время накопления импульсов генератора счетных импульсов 5 пропорционально длительности принятого импульса.At the end of the duration of the received pulse, a blocking signal of the permission block 3 is generated. The accumulation time of the pulses of the counter pulse generator 5 is proportional to the duration of the received pulse.

Принятый импульс поступает также в блок измерения уровня сигнала, откуда измеренное значение мощности поступает на пороговое устройство 7, которое вырабатывает в зависимости от принятого уровня сигнала импульс строба, открывающий в блоке триггеров 8 один из триггеров, рассчитанный на определенную длительность переброса. Импульс с блока триггеров 8 открывает дополнительную схему разрешения 9, импульсы от генератора счетных импульсов поступают на счетчик длительности импульса коррекции 10, разрядность которого равна $\log_{2} \frac{τ_{к о р}}{T}$

, где τ_кор - длительность импульса коррекции, при этом τ_кор<<τ_max, Т - период повторения импульсов генератора счетных импульсов 5.The received pulse also arrives at the signal level measuring unit, from where the measured power value is supplied to the threshold device 7, which generates a strobe pulse depending on the received signal level, which opens one of the triggers in the trigger unit 8, designed for a certain duration of the transfer. The pulse from the trigger block 8 opens an additional resolution circuit 9, the pulses from the counting pulse generator are fed to the counter of the correction pulse duration 10, the width of which is equal to

\log_{2} \frac{τ_{to about R}}{T}

, where τ _cor is the duration of the correction pulse, while τ _cor << τ _max , T is the pulse repetition period of the counting pulse generator 5.

Значение мощности импульса влияет на длительность импульса, а именно, при больших значениях мощности длительность импульса увеличивается, а при малых значениях - уменьшается, значение длительности импульса коррекции поступает в прямом либо дополнительном коде на второй вход сумматора 11, где происходит суммирование значения длительности импульса, считанное по сигналу считывания со счетчика длительности импульса 4, и значение длительности импульса коррекции. После считывания содержимого сумматора счетчик длительности импульса 4 и сумматор 11 обнуляются и схема готова к приему последующих сигналов.The value of the pulse power affects the duration of the pulse, namely, for large values of power, the pulse duration increases, and for small values it decreases, the value of the duration of the correction pulse arrives in direct or additional code on the second input of the adder 11, where the sum of the pulse duration reads by the read signal from the counter of the pulse duration 4, and the value of the duration of the correction pulse. After reading the contents of the adder, the pulse duration counter 4 and the adder 11 are reset and the circuit is ready to receive subsequent signals.

Введение предлагаемого устройства автоматического измерения длительности импульса в зависимости от мощности позволяет выбрать стробы по длительности импульсов порядка 0,6…0,7 мкс.The introduction of the proposed device for automatic measurement of pulse duration depending on the power allows you to select the strobes by pulse duration of the order of 0.6 ... 0.7 μs.

Результаты статистического моделирования работы предлагаемого устройства подтвердили его эффективность.The results of statistical modeling of the proposed device confirmed its effectiveness.

Моделирование проводилось на ЦВМ "БЭСМ-6", моделировалась работа данного устройства при работе системы в условиях ДТР радиоволн. При этом в зоне обзора станции пассивного целеуказания находились три однотипных источника излучения, отличающихся по длительности импульсов на 1 мкс.The simulation was carried out on a computer "BESM-6", simulated the operation of this device when the system is in conditions of DDR radio waves. At the same time, in the field of view of the passive target designation station were three of the same type of radiation source, differing in pulse duration by 1 μs.

Данные моделирования приведены на фиг.2. Для сравнения там же приведена кривая, полученная при моделировании работы устройства-прототипа в аналогичных условиях.The simulation data are shown in figure 2. For comparison, there is also a curve obtained when simulating the operation of the prototype device in similar conditions.

По оси абсцисс отложены значения вероятности ложных тревог Рл.т.; по оси ординат - дальность Д до источников излучения.The abscissa axis shows the values of the probability of false alarms Рл.т .; along the ordinate axis - the distance D to the radiation sources.

Кривая 1 характеризует работу предлагаемого устройства и представляет зависимость Рл.т. от Д при стробе по длительности импульсов, равном ±0,5 мкс; для сравнения приведена кривая 2, характеризующая работу устройства-прототипа при стробе по длительности импульсов, равном ±1,5 мкс.Curve 1 characterizes the operation of the proposed device and represents the dependence Rl.t. from D at the gate by pulse duration equal to ± 0.5 μs; curve 2 is shown for comparison, which characterizes the operation of the prototype device with a strobe with a pulse duration of ± 1.5 μs.

Как видно из графиков, использование предлагаемого устройства автоматического измерения длительности импульсов позволяет уменьшить вероятность образования ложных тревог Рл.т. с величины 0,34 до 0,03 при Д=50 км.As can be seen from the graphs, the use of the proposed device for automatic measurement of pulse duration can reduce the likelihood of false alarms Rl.t. from a value of 0.34 to 0.03 at D = 50 km.

При этом усложнение аппаратуры не превышает 5…10%.Moreover, the complexity of the equipment does not exceed 5 ... 10%.

Claims

A device for automatically measuring the pulse duration, comprising a receiver connected in series, the input of which is the input of the device, a strobe generator, a rarefaction unit, the second input of which is connected to the output of the counter pulse generator, and a pulse duration counter, characterized in that, in order to increase the accuracy of measuring the duration pulse in a wide dynamic range of the device’s operation; serially connected blocks connected to the second output of the receiving device are introduced into it signal level measurements, threshold device, trigger block, additional resolution block, correction pulse duration counter and adder, while the second input of the additional resolution block is connected to the second output of the counting pulse generator, and the duration counter output is connected to the second adder input, the cocking of which is the output devices.