RU2003158C1 - Способ определени временной задержки одного псевдослучайного сигнала относительно другого - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано в системах измерени  временных задержек псевдослучайных сигналов. Способ включает выделение из псевдослучайных сигналов колебаний несущих частот , измерение разности фаз между указанными колебани ми, демодул цию псевдослучайных сигналов , измерение ь смеги, вдержки между указанными демодулированными сигналами, при этом значение времени задержки одного псевдослучайного сигнала относительно другого определ ют расчеты путем с использованием результатов измерени  разности фаз между колебани ми тактовых частот, выделенными из демодулированных псевдослучайных сигналов. Сп б имеет повышенную помехоустойчивость 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к радиотехнике и акустике и может быть использовано в системах измерени  временных задержек псевдослучайных радиосигналов, например , в интерферометрах, системах измере- ни  дальности и т.д.

Известен способ определени  временной задержки одного радиосигнала относи- тельно другого, заключающийс  в выделении колебаний несущих частот и из- мерении разности фаз между этими колебани ми .

Недостатком этого способа  вл етс  ,(й циапазон измер емых времен задер- ; ж is з неоднозначного соответстви  разностью фаз и временем задержки одного радиосигнала относительно другого.

Известен способ определени  времени задержки одного радиосигнала относительно другого, заключающийс  в демодул ции псевдослучайных радиосигналов и измерении времени задержки одного демодулиро- ваиного псевдослучайного радиосигнала относительно другого.

Недостатком этого способа  вл етс  низка  точность измерени  при малом пе- о /юде псевдослучайной последовательности и больша  сложность реализации при большом периоде псевдослучайной последовательности ,

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  способ определени  задержки одного псевдослучайного радиосигнала относительно другого, заключающийс  в выделении из псевдослу- чайных радиосигналов колебаний несущих частот, измерении разности фаз между колебани ми несущих частот, демодул ции псевдослучайных радиосигналов, измерении времени задержки одного-демодулиро- ванного псевдослучайного радиосигнала относительно другого м определении искомой временной задержки по результатам этих измерений,

Недостатком этого способа  вл етс  его низка  помехоустойчивость,

Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости .

Эта цель достигаетс  тем, что согласно способу определени  временной задержки одного псевдослучайного радиосигнала относительно другого, заключающемус  в выделении из псевдослучайных радиосигналов колебаний несущих частот, измере- нии разности фаз между выделенными колебани ми несущих частот, демодул ции псевдослучайных радиосигналов, измерении времени задержки одного демодулиро- аанного псевдослучайного радиосигнала

относительно другого и нахождении времени задержки одного псевдослучайного радиосигнала относительно другого с помощью величины to, определ емой по формуле to Ko/fo + ро/(2 fo), где К0 - целое число, fo - значение несущих частот, а ро значение измеренной разности фаз между выделенными колебани ми несущих частот, осуществл ют выделение колебаний тактовых частот из демодулированных псевдослучайных радиосигналов и измерение разности фаз между выделенными колебани ми тактовых частот, при этом число К0 выбирают таким, что значени  to и tr, где гг

-КтАт + рт/(2л fr), где Кт - целое число, гг - значение тактовых частот и (р - значение измеренной разности фаз между выделенными колебани ми тактовых частот, удовлетвор ют неравенству I to - ty I DT, где От

-абсолютна  точность определени  величины tr. причем число Кт выбираетс  таким, что значени  tn и tT, где tn - значение измеренного времени задержки одного демодулиро- ванного псевдослучайного радиосигнала относительно другого, удовлетвор ют неравенству Itn - trl Dn, где On - абсолютна  точность измерени  величины tn.

Блок-схема устройства, реализующего предложенный способ, изображена на чертеже .

Устройство содержит блоки 1 и 2 выделени  колебаний несущих частот, демодул торы 3 и 4, входы которых объединены с входами блоков 1 и 2, блоки 5 и 6 выделени  колебаний тактовых частот, входы которых подключены к выходам демодул торов 3 и 4, блоки 7 и 8 слежени  за периодом псевдослучайных последовательностей, фазовращатели 9 и 10, фазовые детекторы 11 и 12, измеритель 13 задержки между сигналами, входы которого подключены к выходам блоков 7 и 8, и блок 14 обработки результатов, к входам которого подключены выходы фазовых детекторов 11 и 12 и измерител  13. Входы блоков 7 и 8 подключены к выходам демодул торов 3 и 4, входы фазового детектора 11 соединены с выходами блока 2 непосредственно и блока 1 через фазовращатель 9, входы фазового детектора 12 подключены к выходам блока 6 непосредственно и блока 5 через фазовращатель 10.

Устройство работает следующим образом .

На входы демодул торов 3 и 4 поступают псевдослучайные радиосигналы, временную задержку между которыми определ ют предложенным способом. Псевдослучайные радиосигналы могут быть,

например, фазоманипулированными сигналами с модулирующей функцией в виде М-по- следовательности. При этом анализируемые радиосигналы когерентны и  вл ютс , например , один - зондирующим радиосигналом , другой - отраженным.

, Блоки 1 и 2 выделени  колебаний несущих частот формируют на своих выходах монохроматические колебани  несущих частот входных радиосигналов. Демодул торы 3 и 4 демодулируют фазоманипулированные сигналы и на их выходах формируютс  видеосигналы типа М-последовательности. Блоки 7 и 8 слежени  за периодом псевдослучайных последовательностей осуществл ют синхронизацию опорных генераторов, вход щих в блоки 7 и 8, с входными видеопоследовательност ми по их циклу. В результате на выходах блоков 7 и 8 формируютс  импульсы с периодом демодулированных М-последова- тепьностей и временными положени ми, совпадающими с началами демодулированных М-последовательностей. Блоки 5 и 6 выделени  колебани  тактовых частот формируют на своих выходах монохроматические колебани  с тактовыми частотами ц 5модулированных М-последовательностей Фазовые детекторы 11 и 12 формируют на своих выходах потенциалы, пропорциональные разност м фаз между колебани ми несущих частот, и между колебани ми тактовых частот, соответственно. Фазовращатели 9 и 10 предназначены дл  компенсации разброса фазовых сдвигов сигналов в блоках 1, 2, 5 и 6.

Таким образом, на выходе фазового детектора 11 образуетс  посто нное напр жение , пропорциональное величине у70 2л:то to - 2  К.о. Число К0 определ ет целое число периодов колебани  несущей частот oi f0, укладывающихс  в интервале to. Аналогично на выходе фазового детектора 12 образуетс  посто нное напр жение пропорциональное величине 2л fT tr - 2 лКт. Число Кт определ ет число целых периодов колебаний тактовой частот fr, укладывающихс  в интервале tr.

В результате на блок 14 обработки данных поступают результаты грубого измерени  (tn) временной задержки одного псевдослучайного радиосигнала с абсолютной точностью, равной Dn (с выхода измерител  13), результаты измерени  величины to со средней абсолютной точностью, равной DT (с выхода фазового детектора 12), и результаты измерени  величины to с высокой абсолютной точностью, равной D0 (с выхода фазового детектора 11) Тем самым реализуетс  многошкальный способ измерени 

временной задержки одного псевдослучайного радиосигнала относительно другого. При этом абсолютна  точность D0 измерени  задержки определ етс  точностью измерени  величины, а диапазон однозначности измерени  задержки определ етс  периодом М-последовательности, Результат измерени  величины необходим дл  правильной стыковки грубой и точной шкал измерени 

величины to. Блок 14 обработки осуществл ет стыковку шкал и выдает окончательный результат измерени . Стыковка шкал осуществл етс  посредством нахождени  чисел Ко и Кт по следующему алгоритму:

пусть а {tn/Тт}, где {. } - дробна  часть числа, сто щего в скобках, Тт 1/fi и тт /Я/2( тт), тогда:

а) при Dn а TT-Dn Кт tn/TT, где .

- цела  часть числа, сто щего в скобках:

б) при а Dn и тт a+Dn Кт tn/TT ; в) TT a+TT-Dn KT tn/Tl -1;

г)приа Тт-Опи Тт а+Оп-тт KT tn/TT} -1; д) при а Тт-Dn и ту a-Dn Кт tn/TT.

Аналогично, если обозначить Т0 1/fc, Г0 р0/2(ж f0) и b {tt/To}, то:

а)при DT b T0-DT Ко ti/Tol:

б)при b DT и г0 b+DT Ко tr/To ;

в)при b DT и г0 Ь+То-От Ко тт/То -1; г) при b То-От м TO b+Dr-To Ко гт/То +1 ;

д) при b То-От и То b-DT Ко tr/To.

Достигаемый результат при использо- вании предложенного способа заключаетс  в том, что погиехоустомчмвость многошкального измерени  временной задержки одного псевдослучайного радиосигнала относительно другого (определ ема  как требуемое отношение сигнал/шум на входе измерител  при заданной точности измерени ) определ етс  квадратом отношени  частоты , на которой измер етс  временна  задержка по шкале со средней точностью к тактовой частоте псевдослучайного сигнала , В известном способе это отношение дол- жно быть достаточно большим (обычно пор дка 5-10). В предложенном же способе это отношение равно 1. Таким образом, выигоыш в помехоустойчивости составл ет 14-20 дБ.

ьлоки 1 и 2 могут быть реализованы, например, с помощью системы синхронизации Ксстаса. блоки 5 и 6 - в виде системы тамовой (посимвольной) синхронизации М- последовательности, блоки 7 и 8 - в виде свод щего фильтра М-последовательности с детектором начала М-пос едовательно- сти, а измеритель 13 - в виде измерител  временного интервала. Блок 14 обработки

0

может представл ть собой цифровой индикатор или спецвычислитель. (56) Пестр ков В.Б. Фазовые радиотехнические системы. М., Советское радио, 1968, с.22-30.

Основы радиоуправлени . /Под ред. В.А.Вейцел  и В.Н.Типугина, М.: Советское радио, 1973, с.155-160.

Космические траекторные измерени . /Под ред. В.А.Агаджанова и др., М.; Советское радио, 1969, с.477-480.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕННОЙ ЗАДЕРЖКИ ОДНОГО ПСЕВДОСЛУЧАЙНОГО СИГНАЛА ОТНОСИТЕЛЬНО ДПУГОГО. включающий выделение из ,сс, ;;ос учайных сигналов колебаний не- .. частот, измерение разности фаз клду выделенными колебани ми несу- л.; мое го г, демодул цию псевдослучэй- , Л.. сигналов, измерение времени j..-Аьржки одного демодулированного леев- ло пча лного сигнала относительно друго- , j и определение значени  времени ,о.. t- одного псевдослучайного сигнале шносигельно другого с использованием oi оженил

   Ко , Jo

   to - -f- +

   о 2л fо .де и - значение несущих частот;

   Jo - значение разности фаз между коле-

   бани ми несущих частот; Ко - целое число, отличающийс  тем, что, с целью повыше

   ни  помехоустойчивости, осуществл ют выделение колебаний тактовых частот из демодулированных псевдослучайных сигналов и измерение разности фаз между выделенными колебани ми тактовых частот , число Ко выбирают удовлетвор ющим условию

   Ito-trl От ,

   где tT Ј + 2FV

   fm - значение тактовых частот; Jo - значение разности фаз между колебани ми тактовых частот; Кт - целое число; Dm - абсолютна  точность определени 

   величины tm,

   а число Km выбирают удовлетвор ющим условию

   Itn-trl Dn,

   где tn - значение времени задержки одного демодулированного псевдослучайного сигнала относительно другого;

   Dn - абсолютна  точность измерени  величины tn.