RU2609438C1 - Coherent pulsed radio signals phase meter - Google Patents

Coherent pulsed radio signals phase meter Download PDF

Info

Publication number
RU2609438C1
RU2609438C1 RU2015142321A RU2015142321A RU2609438C1 RU 2609438 C1 RU2609438 C1 RU 2609438C1 RU 2015142321 A RU2015142321 A RU 2015142321A RU 2015142321 A RU2015142321 A RU 2015142321A RU 2609438 C1 RU2609438 C1 RU 2609438C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
block
additional
inputs
outputs
Prior art date
Application number
RU2015142321A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Иванович Попов
Виктор Андреевич Котов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority to RU2015142321A priority Critical patent/RU2609438C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2609438C1 publication Critical patent/RU2609438C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment and intended for Doppler phases shifts (object radial velocity) measuring of not equidistant coherent-pulse radio signals on background of noise; can be used in radio-locating and navigation systems for of aircraft Doppler velocities unambiguous measurement. Coherent pulsed radio signals phase meter contains delay unit, complex conjugation unit, complex multiplication unit, averaging unit, phase computation unit, a switch, unit for calculating module, threshold unit, memory unit, clock generator, first and second two-channel switches, additional averaging unit, a control unit, additional delay unit, additional complex conjugation unit, additional complex multiplication unit, additional multiplier and additional memory unit, implementing initial readings inter-period processing for moving object Doppler (radial) speed unambiguous measurement.
EFFECT: technical result consists in possibility to receive required range of unambiguously measured Doppler speeds while keeping unambiguous distance measurement.
1 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения доплеровских сдвигов фаз (радиальной скорости объекта) неэквидистантных когерентно-импульсных радиосигналов на фоне шума; может быть использовано в радиолокационных и навигационных системах для однозначного измерения доплеровской скорости летательных аппаратов.The invention relates to measuring technique and is intended for measuring Doppler phase shifts (radial velocity of an object) of non-equidistant coherent-pulse radio signals against a background of noise; It can be used in radar and navigation systems for unambiguous measurement of the Doppler speed of aircraft.

Известен фазометр среднего значения сдвига фазы [1], содержащий последовательно соединенные фазометр мгновенного значения, блок памяти, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом фазометра мгновенного значения, блок свертки, тригонометрический преобразователь, два выхода которого соединены с двумя одинаковыми каналами, состоящими из последовательно соединенных перемножителя и блока усреднения, выходы блока усреднения каждого канала соединены с соответствующими входами блока вычисления фазы, вторые входы перемножителя через блок вычисления модуля соединены с входом фазометра мгновенного значения, являющимся входом устройства. Однако это устройство из-за двойного тригонометрического преобразования обладает большой аппаратурной погрешностью, имеет малые пределы измерения фазы [-π/2, π/2].Known phase meter of the average value of the phase shift [1], containing serially connected phase meter of instantaneous value, a memory unit, a subtraction unit, the second input of which is connected to the output of the phase meter of instantaneous value, a convolution unit, a trigonometric converter, two outputs of which are connected to two identical channels consisting of connected in series multiplier and averaging unit, the outputs of the averaging unit of each channel are connected to the corresponding inputs of the phase calculation unit, the second inputs of the multiplier h Through the module calculation unit, they are connected to the input of the instantaneous phase meter, which is the input of the device. However, due to the double trigonometric transformation, this device has a large hardware error, has small limits of phase measurement [-π / 2, π / 2].

Известен также фазометр [2], содержащий два сумматора, входы которых являются входами фазометра, к ним также подключены детекторы огибающих, выходы сумматоров соединены через последовательно включенные усилители с автоматической регулировкой усиления (АРУ), линии задержки и ключи со вторыми входами сумматоров, вторые входы ключей соединены с выходами детекторов огибающих, а вторые входы усилителей с АРУ подключены к выходам источника опорных напряжений, выходы сумматоров соединены с входами смесителей, выходы которых через последовательно соединенные фильтры нижних частот и избирательные усилители подключены к входам фазоиндикатора, выход одного из фильтров нижних частот соединен с входом системы фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), выходы которой соединены со вторыми входами смесителей. Однако данное устройство имеет низкую точность измерения и, кроме того, из-за наличия в нем ФАПЧ обладает повышенной инерционностью.Also known is a phase meter [2], which contains two adders, the inputs of which are inputs of the phase meter, envelope detectors are also connected to them, the outputs of the adders are connected through series-connected amplifiers with automatic gain control (AGC), delay lines and switches with second inputs of adders, second inputs keys are connected to the outputs of the envelope detectors, and the second inputs of the amplifiers with AGC are connected to the outputs of the reference voltage source, the outputs of the adders are connected to the inputs of the mixers, the outputs of which through no connected low-pass filters and selective amplifiers are connected to Phase monitor inputs, one output of the lowpass filter connected to the input of the phase locked loop (PLL) whose outputs are connected to second inputs of mixers. However, this device has a low measurement accuracy and, in addition, due to the presence of a PLL in it, it has increased inertia.

Наиболее близким к изобретению является фазометр доплеровского сдвига фазы когерентно-импульсных радиосигналов [3], выбранный в качестве прототипа, содержащий блок задержки, выходы которого соединены с входами блока комплексного сопряжения (на основе инвертора), выходы блока комплексного сопряжения соединены с первыми входами блока комплексного умножения, вторые входы которого объединены с входами блока задержки, являющимися входами фазометра, а также блок усреднения, блок вычисления модуля и блок вычисления фазы, выход которого соединен с первым входом блока коррекции пределов измерения, входы блока вычисления фазы соединены со вторыми входами блока коррекции пределов измерения, выход блока коррекции пределов измерения соединен с входом ключа, управляющий вход которого через пороговый блок подключен к выходу блока памяти. Однако данное устройство обладает ограниченным диапазоном измерения доплеровской (радиальной) скорости.Closest to the invention is a phase meter of the Doppler phase shift of coherent-pulse radio signals [3], selected as a prototype, containing a delay unit, the outputs of which are connected to the inputs of the complex interface unit (based on an inverter), the outputs of the complex interface unit are connected to the first inputs of the complex unit multiplication, the second inputs of which are combined with the inputs of the delay unit, which are the inputs of the phase meter, as well as the averaging unit, the module calculation unit, and the phase calculation unit, the output of which is connected nen with the first input of the block for the correction of the limits of measurement, the inputs of the block for calculating the phase are connected to the second inputs of the block for the correction of the limits of measurement, the output of the block for the correction of the limits of measurement is connected to the input of the key, the control input of which is connected through the threshold block to the output of the memory block. However, this device has a limited measurement range of Doppler (radial) speed.

Задачей, решаемой в изобретении, является расширение диапазона однозначно измеряемых радиальных скоростей за счет применения дополнительной обработки неэквидистантных когерентно-импульсных сигналов.The problem to be solved in the invention is to expand the range of unambiguously measured radial velocities through the use of additional processing of non-equidistant coherent-pulse signals.

Для решения поставленной задачи в фазометр когерентно-импульсных радиосигналов, содержащий блок задержки, блок комплексного сопряжения, блок комплексного умножения, блок усреднения, блок вычисления фазы, ключ, блок вычисления модуля, пороговый блок, блок памяти и синхрогенератор, введены первый и второй двухканальные ключи, дополнительный блок усреднения, блок управления, дополнительный блок задержки, дополнительный блок комплексного сопряжения, дополнительный блок комплексного умножения, дополнительный умножитель и дополнительный блок памяти.To solve this problem, a coherent-pulse radio signal phase meter containing a delay unit, a complex conjugation unit, a complex multiplication unit, an averaging unit, a phase calculation unit, a key, a module calculation unit, a threshold unit, a memory unit and a sync generator, the first and second two-channel keys are introduced , additional averaging unit, control unit, additional delay unit, additional complex conjugation unit, additional complex multiplication unit, additional multiplier and additional Memory Lock.

Дополнительные блоки, введенные в предлагаемое устройство, являются известными. Так, соединенные вместе блок задержки, блок комплексного сопряжения и блок комплексного умножения позволяют выделить доплеровский набег фазы за интервал между соседними импульсами. Однако неизвестно совместное применение блока задержки, блока комплексного сопряжения, блока комплексного умножения, первого и второго двухканальных ключей, блока управления, дополнительного блока задержки, дополнительного блока комплексного сопряжения и дополнительного блока комплексного умножения. Новыми являются связи первого и второго двухканальных ключей с блоком комплексного умножения и блоком управления, блока усреднения с первым двухканальным ключом и дополнительным блоком задержки, дополнительного блока усреднения со вторым двухканальным ключом и дополнительным блоком комплексного сопряжения, дополнительного блока комплексного умножения с дополнительным блоком задержки и дополнительным блоком комплексного сопряжения, дополнительного блока комплексного умножения с блоком вычисления фазы и блоком вычисления модуля, блоком вычисления модуля и пороговым блоком, дополнительного умножителя с блоком вычисления фазы и ключом, что обеспечивает расширение диапазона однозначно измеряемых радиальных скоростей. Связи между синхрогенератором и всеми блоками фазометра когерентно-импульсных радиосигналов обеспечивают согласованную обработку неэквидистантной когерентно-импульсной последовательности радиоимпульсов.Additional blocks introduced into the proposed device are known. Thus, the delay unit, the complex conjugation unit, and the complex multiplication unit connected together allow one to isolate the Doppler phase incursion for the interval between adjacent pulses. However, the joint use of the delay unit, the complex conjugation unit, the complex multiplication unit, the first and second two-channel keys, the control unit, the additional delay unit, the additional complex conjugation unit and the additional complex multiplication unit is not known. The connections of the first and second two-channel keys with the complex multiplication unit and the control unit, the averaging unit with the first two-channel key and the additional delay unit, the additional averaging unit with the second two-channel key and the additional complex conjugation unit, the additional complex multiplication unit with the additional delay unit and the additional are new a complex conjugation unit, an additional complex multiplication unit with a phase calculation unit and a module calculation unit, Locke calculation unit and the threshold unit, the multiplier with additional phase calculation unit and a key that uniquely provides a range extension measured radial velocity. The connections between the sync generator and all the phasometer units of the coherent-pulse radio signals provide a coordinated processing of the non-equidistant coherent-pulse sequence of radio pulses.

Сравнение с техническими характеристиками, известными из опубликованных источников информации, показывает, что заявляемое решение обладает новизной и имеет изобретательский уровень.Comparison with the technical characteristics known from published sources of information shows that the claimed solution has novelty and has an inventive step.

Заявляемое решение носит технический характер, осуществимо, воспроизводимо и, следовательно, является промышленно применимым.The claimed solution is technical in nature, feasible, reproducible and, therefore, is industrially applicable.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема фазометра когерентно-импульсных радиосигналов; на фиг. 2 - блока задержки; на фиг. 3 - блока комплексного сопряжения; на фиг. 4 - блока комплексного умножения; на фиг. 5 - блока усреднения; на фиг. 6 - блока вычисления фазы; на фиг. 7 - блока присвоения знака; на фиг. 8 - блока вычисления модуля; на фиг 9 - двухканального ключа; на фиг. 10 - блока управления.In FIG. 1 is a structural electrical diagram of a phase meter of coherent pulse radio signals; in FIG. 2 - delay unit; in FIG. 3 - block complex conjugation; in FIG. 4 - block complex multiplication; in FIG. 5 - averaging unit; in FIG. 6 - phase calculation unit; in FIG. 7 - character assignment unit; in FIG. 8 - module calculation unit; on Fig 9 - a two-channel key; in FIG. 10 - control unit.

Фазометр когерентно-импульсных радиосигналов (фиг. 1) содержит блок 1 задержки, блок 2 комплексного сопряжения, блок 3 комплексного умножения, блок 4 усреднения, блок 5 вычисления фазы, ключ 6, блок 7 вычисления модуля, пороговый блок 8, блок 9 памяти, синхрогенератор 10, первый двухканальный ключ 11, второй двухканальный ключ 12, дополнительный блок 13 усреднения, блок 14 управления, дополнительный блок 15 задержки, дополнительный блок 16 комплексного сопряжения, дополнительный блок 17 комплексного умножения, дополнительный умножитель 18 и дополнительный блок 19 памяти, при этом выходы блока 1 задержки соединены с входами блока 2 комплексного сопряжения, выходы которого соединены с первыми входами блока 3 комплексного умножения, вторые входы которого объединены с входами блока 1 задержки, выход порогового блока 8 соединен с управляющим входом ключа 6, первый вход порогового блока 8 соединен с выходом блока 9 памяти, выходы блока 3 комплексного умножения соединены с объединенными входами первого 11 и второго 12 двухканальных ключей, управляющие входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 14 управления, выходы первого двухканального ключа 11 соединены с входами блока 4 усреднения, выходы которого соединены с входами дополнительного блока 15 задержки, выходы второго двухканального ключа 12 соединены с входами дополнительного блока 13 усреднения, выходы которого соединены с входами дополнительного блока 16 комплексного сопряжения, выходы дополнительного блока 15 задержки соединены с первыми входами дополнительного блока 17 комплексного умножения, вторые входы которого соединены с выходами дополнительного блока 16 комплексного сопряжения, выходы дополнительного блока 17 комплексного умножения соединены с объединенными входами блока 5 вычисления фазы и блока 7 вычисления модуля, выход которого соединен со вторым входом порогового блока 8, выход блока 5 вычисления фазы соединен с первым входом дополнительного умножителя 18, второй вход которого соединен с выходом дополнительного блока 19 памяти, выход дополнительного умножителя соединен с основным входом ключа 6, выход синхрогенератора 10 соединен с синхровходами блока 1 задержки, блока 2 комплексного сопряжения, блока 3 комплексного умножения, блока 4 усреднения, блока 5 вычисления фазы, ключа 6, блока 7 вычисления модуля, порогового блока 8, блока 9 памяти, первого 11 и второго 12 двухканальных ключей, дополнительного блока 13 усреднения, дополнительного блока 15 задержки, дополнительного блока 16 комплексного сопряжения, дополнительного блока 17 комплексного умножения, дополнительного умножителя 18 и дополнительного блока 19 памяти, причем входами фазометра когерентно-импульсных радиосигналов являются входы блока 1 задержки, а первым и вторым выходами - соответственно выходы ключа 6 и порогового блока 8.The coherent-pulse radio signal phase meter (Fig. 1) comprises a delay unit 1, complex conjugation unit 2, complex multiplication unit 3, averaging unit 4, phase calculation unit 5, key 6, module calculation unit 7, threshold unit 8, memory unit 9, a clock 10, a first two-channel key 11, a second two-channel key 12, an additional averaging unit 13, a control unit 14, an additional delay unit 15, an additional complex conjugation unit 16, an additional complex multiplication unit 17, an additional multiplier 18, and additional th memory unit 19, while the outputs of the delay unit 1 are connected to the inputs of the complex conjugation unit 2, the outputs of which are connected to the first inputs of the complex multiplication unit 3, the second inputs of which are combined with the inputs of the delay unit 1, the output of the threshold unit 8 is connected to the control input of the key 6 , the first input of the threshold block 8 is connected to the output of the memory block 9, the outputs of the complex multiplication block 3 are connected to the combined inputs of the first 11 and second 12 two-channel keys, the control inputs of which are connected respectively to the first and the outputs of the control unit 14, the outputs of the first two-channel key 11 are connected to the inputs of the averaging unit 4, the outputs of which are connected to the inputs of the additional delay unit 15, the outputs of the second two-channel key 12 are connected to the inputs of the additional averaging unit 13, the outputs of which are connected to the inputs of the additional complex block 16 interfaces, outputs of the additional block 15 delay connected to the first inputs of the additional block 17 complex multiplication, the second inputs of which are connected to the outputs of the additional complex conjugation unit 16, the outputs of the additional complex multiplication unit 17 are connected to the combined inputs of the phase calculation unit 5 and the module calculation unit 7, the output of which is connected to the second input of the threshold unit 8, the output of the phase calculation unit 5 is connected to the first input of the additional multiplier 18, the second input which is connected to the output of the additional memory unit 19, the output of the additional multiplier is connected to the main input of the key 6, the output of the sync generator 10 is connected to the sync inputs of the delay unit 1, unit 2 complex clear pairing, complex multiplication block 3, averaging block 4, phase calculation block 5, key 6, module calculation block 7, threshold block 8, memory block 9, first 11 and second 12 two-channel keys, additional averaging block 13, additional delay block 15 , an additional block 16 complex conjugation, an additional block 17 complex multiplication, an additional multiplier 18 and an additional block 19 memory, and the inputs of the phase meter of coherent-pulse radio signals are the inputs of block 1 delay, and the first orym outputs - respectively outputs the key 6 and the threshold unit 8.

Блок 1 задержки и дополнительный блок 15 задержки (фиг. 2) содержат две цифровые линии задержки 20, входами блоков задержки являются входы цифровых линий задержки 20, выходы которых являются выходами блоков задержки.The delay unit 1 and the additional delay unit 15 (Fig. 2) contain two digital delay lines 20, the inputs of the delay units are the inputs of the digital delay lines 20, the outputs of which are the outputs of the delay units.

Блок 2 комплексного сопряжения и дополнительный блок 16 комплексного сопряжения (фиг. 3) содержат инвертор 21, первый вход блока комплексного сопряжения является его первым выходом, вторым входом является вход инвертора, выход которого является вторым выходом блока комплексного сопряжения.The complex conjugation unit 2 and the additional complex conjugation unit 16 (Fig. 3) comprise an inverter 21, the first input of the complex conjugation block is its first output, the second input is the inverter input, the output of which is the second output of the complex conjugation block.

Блок 3 комплексного умножения и дополнительный блок 17 комплексного умножения (фиг. 4) содержат два канала (I, II), каждый из которых включает первый перемножитель 22, последовательно включенные второй перемножитель 23 и сумматор 24, выход первого перемножителя 22 одного канала соединен со вторым входом сумматора 24 другого канала, а первыми и вторыми входами блока комплексного умножения соответственно являются объединенные между собой первые входы первого и второго перемножителей 22, 23 каждого из каналов, объединенные вторые входы вторых перемножителей 23 и объединенные вторые входы первых перемножителей 22, а выходами блока комплексного умножения являются выходы сумматоров 24 каждого из каналов.The complex multiplication block 3 and the additional complex multiplication block 17 (Fig. 4) contain two channels (I, II), each of which includes the first multiplier 22, the second multiplier 23 and the adder 24 connected in series, the output of the first multiplier 22 of one channel is connected to the second the input of the adder 24 of the other channel, and the first and second inputs of the complex multiplication block, respectively, are the combined first inputs of the first and second multipliers 22, 23 of each channel, the combined second inputs of the second Ithel 23 and the combined first inputs of the second multipliers 22 and the output unit are complex multiplication outputs of adders 24 of each of the channels.

Блок 4 усреднения (фиг. 5) содержит два канала (I, II), каждый из которых состоит из (N-3)/2 последовательно включенных цифровых линий задержки 25 и (N-3)/2 сумматоров 26, входами блока усреднения являются объединенные входы первой линии задержки 25 и первого сумматора 26 каждого канала (I, II), а выход k-й [k=1…(N-3)/2] линии задержки 25 соединен со вторым входом k-го [k=1…(N-3)/2] сумматора 26 каждого канала (I, II), выходами блока усреднения служат выходы [(N-3)/2]-x сумматоров.Block 4 averaging (Fig. 5) contains two channels (I, II), each of which consists of (N-3) / 2 series-connected digital delay lines 25 and (N-3) / 2 adders 26, the inputs of the averaging block are combined inputs of the first delay line 25 and the first adder 26 of each channel (I, II), and the output of the kth [k = 1 ... (N-3) / 2] delay line 25 is connected to the second input of the kth [k = 1 ... (N-3) / 2] of the adder 26 of each channel (I, II), the outputs of the averaging block are the outputs of the [(N-3) / 2] -x adders.

Блок 5 вычисления фазы (фиг. 6) состоит из последовательно включенных делителя 27, функционального преобразователя 28, модульного блока 29, сумматора 30, блока 31 присвоения знака и первого ключа 32, выход функционального преобразователя 28 соединен с входом второго ключа 33, второй вход сумматора 30 соединен с выходом блока 35 памяти, управляющие входы первого и второго ключей 32, 33 соединены с входом делителя 27, соответствующим входу действительной части комплексного числа, второй вход блока 31 присвоения знака соединен с входом делителя 27, соответствующим входу мнимой части комплексного числа, выходы первого и второго ключей 32, 33 соединены с входами сумматора 34, выход которого является выходом блока вычисления фазы, входами блока вычисления фазы являются входы делителя 27.The phase calculation unit 5 (Fig. 6) consists of a series-connected divider 27, a functional converter 28, a modular block 29, an adder 30, a character assignment unit 31 and a first key 32, the output of the functional converter 28 is connected to the input of the second key 33, the second input of the adder 30 is connected to the output of the memory unit 35, the control inputs of the first and second keys 32, 33 are connected to the input of the divider 27 corresponding to the input of the real part of the complex number, the second input of the character assignment unit 31 is connected to the input of the divider 27, corresponding For the input of the imaginary part of the complex number, the outputs of the first and second keys 32, 33 are connected to the inputs of the adder 34, the output of which is the output of the phase calculation unit, the inputs of the phase calculation unit are the inputs of the divider 27.

Блок 31 присвоения знака (фиг. 7) содержит блоки 36, 39 умножения, блок 37 памяти и ограничитель 38, причем второй вход блока присвоения знака является первым входом блока 36 умножения, второй вход которого соединен с выходом блока 37 памяти, выход блока 36 умножения соединен с входом ограничителя 38, выход которого соединен с первым входом блока 39 умножения, второй вход которого является первым входом блока присвоения знака, выходом блока присвоения знака служит выход блока 39 умножения.The character assignment unit 31 (Fig. 7) contains multiplication units 36, 39, a memory unit 37 and a limiter 38, the second input of the character assignment unit being the first input of the multiplication unit 36, the second input of which is connected to the output of the memory unit 37, the output of the multiplying unit 36 connected to the input of the limiter 38, the output of which is connected to the first input of the multiplication unit 39, the second input of which is the first input of the character assignment unit, the output of the character assignment unit is the output of the multiplication unit 39.

Блок 7 вычисления модуля (фиг. 8) содержит два блока 40 умножения, сумматор 41 и блок 42 извлечения квадратного корня, входами блока вычисления модуля являются входы блоков 40 умножения, выходы которых соединены с первым и вторым входами сумматора 41, выход которого соединен с входом блока 42 извлечения квадратного корня, выход которого является выходом блока вычисления модуля.The module calculation unit 7 (Fig. 8) contains two multiplication units 40, an adder 41 and a square root extraction unit 42, the inputs of the module calculation unit are the inputs of the multiplication units 40, the outputs of which are connected to the first and second inputs of the adder 41, the output of which is connected to the input a square root extraction unit 42, the output of which is the output of a module calculation unit.

Первый 11 и второй 12 двухканальные ключи (фиг. 9) содержат два ключа 43, входами двухканальных ключей являются входы ключей 43, выходы которых являются выходами двухканальных ключей.The first 11 and second 12 two-channel keys (Fig. 9) contain two keys 43, the inputs of the two-channel keys are the inputs of the keys 43, the outputs of which are the outputs of the two-channel keys.

Блок 14 управления (фиг. 10) содержит триггер 44 и элемент НЕ 45, входом блока управления является вход триггера 44, выход которого соединен с входом элемента НЕ 45, первым выходом блока 14 управления является выход триггера 44, а вторым выходом - выход элемента НЕ 45.The control unit 14 (Fig. 10) contains a trigger 44 and an element NOT 45, the input of the control unit is the input of the trigger 44, the output of which is connected to the input of the element NOT 45, the first output of the control unit 14 is the output of the trigger 44, and the second output is the output of the element NOT 45.

Фазометр когерентно-импульсных радиосигналов работает следующим образом.The phasometer of coherent pulse radio signals works as follows.

В заявляемом фазометре обрабатывается неэквидистантная когерентно-импульсная последовательность N радиоимпульсов с чередующимися периодами повторения T1 и Т2, причем T12=ΔT. При отражении радиоимпульсов от движущейся цели их несущие частоты в соответствующих периодах приобретают доплеровские сдвиги фазыIn the inventive phase meter is processed non-equidistant coherent-pulse sequence of N radio pulses with alternating repetition periods T 1 and T 2 , and T 1 -T 2 = ΔT. When radio pulses are reflected from a moving target, their carrier frequencies in the corresponding periods acquire Doppler phase shifts

Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003

где

Figure 00000004
- доплеровская частота, νr - радиальная скорость цели,
Figure 00000005
- несущая частота радиоимпульсов, с - скорость распространения радиоволн.Where
Figure 00000004
is the Doppler frequency, ν r is the radial velocity of the target,
Figure 00000005
is the carrier frequency of radio pulses, and s is the propagation velocity of radio waves.

Отраженные от цели радиоимпульсы поступают на вход приемника, в котором усиливаются, в квадратурных фазовых детекторах переносятся на видеочастоту, а затем подвергаются аналого-цифровому преобразованию (соответствующие блоки на фиг. 1 не показаны). На вход фазометра в одном элементе разрешения по дальности поступают цифровые отсчеты комплексной огибающейThe radio pulses reflected from the target arrive at the input of the receiver, in which they are amplified, are transferred to the video frequency in quadrature phase detectors, and then undergo analog-to-digital conversion (the corresponding blocks in Fig. 1 are not shown). At the input of the phase meter in one element of the range resolution, digital readings of the complex envelope are received

Figure 00000006
k=1…N,
Figure 00000006
k = 1 ... N,

где u1k, u2k - цифровые коды действительной и мнимой частей отсчетов Uk.where u 1k , u 2k are the digital codes of the real and imaginary parts of the samples U k .

Входные отсчеты Uk фазометра (фиг. 1) в блоке 1 задержки (фиг. 2) под управлением синхронизирующих импульсов, вырабатываемых синхрогенератором 10, поочередно задерживаются на интервалы T1 и Т2, что обеспечивает синхронность последующего комплексного умножения отсчетов по дальности. Синхрогенератор 10 управляется импульсами синхронизатора радиолокатора (на фиг. 1 не показан), следующими поочередно с интервалами T1 и Т2. В блоке 2 комплексного сопряжения (фиг. 3) осуществляется комплексное сопряжение задержанного отсчета

Figure 00000007
. Далее в блоке 3 комплексного умножения (фиг. 4) реализуется попарное умножение отсчетов в соответствии с алгоритмомThe input samples U k of the phase meter (Fig. 1) in the delay unit 1 (Fig. 2) under the control of the synchronizing pulses generated by the sync generator 10 are alternately delayed by the intervals T 1 and T 2 , which ensures synchronization of the subsequent complex multiplication of the samples in range. The sync generator 10 is controlled by the pulses of the radar synchronizer (not shown in Fig. 1), following alternately at intervals T 1 and T 2 . In block 2 complex pairing (Fig. 3) is a complex pairing of the delayed reference
Figure 00000007
. Further, in block 3 of complex multiplication (Fig. 4), pairwise multiplication of samples is implemented in accordance with the algorithm

Figure 00000008
Figure 00000008

Попарные произведения

Figure 00000009
раздельно для каждого интервала T1 и Т2 соответственно через первый 11 и второй 12 двухканальные ключи раздельно поступают в блок 4 усреднения и в дополнительный блок 13 усреднения (фиг. 5). Поочередная коммутация первого 11 и второго 12 двухканального ключей осуществляется импульсами соответственно первого и второго выходов блока 14 управления, синхронизируемого также импульсами синхронизатора радиолокатора.Pairwise Products
Figure 00000009
separately for each interval T 1 and T 2, respectively, through the first 11 and second 12 two-channel keys are separately received in block averaging 4 and in an additional block 13 averaging (Fig. 5). Alternate switching of the first 11 and second 12 two-channel keys is carried out by pulses of the first and second outputs of the control unit 14, respectively, synchronized also by the pulses of the radar synchronizer.

В блоке 4 усреднения (фиг. 5) с помощью линий задержки 25 на интервал T12 и сумматоров 26 в каждом элементе разрешения по дальности осуществляется скользящее вдоль азимута когерентное суммирование (накопление) соответствующих интервалу T1 попарных произведений, что приводит к образованию на выходе блока 4 усреднения при нечетном N величиныIn block 4 averaging (Fig. 5), using delay lines 25 for the interval T 1 + T 2 and adders 26 in each range resolution element, coherent summation (accumulation) of pairwise products corresponding to the interval T 1 is performed along the azimuth, which leads to the formation of pairwise products at the output of averaging block 4 with an odd N value

Figure 00000010
Figure 00000010

В дополнительном блоке 14 усреднения (фиг. 5) осуществляется аналогичное суммирование соответствующих интервалу Т2 попарных произведений, что приводит к образованию на его выходе величиныIn the additional averaging block 14 (Fig. 5), a similar summation of the pairwise products corresponding to the interval T 2 is carried out, which leads to the formation of

Figure 00000011
Figure 00000011

Величина Y1 на выходе блока 4 усреднения (фиг. 5) по времени предшествует величине Y2 на интервал Т2, что компенсируется соответствующей данному интервалу задержкой Y1 в дополнительном блоке 15 задержки (фиг. 2). В дополнительном блоке 16 комплексного сопряжения (фиг. 3) инвертируется знак мнимой части величины Y2.The value of Y 1 at the output of the averaging unit 4 (Fig. 5) in time precedes the value of Y 2 by the interval T 2 , which is compensated by the delay Y 1 corresponding to this interval in the additional delay unit 15 (Fig. 2). In the additional block 16 complex conjugation (Fig. 3) the sign of the imaginary part of the value Y 2 is inverted.

Величины Y1 и

Figure 00000012
одновременно поступают соответственно на первые и вторые входы дополнительного блока 17 комплексного умножения (фиг. 4), на выходе которого вычисляется величинаValues Y 1 and
Figure 00000012
simultaneously arrive, respectively, at the first and second inputs of the additional block 17 complex multiplication (Fig. 4), the output of which is calculated

Figure 00000013
Figure 00000013

Величины ν1 и ν2 поступают на соответствующие входы блока 5 вычисления фазы (фиг. 6), где на основе блока 27 деления и функционального преобразователя 28 вычисляется оценкаThe values ν 1 and ν 2 are supplied to the corresponding inputs of the phase calculation unit 5 (Fig. 6), where, based on the division unit 27 and the functional converter 28, the estimate is calculated

Figure 00000014
Figure 00000014

Последующие преобразования оценки

Figure 00000015
зависят от знака величины ν1. При ν1>0 открыт второй ключ 33, и оценка
Figure 00000015
через сумматор 34 непосредственно поступает на выход блока 5 вычисления фазы. При ν1<0 открыт первый ключ 32, а второй ключ 33 закрыт. При этом в модульном блоке 29 образуется |argV|, вычитаемый в блоке 30 из величины π, поступающей от блока 35 памяти. Полученной разности в блоке 31 присваивается знак величины ν2.Subsequent Assessment Conversions
Figure 00000015
depend on the sign of the quantity ν 1 . For ν 1 > 0, the second key 33 is open, and the estimate
Figure 00000015
through the adder 34 directly goes to the output of block 5 phase calculation. When ν 1 <0, the first key 32 is open, and the second key 33 is closed. In this case, | argV | is formed in the modular block 29, subtracted in the block 30 from the value of π coming from the memory block 35. The resulting difference in block 31 is assigned the sign of ν 2 .

Блок 31 присвоения знака (фиг. 7) работает следующим образом. На второй вход блока присвоения знака поступает величина ν2, где в блоке 36 умножения производится ее умножение на постоянный множитель из блока 37 памяти с целью масштабирования и дальнейшего ограничения в ограничителе 38 по уровню ±1. Таким образом, после ограничения величина на выходе ограничителя 38 имеет смысл знака величины ν2, который, поступая на первый вход блока 39 умножения, присваивается разности π-|argV|, поступающей с выхода блока 30 на первый вход блока 31 присвоения знака, т.е. на второй вход блока 39 умножения.Block 31 character assignment (Fig. 7) works as follows. The value ν 2 is supplied to the second input of the sign-assigning unit, where in the multiplication block 36 it is multiplied by a constant factor from the memory block 37 with the aim of scaling and further restricting the limiter 38 to a level of ± 1. Thus, after the restriction, the value at the output of the limiter 38 has the meaning of a sign of the quantity ν 2 , which, entering the first input of the multiplication block 39, is assigned the difference π- | argV | coming from the output of block 30 to the first input of the sign-assigning unit 31, t. e. to the second input of block 39 multiplication.

Рассмотренные операции позволяют в блоке 5 вычисления фазы сначала найти оценку доплеровского сдвига фазы, находящуюся в интервале [-π/2, π/2], а затем при помощи последующих логических преобразований расширить пределы ее однозначного измерения до интервала [-π, π] в соответствии с алгоритмомThe considered operations allow, in block 5 of the phase calculation, first to find an estimate of the Doppler phase shift located in the interval [-π / 2, π / 2], and then, using subsequent logical transformations, expand the limits of its unambiguous measurement to the interval [-π, π] in according to the algorithm

Figure 00000016
Figure 00000016

Дополнительный блок 18 умножения (фиг. 1) осуществляет умножение найденной оценки сдвига фазы

Figure 00000017
на весовой коэффициент а, хранящийся в дополнительном блоке 19 памяти, что позволяет найти однозначную оценку радиальной скорости в соответствии с алгоритмомAn additional block 18 multiplication (Fig. 1) carries out the multiplication of the found estimates of the phase shift
Figure 00000017
by the weight coefficient a stored in the additional memory unit 19, which allows one to find a unique estimate of the radial velocity in accordance with the algorithm

Figure 00000018
Figure 00000018

где

Figure 00000019
- весовой коэффициент.Where
Figure 00000019
- weight coefficient.

Выигрыш в диапазоне однозначного измерения вытекает из сравнения интервалов однозначности доплеровских частот предложенного устройства [-1/2ΔT, 1/2ΔT] и известного (прототипа) [-1/2T, 1/2T]. При этом интервал однозначного измерения радиальной скорости расширяется в Т/ΔT раз, что соответствует решению поставленной задачи изобретения. Если в соответствии с условием

Figure 00000020
и с учетом
Figure 00000021
для максимально возможной скорости цели
Figure 00000022
выбрать интервал
Figure 00000023
, то во всем диапазоне реальных скоростей цели может быть осуществлено их однозначное измерение. При этом сохраняется однозначность измерения дальности, которая обеспечивается соответствующим выбором меньшего периода повторения импульсов Т2.The gain in the unambiguous measurement range follows from a comparison of the intervals of the unambiguity of the Doppler frequencies of the proposed device [-1 / 2ΔT, 1 / 2ΔT] and the known (prototype) [-1 / 2T, 1 / 2T]. In this case, the interval of unambiguous measurement of radial velocity expands by T / ΔT times, which corresponds to the solution of the problem of the invention. If in accordance with the condition
Figure 00000020
and given
Figure 00000021
for the highest possible target speed
Figure 00000022
select interval
Figure 00000023
, then in the entire range of real target speeds, their unambiguous measurement can be carried out. This preserves the uniqueness of the range measurement, which is ensured by the appropriate choice of a shorter pulse repetition period T 2 .

Для уменьшения вероятности работы устройства по шумам в нем исключается выдача полученной оценки на выход в отсутствие отраженного от цели сигнала. В блоке 7 вычисления модуля (фиг. 8) вычисляется величинаTo reduce the likelihood of the device working by noise, it excludes the issuance of the obtained estimate for output in the absence of a signal reflected from the target. In block 7 calculation module (Fig. 8) calculates the value

Figure 00000024
Figure 00000024

которая поступает на второй вход порогового блока 8, в котором сравнивается с пороговым уровнем z0, записанным в блоке 9 памяти. Если происходит превышение порогового уровня z0, то с выхода порогового блока 8 поступает сигнал разрешения на прохождение результата вычисления с выхода дополнительного блока 18 умножения через ключ 6 на первый выход фазометра когерентно-импульсных радиосигналов. В противном случае ключ 6 разомкнут. Кроме того, сигнал с выхода порогового блока 8, являющегося вторым выходом фазометра когерентно-импульсных радиосигналов, может быть использован для отсчета других координат цели, например дальности.which is fed to the second input of the threshold block 8, in which it is compared with the threshold level z 0 recorded in the memory block 9. If the threshold level z 0 is exceeded, then the output of the threshold unit 8 receives a permission signal for passing the calculation result from the output of the additional multiplication unit 18 through the key 6 to the first output of the coherent-pulse radio signals phase meter. Otherwise, key 6 is open. In addition, the signal from the output of the threshold unit 8, which is the second output of the phase meter of coherent-pulse radio signals, can be used to read other coordinates of the target, for example range.

Синхронизация фазометра когерентно-импульсных радиосигналов осуществляется подачей на все блоки заявляемого устройства последовательности синхронизирующих импульсов, вырабатываемых синхронизатором 10 (фиг. 1) с периодом повторения tK, определяемым из условия требуемой разрешающей способности по дальности.The phase meter synchronization of coherent pulse radio signals is carried out by applying to all blocks of the claimed device a sequence of synchronizing pulses generated by the synchronizer 10 (Fig. 1) with a repetition period t K , determined from the condition of the required resolution in range.

Таким образом, фазометр когерентно-импульсных радиосигналов позволяет получить требуемый диапазон однозначно измеряемых доплеровских скоростей при сохранении однозначного измерения дальности.Thus, the phasometer of coherent-pulse radio signals allows to obtain the required range of uniquely measured Doppler speeds while maintaining an unambiguous range measurement.

БиблиографияBibliography

1. А.С. 737860 (СССР), МПК G01R 25/00. Фазометр среднего значения набега фазы / Э.В. Арбенин, А.В. Касаткин и В.А. Острожинский. Опубл. 30.05.1980. - Изобретения. - 1980. - №20. - С. 226.1. A.S. 737860 (USSR), IPC G01R 25/00. Phase meter of the average phase incursion / E.V. Arbenin, A.V. Kasatkin and V.A. Ostrozhinsky. Publ. 05/30/1980. - Inventions. - 1980. - No. 20. - S. 226.

2. А.С. 1195279 (СССР), МПК G01R 25/00. Радиоимпульсный фазометр / В.Я. Суньян и Э.Е. Пашковский. Опубл. 30.11.1985. - Изобретения. - 1985. - №44. - С. 204.2. A.S. 1195279 (USSR), IPC G01R 25/00. Radio pulse phase meter / V.Ya. Sunyan and E.E. Pashkovsky. Publ. 11/30/1985. - Inventions. - 1985. - No. 44. - S. 204.

3. А.С. 1748086 (СССР), МПК G01R 25/00. Фазометр доплеровского набега фазы радиоимпульсных сигналов / Д.И. Попов, С.В. Герасимов и Е.Н. Матаев. Опубл. 15.07.1992. - Изобретения. - 1992. - №26. - 6 с.3. A.S. 1748086 (USSR), IPC G01R 25/00. Phase meter of the Doppler phase advance of radio pulse signals / D.I. Popov, S.V. Gerasimov and E.N. Mataev. Publ. 07/15/1992. - Inventions. - 1992. - No. 26. - 6 p.

Claims (1)

Фазометр когерентно-импульсных радиосигналов, содержащий блок задержки, блок комплексного сопряжения, блок комплексного умножения, блок усреднения, блок вычисления фазы, ключ, блок вычисления модуля, пороговый блок, блок памяти и синхрогенератор, при этом выходы блока задержки соединены с входами блока комплексного сопряжения, выходы которого соединены с первыми входами блока комплексного умножения, вторые входы которого объединены с входами блока задержки, выход порогового блока соединен с управляющим входом ключа, первый вход порогового блока соединен с выходом блока памяти, выход синхрогенератора соединен с синхровходами блока задержки, блока комплексного сопряжения, блока комплексного умножения, блока усреднения, блока вычисления фазы, блока вычисления модуля, порогового блока и блока памяти, отличающийся тем, что введены первый и второй двухканальные ключи, дополнительный блок усреднения, блок управления, дополнительный блок задержки, дополнительный блок комплексного сопряжения, дополнительный блок комплексного умножения, дополнительный умножитель и дополнительный блок памяти, при этом выходы блока комплексного умножения соединены с объединенными входами первого и второго двухканальных ключей, управляющие входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока управления, выходы первого двухканального ключа соединены с входами блока усреднения, выходы которого соединены с входами дополнительного блока задержки, выходы второго двухканального ключа соединены с входами дополнительного блока усреднения, выходы которого соединены с входами дополнительного блока комплексного сопряжения, выходы дополнительного блока задержки соединены с первыми входами дополнительного блока комплексного умножения, вторые входы которого соединены с выходами дополнительного блока комплексного сопряжения, выходы дополнительного блока комплексного умножения соединены с объединенными входами блока вычисления фазы и блока вычисления модуля, выход которого соединен со вторым входом порогового блока, выход блока вычисления фазы соединен с первым входом дополнительного умножителя, второй вход которого соединен с выходом дополнительного блока памяти, выход дополнительного умножителя соединен с основным входом ключа, выход синхрогенератора соединен с синхровходами первого и второго двухканальных ключей, дополнительного блока усреднения, дополнительного блока задержки, дополнительного блока комплексного сопряжения, дополнительного блока комплексного умножения, сумматора, дополнительного умножителя и дополнительного блока памяти, причем входами фазометра когерентно-импульсных радиосигналов являются входы блока задержки, а первым и вторым выходами - соответственно выходы ключа и порогового блока.A coherent-pulse radio signal phasometer comprising a delay unit, a complex conjugation unit, a complex multiplication unit, an averaging unit, a phase calculation unit, a key, a module calculation unit, a threshold unit, a memory unit, and a clock generator, wherein the outputs of the delay unit are connected to the inputs of the complex interface unit the outputs of which are connected to the first inputs of the complex multiplication block, the second inputs of which are combined with the inputs of the delay block, the output of the threshold block is connected to the control input of the key, the first input of of the first block is connected to the output of the memory block, the output of the clock generator is connected to the sync inputs of the delay block, complex conjugation block, complex multiplication block, averaging block, phase calculation block, module calculation block, threshold block and memory block, characterized in that the first and second two-channel keys, additional averaging unit, control unit, additional delay unit, additional complex conjugation unit, additional complex multiplication unit, additional multiplier and additional the memory block, while the outputs of the complex multiplication block are connected to the combined inputs of the first and second two-channel keys, the control inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the control unit, the outputs of the first two-channel key are connected to the inputs of the averaging block, the outputs of which are connected to the inputs of the additional block delays, the outputs of the second two-channel key are connected to the inputs of the additional averaging block, the outputs of which are connected to the inputs of the additional block of the second pairing, the outputs of the additional block of delay are connected to the first inputs of the additional block of complex multiplication, the second inputs of which are connected to the outputs of the additional block of complex conjugation, the outputs of the additional block of complex multiplication are connected to the combined inputs of the block for calculating the phase and the block for calculating the module, the output of which is connected to the second input threshold unit, the output of the phase calculation unit is connected to the first input of the additional multiplier, the second input of which is connected to the output to additional memory block, the output of the additional multiplier is connected to the main input of the key, the output of the sync generator is connected to the sync inputs of the first and second two-channel keys, additional block of averaging, additional block of delay, additional block of complex conjugation, additional block of complex multiplication, adder, additional multiplier and additional block of memory moreover, the inputs of the phase meter of coherent-pulse radio signals are the inputs of the delay unit, and the first and second outputs with responsibly threshold and outputs key block.
RU2015142321A 2015-10-05 2015-10-05 Coherent pulsed radio signals phase meter RU2609438C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015142321A RU2609438C1 (en) 2015-10-05 2015-10-05 Coherent pulsed radio signals phase meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015142321A RU2609438C1 (en) 2015-10-05 2015-10-05 Coherent pulsed radio signals phase meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2609438C1 true RU2609438C1 (en) 2017-02-01

Family

ID=58457448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015142321A RU2609438C1 (en) 2015-10-05 2015-10-05 Coherent pulsed radio signals phase meter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2609438C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3728624A (en) * 1972-02-25 1973-04-17 Cit Alcatel Phase meter for comparing rectangular waves
US4654586A (en) * 1985-06-10 1987-03-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Digital phase meter apparatus
RU2513656C2 (en) * 2012-05-29 2014-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Phase meter of coherent-pulse signals
RU149732U1 (en) * 2014-09-24 2015-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" PHASOMETER OF COHERENT RADIO PULSES

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3728624A (en) * 1972-02-25 1973-04-17 Cit Alcatel Phase meter for comparing rectangular waves
US4654586A (en) * 1985-06-10 1987-03-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Digital phase meter apparatus
RU2513656C2 (en) * 2012-05-29 2014-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Phase meter of coherent-pulse signals
RU149732U1 (en) * 2014-09-24 2015-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" PHASOMETER OF COHERENT RADIO PULSES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2628904C1 (en) Computer for improvement of interference
RU2634190C1 (en) Interference rejecting counter
RU2507536C1 (en) Coherent pulsed signal measuring detector
RU2582871C1 (en) Computer for adaptive interference rejection
RU2674468C1 (en) Interference rejection filter
RU2560130C1 (en) Pulsed radio signal detection and measurement device
RU2582877C1 (en) Adaptive compensator of passive interference phase
RU157108U1 (en) PASSIVE INTERFERENCE PHASE COMPENSATION DEVICE
CN104062511A (en) Accurate phase measurement method of multipath multi-target echo signal
RU154313U1 (en) MOVING OBJECT SPEED CALCULATOR
RU149732U1 (en) PHASOMETER OF COHERENT RADIO PULSES
RU2609438C1 (en) Coherent pulsed radio signals phase meter
RU2513656C2 (en) Phase meter of coherent-pulse signals
RU2579998C1 (en) Adaptive band-stop filter
RU2547159C1 (en) Phase indicator of radio pulse signals
RU2629642C1 (en) Doppler speed calculator of object movement
RU2629710C1 (en) Phase meter of coherent non-equidistant pulses
RU2660803C1 (en) Filter of noise notching
RU160677U1 (en) PHASOMETER OF COHERENT RADIO SIGNALS
RU2546988C1 (en) Pulsed radio signal detector-measuring device
RU2613037C1 (en) Calculator of range rate of moving object
RU2583537C1 (en) Auto-compensator for doppler phase of passive interference
RU2600111C1 (en) Detecting and measuring device of coherent pulsed radio signals
RU161582U1 (en) MOBILE OBJECT SPEED CALCULATOR
RU161877U1 (en) COAGER RADIO SIGNAL DETECTOR-METER

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171006