RU2619094C1 - Method of clock synchronization and device for its implementation - Google Patents
Method of clock synchronization and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2619094C1 RU2619094C1 RU2015155433A RU2015155433A RU2619094C1 RU 2619094 C1 RU2619094 C1 RU 2619094C1 RU 2015155433 A RU2015155433 A RU 2015155433A RU 2015155433 A RU2015155433 A RU 2015155433A RU 2619094 C1 RU2619094 C1 RU 2619094C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- output
- input
- signal
- phase
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G04—HOROLOGY
- G04C—ELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
- G04C11/00—Synchronisation of independently-driven clocks
Abstract
Description
Предлагаемые способ и устройство относятся к технике связи и могут быть использованы в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), а также в службе времени и частоты.The proposed method and device relate to communication technology and can be used in radio interferometry with extra-long bases (VLBI), as well as in the time and frequency service.
Известны способы и устройства синхронизации часов (авт. свид. СССР №№591.799, 614.416, 970.300, 1180.835, 1.244.631, 1.278.800; патенты РФ №№2.000.143, 2.003.157, 2.040.035, 2.146.833, 2.177.167, 2.392.574, 2.386.159, 2.439.643, 2.535.653; патент Германии №3.278.943; патент ЕР №0.564.289 и др.).Known methods and devices for clock synchronization (ed. Certificate of the USSR No. 591.799, 614.416, 970.300, 1180.835, 1.244.631, 1.278.800; RF patents No. 2000.00043, 2.003.157, 2.040.035, 2.146.833, 2.177.167, 2.392.574, 2.386.159, 2.439.643, 2.535.653; German patent No. 3.278.943; EP patent No. 0.564.289 and others).
Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым является «Способ синхронизации часов и устройство для его реализации» (патент РФ №2.535.653, G04C 11/00, 2013), которые и выбраны в качестве прототипов.Of the known methods and devices closest to the proposed is the "Method of clock synchronization and a device for its implementation" (RF patent No. 2.535.653, G04C 11/00, 2013), which are selected as prototypes.
Известные способ и устройство обеспечивают сличение шкал времени, разнесенных на большие расстояния, и основаны на использовании дуплексного метода связи через геостационарный ИСЗ-ретранслятор.The known method and device provide a comparison of time scales spaced over long distances, and are based on the use of the duplex method of communication through a geostationary satellite repeater.
Известные способ и устройство обеспечивают подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам.The known method and device provide suppression of false signals (interference) received on the mirror and Raman channels.
Однако кроме указанных существуют и другие дополнительные (канал прямого прохождения и интермодуляционные каналы) каналы приема.However, in addition to these, there are other additional (direct channel and intermodulation channels) receiving channels.
Если частота помехи ωп равна или близка к второй промежуточной частоте ωпр2 (ωп=ωпр2), то образуется канал прямого прохождения.If the interference frequency ω p is equal to or close to the second intermediate frequency ω CR2 (ω p = ω CR2 ), then a direct channel is formed.
Если два или более мощных сигналов на частотах ωI и ωII появляются в полосе частот Δωп1, расположенной "слева" от полосы пропускания Δωп приемника, то при их взаимодействии на нелинейных элементах приводит к образованию интермодуляционных составляющих, некоторые из которых попадают в полосу пропускания Δωп приемника в качестве интермодуляционных помех (фиг. 5).If two or more powerful signals at frequencies ω I and ω II appear in the frequency band Δω p1 located “to the left” of the passband Δω p of the receiver, then when they interact on nonlinear elements, intermodulation components form, some of which fall into the band transmitting Δω p of the receiver as intermodulation interference (Fig. 5).
Если два или более мощных сигналов на частотах ωIII и ωIV появляются в полосе частот Δωп2, расположенной "справа" от полосы пропускания Δωп приемника, то при их взаимодействии на нелинейных элементах приводит к образованию интермодуляционных составляющих, некоторые из которых попадают в полосу пропускания Δωп приемника в качестве интермодуляционных помех (фиг. 6).If two or more powerful signals at frequencies ω III and ω IV appear in the frequency band Δω p2 located “to the right” of the passband Δω p of the receiver, then when they interact on nonlinear elements, intermodulation components form, some of which fall into the band transmitting Δω p of the receiver as intermodulation interference (Fig. 6).
Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по каналу прямого прохождения и интермодуляционным каналам, приводит к снижению помехоустойчивости и точности синхронизации удаленных шкал времени.The presence of false signals (interference) received through the direct channel and intermodulation channels leads to a decrease in noise immunity and accuracy of synchronization of remote time scales.
Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и точности синхронизации удаленных шкал времени путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по каналу прямого прохождения и по интермодуляционным каналам.An object of the invention is to increase the noise immunity and accuracy of synchronization of remote time scales by suppressing false signals (interference) received on the direct channel and on intermodulation channels.
Поставленная задача решается тем, что способ синхронизации часов, основанный, в соответствии с ближайшим аналогом, на одновременном приеме разнесенными пунктами шумоподобных СВЧ-сигналов с борта искусственного спутника Земли, когерентном их преобразовании к видеочастоте, цифровой регистрации принятых сигналов и определении временной задержки прихода одного и того же сигнала в пункты синхронизации методом корреляционной обработки зарегистрированных сигналов, по величине которой производят сличение шкал времени, при этом в начальный момент времени t1 по часам первого пункта с помощью кодовой последовательности формируют шумоподобный СВЧ-сигнал, регистрируют его на этом же пункте, сформированный сигнал преобразуют на частоту ω1, усиливают его по мощности, излучают усиленный сигнал в направлении на искусственный спутник Земли-ретранслятор, в тот же момент времени t1 по часам второго пункта с помощью такой же кодовой последовательности формируют такой же шумоподобный СВЧ-сигнал, регистрируют его на втором пункте, принимают бортовой аппаратурой искусственного спутника Земли-ретранслятора сигнал на частоте ω1, переизлучают его на первой и второй пункты на частоте ω2 с сохранением фазовых соотношений, в произвольный момент времени t3 по часам второго пункта аналогично формируют и ретранслируют шумоподобный СВЧ-сигнал, сформированный сигнал преобразуют на частоту ω1, усиливают его по мощности, излучают усиленный сигнал в направлении того же ИСЗ-ретранслятора, в тот же момент времени t3 по часам первого пункта с помощью такой же кодовой последовательности формируют такой же шумоподобный СВЧ-сигнал, регистрируют его на первом пункте, принимают бортовой аппаратурой ИСЗ-ретранслятора сигнал на частоте ω1 и переизлучают его на первый и второй пункты на частоте ω2 с сохранением фазовых соотношений, принимаемый сигнал на частоте ω2 преобразуют по частоте с использованием напряжения второго гетеродина, сдвинутого по фазе на +90°, выделяют напряжение второй промежуточной частоты, сдвигают его по фазе на -90°, суммируют с исходным напряжением второй промежуточной частоты, перемножают полученное суммарное напряжение с принимаемым сигналом, выделяют гармоническое напряжение на частоте ωг2 второго гетеродина, детектируют его и используют для разрешения дальнейшей обработки принимаемого сигнала, отличается от ближайшего аналога тем, что полученное суммарное напряжение преобразуют по частоте с использованием напряжения первой эталонной частоты ωЭ1, выделяют напряжение третьей промежуточной частотыThe problem is solved in that the clock synchronization method, based, in accordance with the closest analogue, on the simultaneous reception by separated points of noise-like microwave signals from the artificial Earth satellite, coherently converting them to a video frequency, digitally recording the received signals and determining the time delay of arrival of one and of the same signal to synchronization points by the method of correlation processing of registered signals, the magnitude of which is used to compare time scales, while in the initial time t 1 according to the clock of the first point using a code sequence form a noise-like microwave signal, register it at the same point, the generated signal is converted to a frequency ω 1 , amplify it by power, emit an amplified signal in the direction of an artificial Earth repeater satellite, at the same time point t 1, the clock of the second item with the same code sequence form the same noise-like microwave signal, it is recorded in the second paragraph, taking onboard equipment artificial satellite and relay Earth signal at frequency ω 1, re-emit it at first and second points at the frequency ω 2 while preserving phase relationships, at an arbitrary time t 3 by the clock of the second paragraph similarly formed and retransmit noise-like microwave signal generated signal is converted to the frequency ω 1 , amplify it in power, emit an amplified signal in the direction of the same satellite repeater, at the same time t 3, according to the clock of the first point, using the same code sequence form the same noise-like microwave signal, reg it is abraded at the first point, the signal at the frequency ω 1 is received by the onboard equipment of the satellite repeater and re-emitted to the first and second points at the frequency ω 2 while maintaining phase relationships, the received signal at the frequency ω 2 is converted in frequency using the voltage of the second local oscillator shifted in phase by + 90 °, the voltage of the second intermediate frequency is isolated, it is shifted in phase by -90 °, summed with the initial voltage of the second intermediate frequency, the resulting total voltage is multiplied with the received signal, output they produce a harmonic voltage at a frequency ω g2 of the second local oscillator, detect it and use it to further process the received signal, differs from the closest analogue in that the resulting total voltage is converted in frequency using the voltage of the first reference frequency ω E1 , the voltage of the third intermediate frequency is isolated
ωпр3=ωпр2+ΩД-ωЭ1,ω pr3 = ω pr2 + Ω D -ω E1 ,
преобразуют его по частоте с использованием напряжения второй эталонной частотыconvert it in frequency using the voltage of the second reference frequency
ωЭ2=ωпр2-ωЭ1-Ω0,ω E2 = ω pr2 -ω E1 -Ω 0 ,
где Ω0 - частота подставки, которая вводится для определения знака доплеровского смещения ΩД, where Ω 0 is the frequency of the stand, which is introduced to determine the sign of the Doppler shift Ω D ,
выделяют напряжение низкой частотыemit low frequency voltage
ωН=ΩД+Ω0,ω N = Ω D + Ω 0 ,
измеряют низкую частоту ωН и в зависимости от того ωН>Ω0 или ωН<Ω0, определяют знак доплеровского смещения, а следовательно, и направление радиальной скорости ИСЗ-ретранслятора, одновременно полученное суммарное напряжение перемножают с шумоподобным СВЧ-сигналом, пропущенным через блок регулируемой задержки, выделяют низкочастотное напряжение, пропорциональное корреляционной функции R(τ), где τ - текущая временная задержка, изменяют временную задержку τ до получения равенства τ=τЗ, что соответствует максимальному значению корреляционной функции R(τ), поддерживают ее и определяют дальность от наземного пункта до ИСЗ-ретранслятора по формулеmeasure the low frequency ω Н and depending on whether ω Н > Ω 0 or ω Н <Ω 0 , determine the sign of the Doppler shift, and consequently, the direction of the radial velocity of the satellite repeater, at the same time the resulting voltage is multiplied with a noise-like microwave signal missed through the adjustable delay unit, a low-frequency voltage is proportional to the correlation function R (τ), where τ is the current time delay, the time delay τ is changed until the equality τ = τ З is obtained, which corresponds to the maximum value of the correlation ionic function R (τ), support it and determine the distance from a ground station to an AES repeater according to the formula
, ,
где с - скорость распространения радиоволн, отличается от ближайшего аналога тем, что если ложный сигнал (помеха) поступает по каналу прямого прохождения на частоте ωп, равной второй промежуточной частоте ωпр2 (ωп=ωпр2), то его выделяют узкополосным фильтром, частота настройки ωН которого выбирается равной второй промежуточной частоте ωпр2 (ωН=ωпр2), инвертируют по фазе на 180° и суммируют с исходным сигналом, компенсируя его фазокомпенсационным методом, если два или более мощных сигналов попадают в полосу частот Δωп1, расположенную "слева" от полосы пропускания Δωп приемника, и взаимодействие которых на нелинейных элементах приводит к образованию интермодуляционных составляющих, некоторые из которых попадают в полосу пропускания Δωп приемника в качестве интермодуляционных помех, то выделяют указанные сигналы полосовым фильтром, частоту настройки ωн2 и полосу про пускания Δωп1 которого выбирают следующим образом:where c is the propagation speed of radio waves, differs from the closest analogue in that if a false signal (interference) enters the direct channel at a frequency ω p equal to the second intermediate frequency ω pr2 (ω p = ω pr2 ), then it is isolated by a narrow-band filter, the tuning frequency ω N of which is chosen equal to the second intermediate frequency ω AC2 (ω N = ω AC2 ), is inverted by 180 ° in phase and summed with the original signal, compensating for it by the phase-compensation method, if two or more powerful signals fall into the frequency band Δω p1 , located Eva "from the passband Δω p of the receiver, and the interaction of which on nonlinear elements leads to the formation of intermodulation components, some of which fall into the passband Δω p of the receiver as intermodulation interference, then select these signals with a band-pass filter, the tuning frequency ω n2 and the starting Δω p1 which is selected as follows:
, ,
где ωI и ωII - граничные частоты;where ω I and ω II are the boundary frequencies;
инвертируют их по фазе на 180° и суммируют с исходными сигналами, компенсируют их фазокомпенсационным методом, если два или более мощных сигналов попадают в полосу частот Δωп2, расположенную "справа" от полосы пропускания Δωп приемника, и взаимодействие которых на нелинейных элементах приводит к образованию интермодуляционных составляющих, некоторые из которых попадают в полосу пропускания Δωп приемника в качестве интермодуляционных помех, то выделяют узкополосные сигналы полосовым фильтром, частоту настройки ωн2 и полосу пропускания Δωп2 которого выбирают следующим образом:they are inverted in phase by 180 ° and summed with the original signals, compensated by their phase-compensation method, if two or more powerful signals fall into the frequency band Δω p2 located "to the right" of the passband Δω p of the receiver, and the interaction of which on non-linear elements leads to formation of intermodulation products, some of which fall within the bandwidth Δω n receiver as intermodulation noise, then the narrowband signals isolated by a bandpass filter frequency ω 2n settings and bandwidth Δω n2 is selected as follows:
, Δωп2=ωIV-ωIII, , Δω n2 = ω IV -ω III ,
где ωIV и -ωIII - граничные частоты,where ω IV and -ω III are the boundary frequencies,
инвертируют их по фазе на 180° и суммируют с исходными сигналами, компенсируя их фазокомпенсационным методом.they are inverted in phase by 180 ° and summed with the original signals, compensating for their phase-compensation method.
Поставленная задача решается тем, что устройство для синхронизации часов, содержащее геостационарный ИСЗ-ретранслятор, первый и второй наземные пункты, каждый из которых содержит последовательно включенные стандарт частоты и времени, первый гетеродин, первый смеситель, второй вход которого через переключатель соединен с первым выходом генератора псевдослучайного сигнала, усилитель первой промежуточной частоты, первый усилитель мощности, дуплексер, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной, и второй усилитель мощности, последовательно включенные второй смеситель, второй вход которого через второй гетеродин соединен с первым выходом стандарта частоты и времени, первый усилитель второй промежуточной частоты, первый сумматор, первый перемножитель, первый узкополосный фильтр, амплитудный детектор, ключ, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, второй клиппер, второй вход которого соединен с вторым выходом стандарта частоты и времени, второе буферное запоминающее устройство и измеритель задержек и их производных, выход которого является выходом наземного пункта, последовательно подключенные к третьему выходу стандарта частоты и времени генератор псевдослучайного сигнала, первый клиппер, второй вход которого соединен со вторым выходом стандарта частоты и времени, и первое буферное запоминающее устройство, выход которого соединен с вторым входом измерителя задержек и их производных, последовательно подключенные к выходу второго гетеродина первый фазовращатель на 90°, третий смеситель, второй усилитель второй промежуточной частоты и второй фазовращатель на 90°, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, причем к выходу ключа последовательно подключены четвертый смеситель, второй вход которого соединен с первым выходом блока эталонных частот, усилитель третьей промежуточной частоты, пятый смеситель, второй вход которого соединен с вторым выходом блока эталонных частот, первый фильтр нижних частот и измеритель доплеровской частоты, к выходу ключа последовательно подключены второй перемножитель второй фильтр нижних частот, экстремальный регулятор и блок регулируемой задержки, второй вход которого соединен с выходом генератора псевдослучайного сигнала, первый выход соединен с вторым входом второго перемножителя, а второй выход подключен к индикатору дальности, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено вторым узкополосным фильтром, тремя инверторами, вторым, третьим и четвертым сумматорами и двумя полосовыми фильтрами, причем к выходу второго усилителя мощности последовательно подключены второй узкополосный фильтр, первый фазоинвертор, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя мощности, первый полосовой фильтр, второй фазоинвертор, третий сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, второй полосовой фильтр, третий инвертор и четвертый сумматор, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора, а выход подключен к вторым входам первого перемножителя, второго и третьего смесителей.The problem is solved in that a clock synchronization device containing a geostationary satellite repeater, first and second ground stations, each of which contains a frequency and time standard, a first local oscillator, a first mixer, the second input of which is connected via a switch to the first output of the generator a pseudo-random signal, a first intermediate frequency amplifier, a first power amplifier, a duplexer whose input-output is connected to a transceiver antenna, and a second power amplifier, p consequently included a second mixer, the second input of which is connected through the second local oscillator to the first output of the frequency and time standard, the first amplifier of the second intermediate frequency, the first adder, the first multiplier, the first narrow-band filter, the amplitude detector, the key, the second input of which is connected to the output of the first adder, a second clipper, the second input of which is connected to the second output of the frequency and time standard, a second buffer storage device and a meter of delays and their derivatives, the output of which is the output of a ground station, a pseudo-random signal generator, a first clipper, the second input of which is connected to the second output of the frequency and time standard, and a first buffer storage device, the output of which is connected to the second input of the delay meter and their derivatives, connected in series to the third output of the frequency and time standard, the first phase shifter 90 °, the third mixer, the second amplifier of the second intermediate frequency and the second phase shifter 90 ° connected in series to the output of the second local oscillator, the output to which is connected to the second input of the first adder, and the fourth mixer is connected in series to the key, the second input of which is connected to the first output of the reference frequency unit, the amplifier of the third intermediate frequency, the fifth mixer, the second input of which is connected to the second output of the reference frequency unit, the first low-pass filter frequencies and a Doppler frequency meter, a second multiplier, a second low-pass filter, an extreme regulator and an adjustable delay unit, are secondly connected to the key output the path of which is connected to the output of the pseudo-random signal generator, the first output is connected to the second input of the second multiplier, and the second output is connected to the range indicator, differs from the closest analogue in that it is equipped with a second narrow-band filter, three inverters, a second, third and fourth adders and two band-pass filters, and the second narrow-band filter, the first phase inverter, the second adder, the second input of which is connected to the output of the second power amplifier, a first bandpass filter, a second phase inverter, a third adder, the second input of which is connected to the output of the second adder, a second bandpass filter, a third inverter and a fourth adder, the second input of which is connected to the output of the third adder, and the output is connected to the second inputs of the first multiplier, second and third mixers.
Геометрическая схема расположения пунктов А, В и ИСЗ-ретранслятора S изображена на фиг. 1, где введены следующие обозначения: О - центр масс Земли; d - база интерферометра; r - радиус-вектор ИСЗ-ретранслятора. Временная диаграмма дуплексного метода сличения часов представлена на фиг. 2, где введены следующие обозначения: S, А, В - шкалы времени ИСЗ-ретранслятора, наземных пунктов А и В соответственно. Структурная схема аппаратуры одного из наземных пунктов (А), реализующей предлагаемый способ синхронизации часов, представлена на фиг. 3. Частотная диаграмма, иллюстрирующая преобразование сигналов, показана на фиг. 4, 5 и 6.The geometric arrangement of points A, B and the satellite relay S is shown in FIG. 1, where the following notation is introduced: O is the center of mass of the Earth; d is the base of the interferometer; r is the radius vector of the satellite repeater. The timing diagram of the duplex clock comparison method is shown in FIG. 2, where the following notation is introduced: S, A, B are the time scales of the satellite repeater, ground points A and B, respectively. The structural diagram of the equipment of one of the ground points (A) that implements the proposed method for clock synchronization is shown in FIG. 3. A frequency diagram illustrating signal conversion is shown in FIG. 4, 5 and 6.
Устройство для синхронизации часов содержит последовательно включенные стандарт 1 частоты и времени, первый гетеродин 2.1, первый смеситель 5, второй вход которого через переключатель 4 соединен с первым выходом генератора псевдослучайного сигнала, усилитель 6 первой промежуточной частоты, первый усилитель 7 мощности, дуплексер 8, вход-выход которого связан с приемопередающей антенной 9, второй усилитель 12 мощности, второй узкополосный фильтр 39, первый фазоинвертор 40, второй сумматор 41, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 12 мощности, первый полосовой фильтр 42, второй фазоинвертор 43, третий сумматор 44, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора 41, второй полосовой фильтр 45, третий фазоинвертор 46 и четвертый сумматор 47, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора 44, второй смеситель 13, второй вход которого через второй гетеродин 2.2 соединен с первым выходом стандарта 1 частоты и времени, первый усилитель 14 второй промежуточной частоты, первый сумматор 22, первый перемножитель 23, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора 42, узкополосный фильтр 24, амплитудный детектор 25, ключ 26, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 22, второй клиппер 15, второй вход которого соединен с вторым выходом стандарта 1 частоты и времени, второе буферное запоминающее устройство 16 и измеритель 17 задержек и их производных, выход которого является выходом аппаратуры наземного пункта.The device for clock synchronization contains serially connected frequency and
К третьему выходу стандарта 1 частоты и времени последовательно подключены генератор 3 псевдослучайного сигнала, первый клиппер 10, второй вход которого соединен со вторым выходом стандарта 1 частоты и времени, и первое буферное запоминающее устройство 11, выход которого соединен со вторым входом измерителя 17 задержек и их производных. К выходу второго гетеродина 2.2 последовательно подключены первый фазовращатель 18 на 90°, третий смеситель 19, второй вход которого соединен с выходом четвертого сумматора 47, второй усилитель 20 второй промежуточной частоты и второй фазовращатель 21 на -90°, выход которого соединен с вторым входом сумматора 22. К выходу ключа 26 последовательно подключены четвертый смеситель 28, второй вход которого соединен с первым выходом блока 27 эталонных частот, усилитель 29 третьей промежуточной частоты, пятый смеситель 30, второй вход которого соединен со вторым выходом блока 27 эталонных частот, первый фильтр 31 нижних частот и измеритель 32 доплеровской частоты. К выходу ключа 26 последовательно подключены второй перемножитель 34, второй фильтр 35 нижних частот, экстремальный регулятор 36 и блок 37 регулируемой задержки, второй вход которого соединен с выходом генератора 3 псевдослучайного сигнала, первый выход соединен с вторым входом второго перемножителя 34, второй выход - подключен к индикатору 38 дальности.A
Второй перемножитель 34, второй фильтр 35 нижних часто, экстремальный регулятор 36 и блок 37 регулируемой задержки образуют коррелятор 33.The second multiplier 34, the second
Синхронизацию часов по предлагаемому способу осуществляют следующим образом. В момент времени t1 A по часам первого пункта А с помощью кодовой последовательности формируют шумоподобный СВЧ-сигнал (сигнал α1) (фиг. 2):Clock synchronization by the proposed method is as follows. At time t 1 A, according to the clock of the first point A, a noise-like microwave signal is generated using a code sequence (signal α 1 ) (Fig. 2):
uc(t)=Uс cos[ωct+ϕk(t)+ϕс], 0≤t≤Тс,u c (t) = U with cos [ω c t + ϕ k (t) + ϕ s ], 0≤t≤T s ,
где Uс, ωс, ϕс, Тс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала;where U s , ω s , ϕ s , T s - amplitude, carrier frequency, initial phase and signal duration;
ϕk(t)={0, π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с кодовой последовательностью M(t), причем ϕk(t)=const при kτЭ<t<(k+1)τЭ и может изменяться скачком при t=kτЭ, т.е. на границах между элементарными посылками (К=1, 2, … N-1);φ k (t) = {0, π} - manipulated component phase mapping law phase shift keying in accordance with the code sequence M (t), wherein φ k (t) = const at kτ E <t <(k + 1) τ Oe and can change abruptly at t = kτ Oe , i.e. at the boundaries between elementary premises (K = 1, 2, ... N-1);
τЭ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тс (Тс=NτЭ),τ E , N - the duration and number of chips that make up a signal of duration T s (T s = Nτ E ),
в генераторе 3 с помощью стандарта 1 частоты и времени.in
Указанный сигнал поступает на вход клиппера 10, а затем регистрируется в буферном запоминающем устройстве 11. Регистрация синхронизуется стандартом 1 частоты и времени.The specified signal is supplied to the input of the
Сформированный сигнал uc(t) поступает на первый вход первого смесителя 5, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 2.1The generated signal u c (t) is fed to the first input of the
uГ1(t)=UГ1 cos(ωГ1t+ϕГ1).u Г1 (t) = U Г1 cos (ω Г1 t + ϕ Г1 ).
На выходе смесителя 5 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 6 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частотыAt the output of the
uпр1(t)=Uпр1 cos[ωпр1+ϕk(t)+ϕпр1], 0≤t≤Tc,u CR1 (t) = U CR1 cos [ω CR1 + ϕ k (t) + ϕ CR1 ], 0≤t≤T c ,
где ;Where ;
К1 - коэффициент передачи смесителя;To 1 - gear ratio of the mixer;
ωпр1=ωс+ωГ1 - первая промежуточная (суммарная) частота;ω CR1 = ω s + ω G1 - the first intermediate (total) frequency;
ϕпр1=ϕс+ϕГ1,ϕ pr1 = ϕ with + ϕ G1 ,
которое после усиления в усилителе 7 мощности через дуплексер 8 и приемопередающую антенну 9 излучается в направлении ИСЗ-ретранслятора на частоте ω1=ωпр1.which, after amplification in the
В тот же момент времени t1 A=t1 B по часам второго пункта В с помощью такой же кодовой последовательности M(t) формируют такой же шумоподобный СВЧ-сигнал (сигнал β1). Регистрируют его на втором пункте В (сигнал β1, который, однако, не отправляют на ретрансляцию). Принимают бортовой аппаратурой ИСЗ-ретранслятора на частоте ω1 (сигнал α1), переизлучают его на пункты А и В на частоте ω2 с сохранением фазовых соотношений на интервале tc.At the same time t 1 A = t 1 B according to the clock of the second point B using the same code sequence M (t) form the same noise-like microwave signal (signal β 1 ). Register it at the second point B (signal β 1 , which, however, is not sent for relay). Accept on-board equipment of the satellite repeater at a frequency of ω 1 (signal α 1 ), re-emit it to points A and B at a frequency of ω 2 while maintaining phase relationships in the interval t c .
Ретранслированный сигнал (сигнал α2) на частоте ω2 Relay signal (signal α 2 ) at a frequency of ω 2
u2(t)=U2 cos[(ω2±ΩД)(t-τP)+ϕk(t-τЗ)+ϕ2], 0≤t≤Tc,u 2 (t) = U 2 cos [(ω 2 ± Ω Д ) (t-τ P ) + ϕ k (t-τ З ) + ϕ 2 ], 0≤t≤T c ,
где ±ΩД - доплеровское смещение частоты;where ± Ω D - Doppler frequency shift;
- время запаздывания ретранслированного сигнала относительно запросного; - the delay time of the relay signal relative to the request;
R - расстояние от наземного пункта до ИСЗ-ретранслятора;R is the distance from the ground point to the satellite repeater;
с - скорость распространения радиоволн,C is the propagation velocity of radio waves,
принимается приемопередающей антенной 9 и через дуплексер 8 и усилитель 12 мощности и сумматоры 41, 44, 47, у которых работает только одно плечо, поступает на первые входы второго 13 и третьего 19 смесителя и первого перемножителя 23. На вторые входы смесителей 13 и 19 подаются напряжения второго гетеродина 2.2:it is received by the
uГ2(t)=UГ2 cos(ωГ2t+ϕГ2),u Г2 (t) = U Г2 cos (ω Г2 t + ϕ Г2 ),
uГ3(t)=UГ2 cos(ωГ2t+ϕГ2+90°).u Г3 (t) = U Г2 cos (ω Г2 t + ϕ Г2 + 90 °).
Причем частоты ωГ1 и ωГ2 первого 2.1 и второго 2.2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты (фиг. 4)Moreover, the frequencies ω G1 and ω G2 of the first 2.1 and second 2.2 local oscillators are spaced by the value of the second intermediate frequency (Fig. 4)
ωГ2-ωГ1=ωпр2.w G1 G2 -ω = ω WP2.
На выходе смесителей 13 и 19 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителями 14 и 20 выделяются напряжения второй промежуточной (разностной) частоты:At the output of the
uпр2(t)=Uпр2 cos[(ωпр2±ΩД)(t-τЗ)+ϕk(t-τЗ)+ϕпр2],u CR2 (t) = U CR2 cos [(ω CR2 ± Ω D ) (t-τ З ) + ϕ k (t-τ З ) + ϕ CR2 ],
uпр3(t)=Uпр2 cos[(ωпр2±ΩД)(t-τЗ)+ϕk(t-τЗ)+ϕпр2+90°], 0≤t≤Тс,u CR3 (t) = U CR2 cos [(ω CR2 ± Ω D ) (t-τ З ) + ϕ k (t-τ З ) + ϕ CR2 + 90 °], 0≤t≤T s ,
где ;Where ;
К1 - коэффициент передачи смесителя;To 1 - gear ratio of the mixer;
ωпр2=ωГ2-ω2 - вторая промежуточная (разностная) частота;ω CR2 = ω G2 -ω 2 - the second intermediate (difference) frequency;
ϕпр2=ϕГ2-ϕ2.ϕ pr2 = ϕ G2 -ϕ 2 .
Напряжение uпр3(t) с выхода усилителя 20 второй промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 21 на -90°, на выходе которого образуется напряжениеThe voltage u pr3 (t) from the output of the
uпр4(t)=Uпр2 cos[(ωпр2t±ΩД)(t-τЗ)+ϕk(t-τЗ)+ϕпр2+90°-90°]=u CR4 (t) = U CR2 cos [(ω CR2 t ± Ω D ) (t-τ З ) + ϕ k (t-τ З ) + ϕ CR2 + 90 ° -90 °] =
=Uпр2 cos[(ωпр2t±ΩД)+ϕk(t-τЗ)+ϕпр2].= U CR2 cos [(ω CR2 t ± Ω D ) + ϕ k (t-τ З ) + ϕ CR2 ].
Напряжения uпр2(t) и uпр4(t) с выхода усилителя 14 второй промежуточной частоты и фазовращателя 21 на -90° поступают на два входа сумматора 22, на выходе которого образуется суммарное напряжениеThe voltage u pr2 (t) and u pr4 (t) from the output of the
uΣ(t)=UΣ cos[(ωпр2±ΩД)+ϕk(t-τЗ)+ϕпр2], 0≤t≤Iс,u Σ (t) = U Σ cos [(ω pr2 ± Ω D ) + ϕ k (t-τ З ) + ϕ pr2 ], 0≤t≤I s ,
где UΣ=2Uпр2,where U Σ = 2U pr2 ,
которое поступает на второй вход первого перемножителя 23. На выходе последнего образуется гармоническое напряжениеwhich goes to the second input of the
u1(t)=U1 cos(ωU2t+ϕГ2), 0≤t≤Tc,u 1 (t) = U 1 cos (ω U2 t + ϕ Г2 ), 0≤t≤T c ,
где ;Where ;
К2 - коэффициент передачи перемножителя,K 2 - transfer coefficient of the multiplier,
которое выделяется узкополосным фильтром 24 (частота настройки ωн которого выбирается равной частоте ωГ2 второго гетеродина 2.2 ωн=ωГ2), детектируется амплитудным детектором 25 и поступает на управляющий вход ключа 26, открывая его. В исходном состоянии ключ 26 всегда закрыт.which is allocated by a narrow-band filter 24 (the tuning frequency ω n of which is chosen equal to the frequency ω G2 of the second local oscillator 2.2 ω n = ω G2 ) is detected by the
При этом напряжение uΣ(t) с выхода сумматора 22 через открытый ключ 26 поступает одновременно на первый вход второго клиппера 15, четвертого смесителя 28 и второго перемножителя 34. Во втором клиппере 15 указанное суммарное напряжение uΣ(t) клиппируется, а затем записывается во второе запоминающее устройство 16. Регистрация синхронизируется стандартом 1 частоты и времени.In this case, the voltage u Σ (t) from the output of the
Для определения скорости и направления перемещения ИСЗ-ретранслятора относительно наземного пункта необходимо измерять доплеровский сдвиг частоты ±ΩД. Для этого используется многократное преобразование частоты принимаемого сигнала. Оно необходимо потому, что относительное значение доплеровского сдвига ΩД/ω2, равное отношению скоростей VR/c, где VR - радиальная составляющая скорости ИСЗ-ретранслятора, с - скорость распространения радиоволн, не превышает 10-4. В этих условиях выделение доплеровского сдвига при однократном преобразовании частоты принимаемого сигнала требует использования контуров с очень высокой, практически недостижимой добротностью.To determine the speed and direction of movement of the satellite repeater relative to the ground point, it is necessary to measure the Doppler frequency shift ± Ω D. For this, multiple conversion of the frequency of the received signal is used. It is necessary because the relative value of the Doppler shift Ω D / ω 2 equal to the ratio of velocities V R / c, where V R is the radial component of the velocity of the satellite repeater, c is the propagation velocity of the radio waves, does not exceed 10 -4 . Under these conditions, the separation of the Doppler shift during a single frequency conversion of the received signal requires the use of circuits with a very high, almost unattainable quality factor.
Суммарное напряжение uΣ(t) с выхода сумматора 22 через открытый ключ 26 поступает на первый вход четвертого смесителя 28, на второй вход которого подается напряжение первой эталонной частоты ωЭ1 с первого выхода блока 27 эталонных частот. На выходе смесителя 28 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 29 выделяется напряжение третьей промежуточной частотыThe total voltage u Σ (t) from the output of the
ωпр3=ωпр2+ΩД-ωЭ1,ω pr3 = ω pr2 + Ω D -ω E1 ,
которое поступает на первый вход пятого смесителя 30. На второй вход последнего подается напряжение второй эталонной частотыwhich is fed to the first input of the
ωЭ2=ωпр2-ωЭ1-Ω0,ω E2 = ω pr2 -ω E1 -Ω 0 ,
где ΩД - частота подставки, которая вводится для определения знака доплеровского смещения ΩД. Номинальная частота подставки выбирается из условияwhere Ω D is the frequency of the stand, which is introduced to determine the sign of the Doppler shift Ω D. The nominal frequency of the stand is selected from the condition
. .
На выходе смесителя 30 образуются напряжения комбинационных частот. Фильтром 31 нижних частот выделяется напряжение низкой частотыAt the output of the
ωн=ΩД+Ω0,ω n = Ω D + Ω 0 ,
которое поступает на вход измерителя 32 доплеровской частоты, где и производится измерение доплеровского смещения ΩД.which is fed to the input of the
При этом в зависимости от того, ωН>ΩД или ωН<ΩД, определяют знак доплеровского смещения, а следовательно, и направление радиальной скорости ИСЗ-ретранслятора.Moreover, depending on whether ω Н > Ω Д or ω Н <Ω Д , they determine the sign of the Doppler shift, and, consequently, the direction of the radial velocity of the satellite repeater.
Суммарное напряжение uΣ(t) так же поступает на первый вход второго перемножителя 34, на второй вход которого с выхода генератора 3 псевдослучайного сигнала подается шумоподобный СВЧ-сигнал uc(t) через блок 37 регулируемой задержки. Полученное на выходе перемножителя 34 напряжение пропускается через фильтр 35 нижних частот, на выходе которого формируется корреляционная функция R(τ), где τ - текущая временная задержка. Экстремальный регулятор 36, предназначенный для поддержания максимального значения корреляционной функции R(τ) и подключенный к выходу фильтра 35 нижних частот, воздействует на управляющий вход блока 37 регулируемой задержки и поддерживает вводимую им задержку τ равной τЗ (τ=τЗ), что соответствует максимальному значению корреляционной функции R(τ). Индикатор дальности 38, связанный со шкалой блока 37 регулируемой задержки, позволяет непосредственно считывать измеренное значение расстояния R от наземного пункта до ИСЗ-ретранслятора по формулеThe total voltage u Σ (t) is also supplied to the first input of the
, ,
где с - скорость распространения радиоволн.where c is the propagation velocity of radio waves.
Следовательно, задача измерения расстояния R от наземного пункта до ИСЗ-ретранслятора сводится к автоматическому измерению временной задержки τЗ ретранслированного сигнала относительно запросного.Therefore, the task of measuring the distance R from a ground station to an artificial satellite repeater is reduced to automatic measurement of the time delay τ 3 of the relay signal relative to the interrogation signal.
На втором шаге (при передаче сигнала из пункта В) переключатель 4 должен быть разомкнут и сигнал α3 из генератора 3 через клиппер 10 поступает в то же запоминающее устройство 11. Ретранслированный сигнал α4 записывается, как и α2, в запоминающее устройство 16.In the second step (when transmitting the signal from point B), the
В произвольный момент времени t3 В=t2 В+Θ по часам второго пункта аналогично формируют и регистрируют шумоподобный СВЧ-сигнал (сигнал β3). Сформированный сигнал преобразуют на частоте ω1, усиливают его по мощности, излучают усиленный сигнал в направлении того же ИСЗ-ретранслятора.At an arbitrary point in time t 3 V = t 2 V + Θ, a noise-like microwave signal (β 3 signal) is similarly generated and recorded by the hours of the second point. The generated signal is converted at a frequency of ω 1 , amplified by power, emitted amplified signal in the direction of the same satellite repeater.
В тот же момент времени t3 B=t3 A по часам первого пункта А с помощью той же кодовой последовательности формируют такой же шумоподобный СВЧ-сигнал (сигнал α3). Регистрируют его на первом пункте А. Принимают бортовой аппаратурой ИСЗ-ретранслятора сигнал на частоте ω1 (сигнал α3), переизлучают его на пункты А и В на частоте ω2 с сохранением фазовых соотношений, принимают ретранслированный сигнал на обоих пунктах, преобразуют его на видеочастоту, регистрируют в моменты времени t4 A и t4 B соответственно (сигнал α4, β4).At the same time t 3 B = t 3 A , the same noise-like microwave signal (signal α 3 ) is formed using the same code sequence using the same code sequence. Register it at the first point A. Accept the on-board equipment of the satellite relay signal at a frequency of ω 1 (signal α 3 ), re-emit it to points A and B at a frequency of ω 2 while maintaining phase relationships, receive a relay signal at both points, convert it to video frequency, recorded at time t 4 A and t 4 B, respectively (signal α 4 , β 4 ).
Корреляционной обработкой двух пар зарегистрированных сигналов в измерителе 17 определяют на каждом пункте следующие временные задержки:The correlation processing of two pairs of registered signals in the
τ1=β1⊗β2=t2 B-t1 В=а1+b1+(ΔВ И+ΔВ П+ΔS)+Δt,τ 1 = β 1 ⊗ β 2 = t 2 B -t 1 B = a 1 + b 1 + (Δ B AND + Δ B P + ΔS) + Δt,
τ2=α3⊗α4=t4 A-t3 A=a3+b2+(ΔВ И+ΔА П+ΔS)-Δt,τ 2 = α 3 ⊗ α 4 = t 4 A -t 3 A = a 3 + b 2 + (Δ B AND + Δ A P + ΔS) -Δt,
τ3=α1⊗α2=t2 A-t1 A=a1+a2+(ΔА И+ΔА П+ΔS),τ 3 = α 1 ⊗ α 2 = t 2 A -t 1 A = a 1 + a 2 + (Δ А И + Δ А П + ΔS),
τ4=β3⊗β4=t4 B-t3 B=b2+b3+(ΔВ И+ΔВ П+ΔS)τ 4 = β 3 ⊗ β 4 = t 4 B -t 3 B = b 2 + b 3 + (Δ B AND + Δ B P + ΔS)
и соответствующие им частоты интерференции Fi (i=1, 2, 3, 4), которые определяют производные этих задержек:and the corresponding interference frequencies F i (i = 1, 2, 3, 4), which determine the derivatives of these delays:
, ,
где ,Where ,
aj, bj (j=1, 2, 3) - время распространения сигнала между ИСЗ и пунктами А и В соответственно (фиг. 1);a j , b j (j = 1, 2, 3) is the propagation time of the signal between the satellite and points A and B, respectively (Fig. 1);
ΔА И, ΔВ И - задержки сигналов в излучающей аппаратуре обоих пунктов;Δ A AND , Δ B AND - signal delays in the radiating equipment of both points;
ΔА П, ΔВ П - задержки сигналов в приемно-регистрирующей аппаратуре;Δ A P , Δ B P - signal delay in the receiving and recording equipment;
ΔS - задержка сигналов в бортовом ИСЗ-ретрансляторе;ΔS - signal delay in the onboard satellite repeater;
Δt=t1 B-t1 A - искомая разность показаний часов в один и тот же физический момент.Δt = t 1 B -t 1 A is the desired difference in the clock readings at the same physical moment.
Полагая aj и bj линейными функциями с производными , , получаем:Assuming a j and b j linear functions with derivatives , we get:
, ,
гдеWhere
, ,
, ,
, ,
, ,
ΔА,В', ΔА,В” - задержки сигнала в атмосфере на частотах ω1 и ω2 соответственно;Δ A, B ' , Δ A, B ” - signal delay in the atmosphere at frequencies ω 1 and ω 2, respectively;
ν - релятивистская поправка (эффект Саньяка);ν - relativistic correction (Sagnac effect);
ω - угловая скорость вращения Земли;ω is the angular velocity of the Earth;
с - скорость света;c is the speed of light;
D - площадь четырехугольника OA'S'В', образуемого в экваториальной плоскости центром масс Земли, проекциями пунктов А, В и ИСЗ-ретранслятора S.D is the area of the quadrilateral OA'S'B ', formed in the equatorial plane by the center of mass of the Earth, the projections of points A, B and the satellite S.
Поправки γ на подвижность ИСЗ-ретранслятора во время единичного измерения проще всего свести к нулю соответствующим выбором свободного параметра Θ:Corrections γ on the mobility of the satellite repeater during a single measurement is most easily reduced to zero by the corresponding choice of the free parameter Θ:
, ,
который следует в начале измерений рассчитывать по приближенным эфемеридным данным, а затем уточнить по результатам текущих измерений.which should be calculated at the beginning of measurements by approximate ephemeris data, and then clarified by the results of current measurements.
Что касается поправки δ на аппаратурные задержки, то ее можно найти путем калибровки по методу «нулевой базы».As for the correction δ for hardware delays, it can be found by calibration using the “zero base” method.
Атмосферная поправка ε также учитывается.The atmospheric correction ε is also taken into account.
На пункте В аппаратура работает аналогично, только порядок шагов там обратный. Для вычисления разности показаний часов Δt теперь достаточно обменяться между пунктами полученными цифровыми данными, что можно делать по обычным телефонным или телеграфным каналам связи.At point B, the equipment works similarly, only the order of steps there is the opposite. To calculate the difference between the clock readings Δt, it is now sufficient to exchange the received digital data between the points, which can be done via ordinary telephone or telegraph communication channels.
Описанная выше работа устройства, реализующего предлагаемый способ, соответствует приему полезных сигналов по основному каналу на частоте ω2 (фиг. 4).The above operation of the device that implements the proposed method, corresponds to the reception of useful signals on the main channel at a frequency of ω 2 (Fig. 4).
Если ложный сигнал (помеха)If a false signal (interference)
uЗ(t)=UЗ cos(ωЗt+ϕЗ), 0≤t≤TЗ u З (t) = U З cos (ω З t + ϕ З ), 0≤t≤T З
принимается по зеркальному каналу на частоте ωЗ, то усилителями 14 и 20 второй промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:is taken through the mirror channel at a frequency of ω З , then the following voltages are allocated by
uпр5(t)=Uпр5 cos(ωпр2t+ϕпр5),u CR5 (t) = U CR5 cos (ω CR2 t + ϕ CR5 ),
uпр6(t)=Uпр5 cos(ωпр2t+ϕпр5-90°), 0≤t≤ТЗ,u CR6 (t) = U CR5 cos (ω CR2 t + ϕ CR5 -90 °), 0≤t≤T З ,
где ;Where ;
К1 - коэффициент передачи усилителя;To 1 is the gain of the amplifier;
ωпр2=ωЗ-ωГ2 - вторая промежуточная (разностная) частота;ω CR2 = ω G -ω G2 - the second intermediate (difference) frequency;
ϕпр5=ϕ3-ϕГ2.ϕ pr5 = ϕ 3 -ϕ G2 .
Напряжение uпр6(t) с выхода усилителя 20 второй промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 21 на -90°, на выходе которого образуется следующее напряжение:The voltage u pr6 (t) from the output of the
uпр7(t)=Uпр5 cos(ωпр2t+ϕпр5-90°-90°)=-Uпр5 cos(ωпр2t+ϕпр5), 0≤t≤ТР.u CR7 (t) = U CR5 cos (ω CR2 t + ϕ CR5 -90 ° -90 °) = - CR CR5 (ω CR2 t + ϕ CR5 ), 0≤t≤T P.
Напряжения uпр5(t) и uпр7(t), поступающие на два входа сумматора 22, на его выходе компенсируются.The voltages u CR5 (t) and u CR7 (t) supplied to the two inputs of the
Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по зеркальному каналу на частоте ωЗ, подавляется.Therefore, a false signal (interference) received on the mirror channel at a frequency of ω 3 is suppressed.
По аналогичной причине подавляется и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму комбинационному каналу на частоте ωк2.For a similar reason, a false signal (interference) received on the second combination channel at a frequency of ω k2 is also suppressed.
Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому комбинационному каналу на частоте ωк1 If a false signal (interference) is received on the first combinational channel at a frequency ω k1
uK1(t)=UK1 cos(ωK1t+ϕK1), 0≤t≤ТK1,u K1 (t) = U K1 cos (ω K1 t + ϕ K1 ), 0≤t≤T K1 ,
то усилителями 14 и 20 второй промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:the
uпр8(t)=Uпр2 cos(ωпр2t+ϕпр8),u CR8 (t) = U CR2 cos (ω CR2 t + ϕ CR8 ),
uпр9(t)=Uпр8 cos(ωпр2t+ϕпр8+90°), 0≤t≤TK1,u PR9 (t) = U CR8 cos (ω CR2 t + ϕ CR8 + 90 °), 0≤t≤T K1 ,
где ;Where ;
ωпр2=2ωГ2-ωК1 - вторая промежуточная (разностная) частота;ω CR2 = 2ω G2 -ω K1 - the second intermediate (difference) frequency;
ϕпр8=ϕГ2-ϕК1.ϕ pr8 = ϕ G2 -ϕ K1 .
Напряжение uпр9(t) с выхода усилителя 20 второй промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 21 на -90°, на выходе которого образуется напряжение:The voltage u pr9 (t) from the output of the
uпр10(t)=Uпр8 cos(ωпр2t+ϕпр8+90°-90°)=Uпр8 cos(ωпр2t+ϕпр8), 0≤t≤ТК1.u pr10 (t) = U pr8 cos (ω pr2 t + ϕ pr8 + 90 ° -90 °) = U pr8 cos (ω pr2 t + ϕ pr8 ), 0≤t≤T K1 .
Напряжения uпр8(t) и uпр10(t) поступают на два входа сумматора 22, на выходе которого образуется следующее суммарное напряжение:Voltages u pr8 (t) and u pr10 (t) are supplied to two inputs of the
uΣ1(t)=UΣ1 cos(ωпр2t+ϕпр8), 0≤t≤ТК1,u Σ1 (t) = U Σ1 cos (ω CR2 t + ϕ CR8 ), 0≤t≤T K1 ,
где UΣ1=2Uпр8.where U Σ1 = 2U pr8 .
Это напряжение подается на второй вход перемножителя 23, на выходе которого образуется следующее гармоническое напряжение:This voltage is supplied to the second input of the
u2(t)=U2 cos(2ωГ2t+ϕГ2), 0≤t≤TK1,u 2 (t) = U 2 cos (2ω Г2 t + ϕ Г2 ), 0≤t≤T K1 ,
где .Where .
Это напряжение не попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра 24. Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте ωК1, подавляется.This voltage does not fall into the passband of the narrow-
Если ложный сигнал (помеха) поступает по каналу прямого прохожденияIf a false signal (interference) enters the direct channel
uп(t)=Uп cos(ωпt+ϕп), 0≤t≤Tп,u p (t) = U p cos (ω p t + ϕ p ), 0≤t≤T p ,
где ωп=ωпр2,where ω p = ω CR2 ,
то он поступает на первый вход второго сумматора 41, выделяется узкополосным фильтром 39, частота настройки ωн1 которого равна второй промежуточной частоте ωпр2, (ωн1=ωпр2,), инвертируется по фазе на 180° фазоинверторе 40then it enters the first input of the
uп1(t)=Uп cos(ωпt+ϕg), 0≤t≤Tп u p1 (t) = U p cos (ω p t + ϕ g ), 0≤t≤T p
и поступает на второй вход сумматора 41, выход которого он компенсирует.and enters the second input of the
Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по каналу прямого прохождения на частоте ωп=ωпр2, подавляется фильтром-пробкой, состоящим из узкополосного фильтра 39, фазоинвертора 40, сумматора 41, и реализующим фазокомпенсационный метод.Therefore, a false signal (interference) received through the direct passage channel at a frequency ω p = ω pr2 is suppressed by a filter plug consisting of a narrow-
Если два или более мощных сигнала на частотах ωI и ωII попадают в полосу частот Δωп, расположенную "слева" от полосы пропускания Δωп приемника, то их взаимодействие на нелинейных элементах обеспечивают образование интермодуляционных составляющих, некоторые из которых попадают в полосу пропускания Δωп приемника в качестве интермодуляционных помех. Указанные интермодуляционные помехи поступают на первый вход сумматора 44, выделяются полосовым фильтром 42, частота настройки ωн2 и полоса пропускания Δωп1 которого выбираются следующим образом:If two or more powerful signals at frequencies ω I and ω II fall into the frequency band Δω p located "to the left" of the passband Δω p of the receiver, then their interaction on nonlinear elements ensures the formation of intermodulation components, some of which fall into the passband Δω n receiver as intermodulation interference. The indicated intermodulation interference arrives at the first input of the
, ,
где ωI и ωII - граничные частоты,where ω I and ω II are the boundary frequencies,
образующие полосу частот Δωп1, попадание в которую двух или более мощных сигналов приводит к образованию интермодуляционных помех.forming the frequency band Δω p1 , hit in which two or more powerful signals leads to the formation of intermodulation interference.
Указанные помехи инвертируются по фазе на 180° в фазоинверторе 43 и поступают на второй вход сумматора 44, где они компенсируются.These interference are phase inverted by 180 ° in the
Следовательно, ложные сигналы (помехи) принимаются в полосе частот Δωп1, расположенной "слева" от полосы пропускания Δωп приемника, и приводящие к образованию интермодуляционных помех, подавляются фильтром-пробкой, состоящим из полосового фильтра 42, фазоинвертором 43, сумматором 44 и реализующим фазокомпенсационный метод.Consequently, false signals (interference) are received in the frequency band Δω p1 , located "to the left" of the passband Δω p of the receiver, and leading to the formation of intermodulation interference, are suppressed by the filter plug, consisting of a
Если два или более мощных сигналов попадают в полосу частот Δωп2, расположенной "справа" от полосы пропускания Δωп приемника, то их взаимодействие на нелинейных элементах обеспечивает образование интермодуляционных составляющих, некоторые из которых попадают в полосу пропускания Δωп в качестве интермодуляционных помех. Указанные интермодуляционные помехи поступают на первый вход сумматора 47, выделяются полосовым фильтром 45, частота настройки ωн3 и полоса пропускания Δωп2 которого выбираются следующим образом:If two or more powerful signals fall into the frequency band Δω p2 located “to the right” of the passband Δω p of the receiver, then their interaction on nonlinear elements ensures the formation of intermodulation components, some of which fall into the passband Δω p as intermodulation interference. The indicated intermodulation interference arrives at the first input of the
, ,
где ωIII и ωIV - граничные частоты,where ω III and ω IV are the boundary frequencies,
образующие полосу частот Δωп2, попадание в которую двух или более мощных сигналов приводит к образованию интермодуляционных помех.forming the frequency band Δω p2 , hit in which two or more powerful signals leads to the formation of intermodulation interference.
Указанные помехи инвертируются по фазе на 180° в фазоинверторе 46 и поступают на второй вход сумматора 47, где они компенсируются.These interference are phase inverted by 180 ° in the
Следовательно, ложные сигналы (помехи), принимаемые в полосе частот Δωп2, расположенной "справа" от полосы пропускания Δωп приемника и приводящие к образованию интермодуляционных помех, подавляются фильтром-пробкой, состоящим из полосового фильтра 45, фазоинвертора 46, сумматора 47 и реализующим фазокомпенсационный метод.Consequently, false signals (interference) received in the frequency band Δω p2 located "to the right" of the passband Δω p of the receiver and leading to the formation of intermodulation interference are suppressed by the filter plug, consisting of a
Способ синхронизации часов позволяет:The clock synchronization method allows you to:
- достичь предельной точности измерений (около ±0,1 нс) с помощью РСДБ техники и техники ретрансляции, которая уже широко используется на практике;- achieve extreme measurement accuracy (about ± 0.1 ns) using VLBI technology and relay technology, which is already widely used in practice;
- формировать необходимые для проведения измерения СВЧ-сигналы на наземных пунктах, что дает возможность постепенно наращивать точность измерений за счет оптимизации структуры сигнала и усовершенствования наземной техники регистрации без вмешательства в бортовую аппаратуру ИСЗ;- to form the microwave signals necessary for the measurement at ground points, which makes it possible to gradually increase the accuracy of measurements by optimizing the signal structure and improving the ground-based recording technique without interfering with the satellite onboard equipment;
- повысить оперативность измерений, т.е. довести интервал времени от начала измерений до получения результатов вплоть до нескольких десятков секунд (практически до времени корреляционной обработки сигналов);- increase the efficiency of measurements, i.e. bring the time interval from the beginning of measurements to obtain results up to several tens of seconds (almost to the time of correlation signal processing);
- избежать установки на борту ИСЗ высокостабильных хранителей времени и измерителей временных интервалов, ограничить бортовую аппаратуру только системой фазостабильной ретрансляции СВЧ-сигналов.- to avoid the installation on board of a satellite of highly stable time-keepers and time interval meters, to limit the on-board equipment to only a phase-stable microwave signal relay system.
Предлагаемый способ обеспечивает повышение помехоустойчивости и точности синхронизации удаленных шкал времени. Это достигается подавлением ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам.The proposed method provides improved noise immunity and accuracy of synchronization of remote time scales. This is achieved by suppressing false signals (interference) received via mirror and Raman channels.
Причем подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и второму комбинационному каналу, обеспечивается фазокомпенсационным методом, который реализуется гетеродином 2.2, смесителями 13 и 19, усилителями 14 и 20 второй промежуточной частоты, фазовращателями 18 и 21 на +90° и -90° и сумматором 22.Moreover, the suppression of false signals (interference) received via the mirror and the second Raman channel is provided by the phase-compensation method, which is implemented by the local oscillator 2.2,
Подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по первому комбинационному каналу, обеспечивается методом узкополосной фильтрации, который реализуется перемножителем 23, узкополосным фильтром 24, амплитудным детектором 25 и ключом 26.The suppression of false signals (interference) received via the first combinational channel is provided by the narrow-band filtering method, which is implemented by a
Предлагаемые способ и устройство обеспечивают повышение точности синхронизации удаленных шкал времени. Это достигается измерением расстояния R от наземного пункта до ИСЗ-ретранслятора, скорости и направления его перемещения на геостационарной орбите относительно наземного пункта.The proposed method and device provide improved accuracy of synchronization of remote time scales. This is achieved by measuring the distance R from the ground point to the satellite, the speed and direction of its movement in a geostationary orbit relative to the ground point.
При этом измерение радиальной скорости ИСЗ-ретранслятора осуществляется с использованием многократного преобразования частоты принимаемого сигнала, отличается сравнительной простотой и не имеет ограничений на количество наземных пунктов, осуществляющих измерение радиальной скорости ИСЗ-ретранслятора.Moreover, the measurement of the radial velocity of the satellite repeater is carried out using multiple frequency conversion of the received signal, is characterized by comparative simplicity and does not have restrictions on the number of ground stations that measure the radial speed of the satellite repeater.
Измерение расстояния R от наземного пункта до ИСЗ-ретранслятора осуществляется автоматически с использованием замечательного свойства корреляционной функции R(τ) шумоподобных СВЧ-сигналов, которая имеет значительный главный лепесток и сравнительно низкий уровень боковых лепестков.The measurement of the distance R from the ground point to the satellite repeater is carried out automatically using the remarkable property of the correlation function R (τ) of noise-like microwave signals, which has a significant main lobe and a relatively low level of side lobes.
Таким образом, предлагаемые способ и устройство по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают повышение помехоустойчивости и точности синхронизации удаленных шкал времени. Это достигается путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по каналам прямого прохождения и по интермодуляционным каналам. Причем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по указанным каналам, обеспечивается фильтрами-пробками, реализующими фазокомпенсационный метод.Thus, the proposed method and device in comparison with the prototype and other technical solutions of a similar purpose provide increased noise immunity and accuracy of synchronization of remote time scales. This is achieved by suppressing spurious signals (interference) received on direct channels and on intermodulation channels. Moreover, the suppression of false signals (interference) received through the indicated channels is provided by filter plugs that implement the phase compensation method.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015155433A RU2619094C1 (en) | 2015-12-23 | 2015-12-23 | Method of clock synchronization and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015155433A RU2619094C1 (en) | 2015-12-23 | 2015-12-23 | Method of clock synchronization and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2619094C1 true RU2619094C1 (en) | 2017-05-11 |
Family
ID=58715928
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015155433A RU2619094C1 (en) | 2015-12-23 | 2015-12-23 | Method of clock synchronization and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2619094C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767163C1 (en) * | 2021-04-21 | 2022-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Method for synchronizing clocks in digital networks |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1517661A (en) * | 1975-07-14 | 1978-07-12 | Singer Co | Method and apparatus for synchronizing master and local time base systems |
RU2146833C1 (en) * | 1997-12-30 | 2000-03-20 | Закрытое акционерное общество Фирма "Котлин" | Method for synchronization of time scales |
RU2292574C1 (en) * | 2005-06-27 | 2007-01-27 | Институт Прикладной Астрономии Российской Академии Наук | Method of clock synchronization |
RU2535653C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-12-20 | Закрытое акционерное общество "Институт прикладной астрономии" (ЗАО "ИПА") | Clock synchronisation method and device therefor |
-
2015
- 2015-12-23 RU RU2015155433A patent/RU2619094C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1517661A (en) * | 1975-07-14 | 1978-07-12 | Singer Co | Method and apparatus for synchronizing master and local time base systems |
RU2146833C1 (en) * | 1997-12-30 | 2000-03-20 | Закрытое акционерное общество Фирма "Котлин" | Method for synchronization of time scales |
RU2292574C1 (en) * | 2005-06-27 | 2007-01-27 | Институт Прикладной Астрономии Российской Академии Наук | Method of clock synchronization |
RU2535653C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-12-20 | Закрытое акционерное общество "Институт прикладной астрономии" (ЗАО "ИПА") | Clock synchronisation method and device therefor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767163C1 (en) * | 2021-04-21 | 2022-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Method for synchronizing clocks in digital networks |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI575245B (en) | Signal-processing systems and methods for echo ranging systems, and related computer program products | |
EP2076788B1 (en) | Method and apparatus for locating the source of an unknown signal | |
JP3556952B2 (en) | Localization of unknown signal source | |
CN108603928B (en) | Method and system for reducing interference caused by phase noise in radar systems | |
JP2017003553A (en) | Phase calibration of stepwise chirp signal for synthetic aperture radar | |
US11630185B2 (en) | Cascaded radar system calibration of baseband imbalances | |
US4028697A (en) | Adaptive signal processor for clutter elimination | |
RU2292574C1 (en) | Method of clock synchronization | |
US10578748B2 (en) | High-performance time transfer using time reversal (T3R) | |
RU2535653C1 (en) | Clock synchronisation method and device therefor | |
RU2439643C1 (en) | Method of clock synchronisation and device for its realisation | |
KR20070052066A (en) | Gps signal repeater apparatus and gps receiver apparatus of stationary orbit satellite, and method for positioning determination of stationary orbit satellite using it | |
RU2619094C1 (en) | Method of clock synchronization and device for its implementation | |
JP3739078B2 (en) | Radio wave source position detection system | |
RU2350998C2 (en) | Method of synchronising clocks | |
JP4711305B2 (en) | Object identification device | |
RU2623718C1 (en) | Time transmission signals modem through the satellite communication duplex channel | |
RU2518174C2 (en) | Query-based method of measuring radial velocity and position of glonass global navigation system satellite and system for realising said method | |
RU2383914C1 (en) | Method of synchronising watches and device for realising said method | |
RU2613865C2 (en) | Clock synchronisation method and device therefor | |
RU2301437C1 (en) | Mode of comparison of time scale | |
RU2583894C2 (en) | Clock synchronisation method and device therefor | |
RU2654846C1 (en) | Method of clock synchronization | |
RU2528405C1 (en) | Clock synchronisation method and device therefor | |
RU2622511C1 (en) | Method of clock synchronization and device for its implementation |