SU976427A1

SU976427A1 - Pulse time position measuring device

Info

Publication number: SU976427A1
Application number: SU813279355A
Authority: SU
Inventors: Николай Степанович Чернышев; Леонид Иннокентьевич Юрьев
Original assignee: Предприятие П/Я В-2203
Priority date: 1981-03-02
Filing date: 1981-03-02
Publication date: 1982-11-23

Description

1one

Изобретение относитс к системам точного измерени малых периодов времени и может использоватьс в области систем точного времени дл синхронизации сигналов с помощью радиотехнических средств.The invention relates to systems for accurately measuring small periods of time and can be used in the field of accurate time systems for synchronizing signals using radio engineering means.

Известно устройство, содержащее погследовательно соединенные полосовой )фильтр,режекторный фильтр,формирователь отсчетиой точки и регистратор,а также по-следовательно соединенные анализатор рассогласовани параметров сигнала,накопитель и коммутатор,причем вход анализатора рассогласовани параметров сигнала соединен с выходом формировател отсчет- ,5 ной точки, иыход коммутатора соединен с управл ющим входом формировател отсчетной точки, а управл ющие входы ана- лизатора и коммутатора соединены с соответствующими выходами регистратора 1J20A device is known that comprises a band-pass filter, a notch filter, a counting point former and a recorder, and also a successively connected signal parameter error analyzer, a drive and a switch, the input of a signal parameter error analyzer connected to the output of the sample- , the switch output is connected to the control input of the reference point driver, and the control inputs of the analyzer and switch are connected to the corresponding outputs of the switch istratora 1J20

Недостатком устройства вл етс смещение временного положени отсчетиой точки сигнала, привод щее к ощибке измерени .The drawback of the device is the offset of the temporal position of the measuring point of the signal, resulting in a measurement error.

Известно устройство, в котором поло совой фильтр охвачен кольцом фазовой автоподстройки по пилот-сигналу, -что стабилизирует его параметры и уменьшает с,1ещение временного положени счетной точки сигнала. Устройство содержит ко 1мутатор, формирователь Ш1лот«сигнала , формирователь иьтпулъсов, усилитель-ограничитель , фазовый детектор, интегратор, формирователь отсчетной точки , регистратор, анализатор, накопитель, полосовой фильтр и режекторный фш1ьтрГ21.A device is known in which a bandpass filter is enclosed by a phase-locked loop on a pilot signal, which stabilizes its parameters and reduces the temporal position of the counter point of the signal. The device contains a 1mutator, a Sh1lot shaper of the signal, a shaper of impulses, an amplifier-limiter, a phase detector, an integrator, a reference point shaper, a recorder, an analyzer, a drive, a band-pass filter and a notch switch.

Недостатком известного устройства вл етс то, что стабилизаци ампшгтудно .частотной характеристики (АЧХ) полосового фишзтра возможна только при условии оди(шкового ухода электрических параметров элементов фильтра от номинала, что маловеро тно, так как температурные коэффициенты ухода эпектругческих параметров элементов фильтра (индуктивности, резисторы)имеют равноверо тное как попо.жительное .так и отрицательное значе те; фазовым кольцом автоподстройки фазы не- сушей радиоимпульса не обеспечиваетс пол ной стабилизации АЧХ и,как следствие этого ,временное положение отсчетной точки сигнала смещено,. Другим недостатком устройства вл етс то, что пилот-сигналом не охватываетс режекторныЙ1 фильтр, перестройка которого вли ет на временное положение отсчетной точки.. Целью изобретени вл етс увеличение точности измерени временного положени И пульсаа и, как следствие этогО| увеличение дальности действи устройства Указанна цель достигаетс тем, что в устройство дл измерени временного положени импульса, содержащее последовательно соединенные первый коммутатор и полосовой фильтр, формирователь отсчетной точки, выход которого соединен с первыми входами регистратора и анализатора рассогласовани параметров сигнала, накопитель, второй коммутатор, второй вход анализатора рассогласовани параметров сигнала соединен с первым выходом регистра тора, второй выход которс го соединен с управл ющим входом второго коммутатора, к другому входу которого через накопитель подключен выхо аналвн затора рассогласовани параметров сигнала , входы формировател пилот-сигнала .и формировател импульсов объединены и соединены с третьим выходом регистратора , а выходы подключены соответственно к первому .и второму управл юпгам входам первого коммутатора,, tpeтий вход котоtporo вл етс входом устройства, дополнительно введены накопитель и сумматор, причем выход анализатора рассогласовани , параметров сигнала через дополнительный накопитель подключен к первому входу дополнительного сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго коммутатора, а выход - с первым входом -формировател отсчетной точки , выход полосового фильтра через режекторный фильтр подключен к второму входу формировател отсчетной точки. На фиг. 1 представлена функциональна схема устройства дл измерени вр&меиного положени импульса; на фиг. 2 Зависимость временного смещени отсчет- ной точки от дальности распространени над сушей. Устройство дл измерени временного положени импульса содержит последовательно соединенные ком{Лутатор 1, полосовой фильтр 2, режекторный фильтр 3, формирователь 4 отсчетной точки, регистратор 5, а также последовательно соед Ненные аналюатор 6 рассогласовани параметров сигнала, наьопитель 7, коммутатор 8, сумматор 9, причем выход сумматора 9 соединен с управл ющим входом формировател 4 отсчетной точки, вход анализатора 6 рассогласовани параметров сигнала и коммутатор 8 соединены с соответствующими выходами регистратора 5, накопитель 10, вход которого соединен с другим выходом анализатора 6 рассогласовани параметров сигнала, а выход соединен с вторым входом сумматора 9, формирователь 11 пилот-сигнала и фо{ мирователь 12 галпульсов, входы которых соединены с третьим выходом регистратора 5, а выходы соединены соответственно с первым и BTof&iM управл ющим входом 1соммутатора 1. Устройство работает следующим обра- . зом. Сигнал и помеха поступают от антенны через коммутатор 1 на полосовой 2 и режекторный 3 4 льтры, где помеха фшп труетс , и далее - на формирователь 4 отсчетной точки и регистратор 5, в котором осуществл етс временной поиск (зигнала, синхронизаци местной временнйй шкалы с временной диаграммой прихо- з д щих радиоимпульсов и устранение многозначности фазош 1х от сЧетов. Уменьшение смещени временного положени отсчетной точки осуществл етс периоцнческим прерыванием обычной работы устройства с помощью коммутатора 1, на управл ющий вход которого поступают широкие селекторные импульсы от формировател 12 импульсов, запускаемого регистратором 5. Эти импульсы переключают коммутатор 1 так, что на вход : полосового фильтра 2 поступает пилотсигнал , представл ющий собой либо копию принимаемого сигнала, либо серию коротких импульсов, фор дирующих в полосовом фильтре 2 копию принимаемого сигнала. При отклонении АЧХ полосового фильтра 2 от заданной отсчетна точка пилотсигнала смещаетс так же, как у принимаемого сигнала. Преобразованный пилотсигнал с выхода формировател 4 отсчетной точки подаетс иа вход анализатора 6 рассогласовани параметров сигнала, Hia другой вход которого поступают с регисти. ратора 5 стробирующие импульсы, с nt мощью которых оцениваютс параметры преобразованного пилот-сигнала (смеш&кие отсчетной точки). Анализатор 6 рассо- гласовани параметров сигнала анализирует фактическое смещение отсчетной точки пилот сигнала по общему воздействиюA disadvantage of the known device is that the stabilization of the amplitude frequency characteristic (AFC) of a bandwidth phyztra is possible only under the condition that the electrical parameters of the filter elements are less than nominal, which is unlikely, since the temperature coefficients of the removal of the eject parameters of the filter elements (inductance, resistors ) have the same magnitude as a supportive. so and a negative value; the phase ring auto-tuning of the nearness of the radio pulse does not ensure full stabilization of the frequency response and Therefore, the temporal position of the reference point of the signal is shifted. Another disadvantage of the device is that the pilot signal does not cover the rejection filter, the restructuring of which affects the temporal position of the reference point. The aim of the invention is to increase the accuracy of measuring the temporal position of the pulse. and, as a result, an increase in the range of the device. This goal is achieved by the fact that the device for measuring the temporal position of the pulse, containing in series the first channel mmutator and bandpass filter, reference point driver, the output of which is connected to the first inputs of the recorder and the error parameter analyzer, the drive, the second switch, the second input of the signal parameter error analyzer is connected to the first output of the recorder, the second output is connected to the second control input switch, to another input of which, through the drive, is connected to the output of the error parameter jams of the signal parameters, the driver of the pilot signal and the driver of the pulse s are combined and connected to the third output of the recorder, and the outputs are connected respectively to the first and second control inputs of the first switch, the third input is the device input, the accumulator and adder are added, and the output of the error analyzer of the signal parameters is connected via an additional accumulator to the first input of the additional adder, the second input of which is connected to the output of the second switch, and the output to the first input of the reference point former, the output of the bandpass filter and through a notch filter is connected to the second input of the former of the reference point. FIG. 1 is a functional diagram of an apparatus for measuring the BMP & apex pulse position; in fig. 2 Dependence of the time offset of the reading point on the propagation distance above the land. The device for measuring the temporal position of the pulse contains a com-connected {Lutator 1, band-pass filter 2, notch filter 3, shaper 4 reference points, recorder 5, as well as successively connected error parameter parameters 6, switch 7, switch 8, adder 9, moreover, the output of the adder 9 is connected to the control input of the generator 4 of the reference point, the input of the analyzer 6 of the error of the signal parameters and the switch 8 are connected to the corresponding outputs of the recorder 5, the drive 10, the input of which is connected to another output of the analyzer 6 for the error of signal parameters, and the output is connected to the second input of the adder 9, the driver 11 of the pilot signal and the positive terminal 12, the inputs of which are connected to the third output of the recorder 5, and the outputs are connected respectively to the first and BTof & iM control switch 1 input 1. The device operates as follows. zom. The signal and interference comes from the antenna through switch 1 to bandpass 2 and notch 3 4 ltr, where the interference is rubbed, and then to shaper 4 reference point and recorder 5, which performs a time search (signal, synchronization of the local time scale with time diagram of the arrival of radio pulses and elimination of ambiguity of the phase 1x from the counts. Reducing the time position of the reference point is performed by periodically interrupting the normal operation of the device using switch 1, to the control input of the cat Wide selector pulses are received from the driver of 12 pulses triggered by the recorder 5. These pulses switch switch 1 so that the input: a bandpass filter 2 receives a pilot signal, which is either a copy of the received signal or a series of short pulses that form in a band filter 2 copy of the received signal. When the frequency response of the band-pass filter 2 deviates from the specified sampling point, the pilot signal shifts in the same way as the received signal. The transformed pilot signal from the output of the imaging unit 4 of the reference point is fed to the input of the analyzer 6 for the error of the signal parameters, Hia whose other input comes from the register. Sampler 5 strobe pulses, with nt power which estimates the parameters of the transformed pilot signal (a mix & reference point). The analyzer 6 mismatch signal parameters analyzes the actual offset of the reference point of the pilot signal by the total effect

сех режекторных фильтров и расстройки олосового фильтра 2, вырабатывает сиг валы ошибки, которые накапливаютс о акопителе 10 и через сумматор 9 поаютс на управл ющий вход форыирова- s тел 4 отсчетной точки.All of the notch filters and the detuning of the olos filter 2 produce sig shafts of errors that accumulate about the accumulator 10 and are fed through the adder 9 to the control input of the shaping s 4 reference point bodies.

Таким образом, если в известном уст ройстве пилот-сигналом, в виде отрезка синусоиды, устран лось только ыпшние изменени АЧХ полосового фильтра на 0 ременное положение отсчетной точки путем стабилизации АЧХ, то в предлагаемом устройстве устран етс вли ние не тольКо изменени АЧХ полосового фильтра, но и вли ние перестройки режекторного 15 фильтра на временное положение отсчетной точки путем корректировки параметров формировател отсчетной точки управл ющими напр жением, величина которого пропорциональна смещению отсчетной точ- 20 ки шшот-сигнала, представл ющего собой копию реального радиоимпульса. Поскольгку соотношение сигиал-шум при работе с пилот-сигналом выбираетс значительноThus, if in a known device the pilot signal, in the form of a sinusoidal section, eliminated only the outgoing changes in the frequency response of the bandpass filter by 0 the belt position of the reference point by stabilizing the frequency response, then the proposed device eliminates the effect of not only the change in frequency response of the bandpass filter, but also the effect of the restructuring of the notch filter 15 on the temporal position of the reference point by adjusting the parameters of the former of the reference point by the control voltage, the value of which is proportional to the offset of the reference point and shshot-signal representing a replica of the real radio pulse. Since the sigal-to-noise ratio when working with a pilot signal is chosen significantly

больше единипы и анализируетс фактичес;25 кое смещение отсчетной точки, то коррекци ее временного положени производитс с высокой степенью точности. ,. Коррекци параметров формировател 4 отсчетной точки, учитывающа измене- зо ние АЧХ полосового фильтра 2 и перестройку режекторных фильтров 3, производитс до режима устранени многозначности фазовых отсчетов принимаемых радиоимпульсов, что облегчает сам процесс устранени многозначности и уменьшает ошибку измерени временного положени импульса.more than one unit and is analyzed by the actual; 25 something offset of the reference point, then the correction of its temporal position is made with a high degree of accuracy. , The correction of the parameters of the imaging unit 4 of the reference point, taking into account the change in the frequency response of the bandpass filter 2 and the restructuring of the notch filters 3, is carried out before the mode of eliminating the ambiguity of the phase readings of the received radio pulses, which facilitates the very process of eliminating the ambiguity and reduces the error in measuring the temporal position of the pulse.

После устранени многозначности фазовых отсчетов прин тых радиоимпульсов, .. также как и в известном устройстве, производитс коррекци временного положени отсчетных точек по их смещению, вызванному искажением радиоимпульсов в процессе распросгранени по трассе. Корреки производитс следующим об- . разом. П|юобразованный радиоимпульс с выхода формировател 4 отсчетной точки подаетс на анализатор 6 рассогласовани параметров сигнала, на второй выход которого с регистратора 5 поступает стробирующие импульсы, с помощыо которых оцетшаютс парамет л преобразованнгач ) радиоимпульса (смещение отсчетной точки). Анализатор 6 рассогласовани параметров сигнала вырабатывает сигна- лы ошибки, которые с второго выхода поступают на накопитель 10 и далее через коммутатор 8 подаютс на сумментор 9, где они суммируютс с сигналам ошибки, вырабатываемыми анализатором б по пилот-сигналу. Суммарный сигнал ошибки с сумматора 9 подаетс на управл ющий вход формировател 4 отсчетной точки сигнала дл коррекции ее временного положени . Коммутатор 8 включаетс поступлением на его управл ющий вход команды от регистратора 5 только после того, как осуществитс вре менной поиск сигнала и устранитс многозначность фазовых отсчетов. В противном случае будет происходить ложна коррекци в неустановившемс режиме след щих систем регистратора 5.After eliminating the ambiguity of the phase readings of the received radio pulses, ... as well as in the known device, the time position of the reading points is corrected by their displacement caused by the distortion of the radio pulses in the process of propagation along the track. Corrections are made as follows. at once. P | urazovannaya radio pulse from the output of the imaging device 4 of the reference point is fed to the analyzer 6 of the signal parameters, the second output of which from the recorder 5 receives the gating pulses, through which the parameter of the radio impulse (offset of the reference point) is detected. The signal parameter error analyzer 6 generates error signals, which from the second output go to the drive 10 and then through the switch 8 are sent to the adder 9, where they are summed with the error signals produced by the analyzer b using the pilot signal. The total error signal from the adder 9 is fed to the control input of the imaging unit 4 of the reference point of the signal to correct its temporal position. The switch 8 is switched on by receiving a command from the recorder 5 at its control input only after a temporary search for the signal is carried out and the multiplicity of phase samples is eliminated. Otherwise, false correction will occur in the unsteady mode of the following recorder systems 5.

Таким образом, в предлагаемом устройстве , по сравнению с известным, осущест вл етс коррекци временного положени отсчетной точки сигнала не только при изменений АЧХ полосового фильтра, но и при действии режекторных фильтров, что облегчает устранение многозначное ти фазовых отсчетов и уменьшает ошибку временного положени импульса .Thus, in the proposed device, in comparison with the known, the time position of the reference point of the signal is corrected not only when the frequency response of the bandpass filter changes, but also when notch filters are applied, which facilitates the elimination of many-valued phase samples and reduces the error of the time position of the pulse.

Из графика (фиг. 2) видно, что сме щение отсчетной точки в 5 мкс (условие нарушени однозначности определени фазового отсчета) достигаетс на удалении от передающей станции в 1500км.From the graph (Fig. 2), it can be seen that the offset of the reference point of 5 µs (the condition of violation of the unambiguous determination of the phase count) is achieved at a distance of 1500 km from the transmitting station.

Поскольку суммарное смещение отсчет ной точки сигнала f (обусловленное изменением АЧХ полосового фильтра 2 t , действием режекторных фильтров 3 СГрф и искажением сигнала в процессе его распространени по трассе rtp) не должно превышать 5 мкс, то, уменьша ) рф уменьшаетс ошибка измерени временного положени импульса и увеличиваетс дальнойть действи устройства .Since the total offset of the reference point of the signal f (due to the change in the frequency response of the bandpass filter 2 t, the action of the notch filters 3 Gyrf and the distortion of the signal during its propagation along the rtp path) should not exceed 5 µs, then decreasing the RF time measurement error of the pulse position and increases the range of the device.

В известном устройстве временное смещение отсчетной точки сигнала обусловлено действием режекторных фильтров (если АЧХ полосового фильтра стабилизирована ) и искажением радиоимпульса в процессе распросгранени его по траосе . Принимаем2Грф равной 2,5 мкс, тогда на смещение отсчетной точки сигнала tp остаетс менее 2,5 мкс, так какIn the known device, the temporal displacement of the reference point of the signal is due to the action of notch filters (if the frequency response of the band-pass filter is stabilized) and the distortion of the radio pulse in the process of spreading it along the path. Accepting 2 Gyrf equal to 2.5 µs, then the offset of the reference point of the signal tp remains less than 2.5 µs, since

Claims

() 5 According to the schedule (fig. 2), the range of the device is 75 O km. When the device is operated at large distances from the Perth transmitting station, the total offset of the readout point becomes more than 5 µs due to an error in determining the time position of the pulse. In the proposed device, the mixing of the reference point of the signal due to the action of notch filters is corrected and the error in determining the temporal position of the pulse is determined by the temporal displacement of the reference point of the signal Sig Kala only due to its propagation along the path, then Tj -.Tp and the error in determining the temporal position of the impulse is already at a distance of more than 1500 km from the transmitting station (Fig. 2). Thus, in the proposed device, the measurement error of the temporal position of the pulse is reduced, which makes it possible to increase the range of the device, compared to the known device by about 2 times. Apparatus of the Invention A device for measuring the temporal position of a pulse, containing a serially connected first switch and a band-pass filter, a reference point generator, the output of which is connected to the first inputs of a recorder and a signal parameter error analyzer, a drive, a second switch, a second signal analyzer input signal connected to the first output of the recorder, the second output of which is connected to the control input of the second switch, to the other input of which through the accumulator The output is connected to the output of the signal parameter mismatch analyzer, the inputs of the pilot signal generator and the pulse former are combined and connected to the third output of the recorder, and the outputs are connected to the first and second control inputs of the first switch, the third input of which is the device input, which in order to measure the accuracy of the temporal position of the pulse, the accumulator and the adder are added to it, and the output of the analyzer for the error of the signal parameters through additional ADDITIONAL drive is connected to a first input of additional suktmatora, a second input coupled to an output of the second switch, and the output - to the first input of the reference point, the output of bandpass filter through a bandstop filter connected to the second input of the reference point. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 576553, cl. Q O4 F 10/04, 1975.

2. USSR author's certificate for application number 2883804 / 18-21, l. 6 04 F 10 / О4, 1980.

.one