Управляемая линия задержки пачки радиоимпульсов

 

Использование: радиотехника, радиолокационные станции и системы связи для задержки радиосигналов, корреляционной обработки и согласованной фильтрации. Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности задержки пачки радиоимпульсов с неизвестным временем прихода, снятия ограничений на структуру гтачки и увеличения диапазона времени задержки. Сущность:устройствосодержит преобразователь 1 частоты, сигнальный вход которого соединен с входом устройства , а вспомогательный вход - с выходом генератора 2 частотно-модулированного сигнала, вход управления которого соеди

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 Н 7/30

ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ЕДОМСТВО СССР

ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1) 4888511/21

2) 04.12.90

6) 30.08.93. Бюл. М 32

1) Специальное конструкторское бюро налитического приборостроения Научноехнического обьединения АН СССР

72) Е.Г.Апушинский, В.В,Долбиев и, И, Марущак

6) Авторское свидетельство СССР

1500109, кл. G 01 R 7/28

Авторское свидетельство CCCCP

1443122, кл. Н 03 Н 7/30, 9/30.

Патент США N. 3829760. л. G 01 R 27/28.

54) УПРАВЛЯЕМАЯ ЛИНИЯ ЗАДЕРЖКИ

АЧКИ РАДИОИМПУЛ ЬСОВ

„„SU„„183?381 А1 (57) Использование: радиотехника, радиолокационные станции и системы связи для задержки радиосигналов, корреляционной обработки и согласованной фильтрации.

Цель изобретения — расширение области применения за счет обеспечения возможности задержки пачки радиоимпульсов с неизвестным временем прихода, снятия ограничений на структуру пачки и увеличения диапазона времени задержки. Сущность. устройство содержит преобразователь 1 частоты, сигнальный вход которого соединен с входом устройства, а вспомогательный вход — с выходом генератора 2 частотно-модулированного сигнала, вход управления которого соеди1837381 нен с блоком 3 управления, при этом выход преобразователя 1 частоты соединен с входом усилителя 4 записи, выход которого соединен с сигнальным входом первого ключа

5, одновременно являющимся сигнальным входом первого канала 6-1 обработки, выход первого ключа 5 соединен с выходом второго ключа 7 и с входом широкополосного устройства 8 с рабочим веществом, выход широкополоного устройства с рабочим веществом — с сигнальным входом третьего ключа 9, причем выход его соединен с входом усилителя 10 считывания, управляющие входы всех трех ключей соединены с блоком

3 управления. Кроме того, устройство содержит дополнительные каналы обработки, второй генератор 11 частотно-модулированного сигнала, усилитель 12 возбуждения, второй преобразователь 13. В качестве рабочего вещества широкополосного устройства 8 канала обработки используется высокотемпературный сверхпроводник в виде порошка, помещенный в постоянное

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиолокационных станциях и системах связи для задержки радиосигналов, корреляционной обработки и согласованной фильтрации, Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности задержки пачки радиоимпульсов с неизвестным временем прихода, снятия ограничений на структуру пачки и увеличения диапазона времени задержки.

На фигЛ представлена блок-схема управляемой линии задержки пачки радиоимпульсов; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие ее работу.

Управляемая линия задержки пачки радиоимпульсов содержит преобразователь 1 частоты,- сигнальный вход которого соединен с входом линии задержки, а вспомогательный вход — с выходом генератора 2 частотно-модулированного сигнала, вход управления которого соединен с блоком 3 управления, Выход преобразователя 1 частоты соединены с входом усилителя 4 записи, выход которого соединен с сигнальным входом первого ключа 5, одновременно являющимся сигнальным входом каналов 6-1 — 6-и обработки. Выход первого ключа 5 соединен с выходом второго ключа 7 и с входом широкополосного устройства 8 с рабочим веществом, выход которого соединен магнитное поле и охлажденный до температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Каждый из генераторов частотно-модулированного сигнала включает по два идентичных генератора 14, 15 и 16, 17 с линейной частотной модуляцией, и имеющих самостоятельные входы управления, обьединенные между собой, и объединенные выходы. Выход второго генератора 11 частотно-модулированного сигнала соединен с входом усилителя 12 возбуждения, выход которого соединен с входами воэбуждения каналов обработки, одноверменно являющимися сигнальными входами вторых ключей 7. Сигнальные входы каналов обработки соединены между собой, а их выходы соединены с входом усилителя 10 считывания, выход которого соединен с сигнальным входом второго преобразователя 13, вспомогательный вход которого соединен с выходом первого генератора 2 частотно-модулированного сигнала, а выход преобразователя 13 соединен с выходом устройства. 2 ил. с сигнальным входом третьего ключа 9, причем его выход соединен с входом усилителя

10 считывания, управляющие входы всех трех ключей соединен с блоком 3 управле5 ния. Кроме того, линия задержки содержит дополнительные каналы обработки, второй генератор 11 частотно-модулированного сигнала. усилитель 12 возбуждения, второй преобразователь 13. В качестве рабочего

10, вещества широкополосного устройства 8 канала обработки используется высокотемпературный сверхпроводник (ВТСП) в виде порошка, помещенный в постоянное магнитное поле и охлажденный до температуры

"5 ниже температуры перехода в сверхпроводящее состояние, Каждый генератор 2 и 11 частотно-модулированного сигнала включает в себя bio два идентичных генератора 14, 15 и 16, 17 с линейной частотной модуляцией (ЛИМ). Соответственно каждый из генераторов имеет вход управления, соединенный с выходом блока 3 управления, Выход второго генератора 11 частотномодулированного сигнала соединен с входом усилителя 12 возбуждения, выход которого соединен с входами возбуждения каналов обработки, одновременно являющимися сигнальными входами вторых ключей 7. Сигнальные входы каналов 6-1 — 6-и

30 обработки соединены между собой, а их выходы соединены с входами усилителя 10 считывания. выход которогс соединен с сиг1837381 альным входом второго преобразователя

13, вспомогательный вход которого соедиен с выходом первого генератора 2 частотно-модулированного сигнала, а выход— с выходом линии задержки.

Линия задержки работает следующим образом.

На входы возбуждения каналов 6 — 1—

6-п обработки поступает сигнал с ЛЧМ (фиг.2) с периодом повторения Тр и диапазоном изменения частоты от fo до Ь. Этот сигнал формируется генераторами 16 и 17

ЛЧМ-сигнала, работающими поочередно через время Тр для получения непрерывного сканирующего ЛЧМ-сигнала без обратного хода, что обеспечивает последовательное возбуждение всех каналов обработки, как результат, возможность задержки пачки радиоимпульсов с частотой заполнения f< и неизвестным временем прихода: Для обеспечения достаточного уровня возбуждения рабочего вещества сигнал с выхода генераторов 16 и 17 подается на усилитель 12 возбуждения, а затем уже усилен ный поступает на вход возбуждения канала 6 — 1 — 6 — n обработки. Согласованная работа генераторов

14-17 обеспечивается импульсами синхронизации с блока 3 управления, Пусть на вход линии задержки и соответственно на вход преобразователя 1 поступает пачка из трех радиочастотных (РЧ) импульсов (фиг,2) с частотой заполнения fn и временами прихода импульсов в пачке соответственно t1, t2, 1э.

На вспомогательный вход преобразователя

1 поступает ЛЧМ-сигнал (фиг,2а) с выходов, генераторов 14, 15, Период повторения это1 го сигнала также равен Тр, а диапазон изме нения частоты от fo-f> до f<-f< Генераторы

14 и 15 работают поочередно с периодом повторения Тр, что как и в случае генераторов 16 и 17 обеспечивает на вспомогательном входе преобразователя 1 непрерывно сканирующий ЛЧМ-сигнал, без обратного хода. Таким образом, преобразователь 1 все время находится в состоянии гoTOBHO сти приема пачки РЧ-сигналов с неизвестным временем прихода. В результате преобразования на входе усилителя 4 записи поступает пачка РЧ-импульсов с центральной частотой первого импульса 1з и третьего импульса fz, Временное расположение импульсов в пачке остается без изменения, Таким образом, каждому импульсу в пачке сопоставлен свой частотный поддиа пэзон. Кэк видно из диаграммы (фиг.2), на, чало второго импульса приходится нэ ! окончание работы одного из генераторов,, допустим 14, а окончание — на начало рабо ты соответственно генератора 15. В резуль-! тате преобрэзовэния частота заполнения в

55 первом и третьем импульсах пачки изменяется монотонно с указанными выше центральными частотами, а во втором импульсе пачки монотонный закон изменения частоты претерпевает скачок в момент времени

t2 так, что частота заполнения дискретно меняется с fz нэ fz С усилителем 4 записи, I. который обеспечивает необходимый для записи уровень, сигнал от преобразованной пачки РЧ-импульсов поступает на сигнальные входы каналов 6 — 1 — 6 — n обработки. Для обеспечения функционирования канала обработки в полосе частот от 4 до fn на широкополосное устройство 8 с рабочим веществом, в качестве которого в предложенной линии задержки используется

ВТСП в виде порошка, помещенный в постоянное магнитное поле и охлажденный ниже температуры переход в сверхпроводящее состояние подается сигнал возбуждения в виде ЛЧМ-импульса. Распределение спектральной плотности мощности таково, что рабочее вещество возбуждается во всей полосе частот. Данное состояние вещества сохраняется в течение времени фаэовой релаксации Т7, На рабочее вещество, находящееся в возбужденном состоянии, поступает задерживаемый РЧ-сигнал и хранится в нем в течение времени Тэ, которое благодаря факту долговременной памяти, практически не ограничено. Долговременная память наблюдается в сверхпроводящих порошках и, по-видимому, объясняется возбуждением долгоживущих акустических мод отдельных порошинок. Для считывания хранящегося сигнала на рабочее вещество необходимо подействовать РЧ-сигналом достаточной мощности и с частотой, равной частоте записанного сигнала. При этом происходит полное воспроизведение записанного сигнала в виде зхо-сигналов. Стирание информации о хранящемся в веществе сигнале производится путем перевода ВТСП из сверхпроводящего в нормальное состояние.

Обеспечение режимов возбуждения, записи и считывания пачки РЧ-импульсов осуществляется с помощью блока 3 управления следующим образом. С блока 3 управления нэ ключ 7 первого канала обработки в момент времени t = О поступает управляющий импульс длительностью Тр (фиг.2г), В результате через этот ключ нэ вход широкополосного устройства 8 с рабочим веществом поступает отдельный ЛЧМ-импульс возбуждения длительностью Тр с генератора 11.

Таким образом, рабочее вещество в первом канале обработки оказывается подготовленным к приему и запоминанию импульсов обрабатываемой пачки, поступившей на

1837381 8 вход линии задержки, В момент времени t=Tp из блока 3 управления на первый ключ

5 первого канала обработки поступает управляющий импульс длительностью Тр (фиг.2д), В результате этого через первый ключ 5 на вход широкополосного устройства

8 с рабочим веществом поступает кодированный методом ЛЧМ фрагмент пачки радиоимпульсов, пришедший на вход линии задержки в интервалах времени от Тр до 2Тр (фиг.2б). При воздействии на рабочее вещество только в частотных поддиапазонах, соответствующих отдельным импульсам пачки, осуществляется их раздельное запоминание в соответствующих частотах рабочей полосы ВТСП. Для считывания этой информации необходимо подать на рабочее вещество РЧ-импульсы на тех же частотах, на которых была записана информация, или

"опросить" весь частотный диапазон, что и производится подачей через промежуток времени Тз относительно начала отсчета

ЛЧМ-импульса по каналу возбуждения. Последнее осуществляется открыванием второго ключа 7 канала обработки путем подачи на него импульса длительностью Тр с блока 3 управления в момент времени Тз (фиг.2г). В результате воздействия сигнала считывания на рабочее вещество формируются эха-сигналы на тех же частотах, на которых были записаны импульсы пачки. На фиг.2е показана временная последовательность сигналов, которые присутствуют на выходе широкополосного устройства 8 с рабочим веществом: сигнал возбуждения, информационный сигнал в моменты времени

tt и tz, сигнал считывания в момент времени

Тз и эха-сигналы в моменты Тз+ t> и Тз+ tz.

В момент времени Тз+ Тр из блока 3 управления на управляющий вход третьего ключа

9 канала обработки поступает импульс длительностью Тр, что приводит к открыванию третьего ключа 9 на время Тр и пропусканию через него с выхода канала обработки на вход усилителя 10 считывания только эхасигналов. Работа второго канала обработки происходит аналогично. но со сдвигом во времени на Тр (фиг,2л). Таким образам, на входе усилителя 10 считывания происходит суммирование эхо-сигналов от всех каналов обработки (фиг.2м). Суммарный эхо-сигнал усиливается до необходимого уровня усилителем 10 считывания. С его выхода усиленный суммарный эхо-сигнал поступает на сигнальный вход второго преобразователя

13. С выхода генератора 2 на вспомогательный вход преобразователя 14 приходит

ЛЧМ-сигнал с периодом повторения Тр и диапазоном изменения частоты ат f — f„до

fn — -f . В результате преобразования происходит восстановление частоты РЧ-заполнения импульсов пачки. Форма и взаимное расположение импульсов пачки сохраняются, а сама пачка радиоимпульсов оказывает5 ся задержанной относительно исходной пачки на врем Тз, которое можно задавать с помощью блока 3 управления (фиг,2 вых). В том случае, когда часть одного из импульсов обрабатываемой пачки попадает в один ка10 нал обработки, а часть — в другой, но при восстановлении благодаря тому, что выходные сигналы генераторов 2 и 11 не изменяют знака девиации частоты, так как каждый из них состоит из двух самостоятельных

15 ЛЧМ-генераторов, происходит восстановление исходной формы "разбитого" импульса:(см. второй ймпульс пачки на фиг.2м и 2 вых). При использовании в качестве рабочего вещества ВТСП-порошка, например, 20 состава BIPbSrCaCuО фазовое время релаксации при температуре Т - 77 К составляет примерно 60 мкс, а паласа рабочих частот ега примерно равна 60 МГц. Для обеспечения нормальной работы линии задержки пе25 Ы риод развертки ЛЧМ-генератора Тр = -д-, где d- девиация частоты ЛЧМ-генератора, а Ж вЂ” полная ширина полосы рабочего вещества должна быть меньше Т, где Tz—

30 приведенное для указанного вещества фазовое время релаксации. Поэтому девиация частоты ЛЧМ-генератора должна быть б

Лf =Лf 60МГц — 1МГц

Гр Т 60 MKG мкс

35 Девиация частоты генератора ЛЧМ связана с минимальным временным расстоянием между импульсами в пачке tM» .

fm

Действительно, d =, где fm — минимальтмин

40 ное расстояние па частотной шкале, которое обеспечивает раздельное воспроизведение двух эхо-сигналов. Величина определяется природой материала и диаметром зерен ВТСП-порошка и для

45 BiPbSrCaCuO составляет примерно 1 МГц. а

Следовательно, т„„= — = 1 мкс. Допустиа мая длительность задерживаемой пачки ограничивается только числом используемых каналов обработки. Общее число каналов обработки, равное N, можно определить исходя из длйтельности обрабатываемой пачки радиоимпульсав и периода повторения

Т

55 ЛЧМ-сигнала так, что N - -, где г — дли1р тел ьность обрабатываемой пачки, Таким образом, устройство из десяти каналов может обрабатывать пачку радиоимпульсов длительностью до 600 мкс. Используемый

1837381

В СП-порошок в сверхпроводящем состоянии обладает практически неограниченным временем релаксации Т (известно, что даж при использовании пьезопорошкрв врем Т> может достигать нескольких недель).

P бота по трехимпульсной методике получ ния сигналов стимулированного эха требу т подачи на рабочее вещество импульса сч тывания в момент времени Тз, что привод т к формированию задержанного сигнал, а время задержки определяется и тервалом между импульсами возбужден я и считывания, Положительный эффект от использован я линии. задержки пачки радиоимпульсов с еизвестным временем прихода по сравнению с прототипом заключается в расшир нии области ее применения за счет ув личения диапазона времени задержки д практически неограниченного значения и нятия ограничения на структуру пачки.

Формула изобретения

Управляемая линия задержки пачки рад оимпульсов, содержащая блока управлен я, преобразователь частоты, генератор ча тотно-модулированного сигнала, усилите ь записи, усилитель считывания, канал оббрэботки, включающий три ключа и широко олосное устройство с рабочим веществ м, причем сигнальный вход и еобразователя частоты соединен с Вхо до устройства, а вспомогательный вход — с в ходом генератора частотно-модулирова ного сигнала, вход управления которого со динен с блоком управления, выход преоббразователя частоты соединен с входом ус лителя записи, выход которого соединен с игнальным входом первого ключа, кото рь и одновременно является сигнальным вх дом канала обработки, выход первого кл ча соединен с выходом второго ключа и со входом широкополосного устройства с рабочим веществом. выход которого соединен с сигнальным входом третьего ключа, при этом выход этого ключа, являющийся выходом канала обработки, соединен с входом усилителя считывания, а управляющие входы ключей соединены с блоком управле5 ния, отличающаяся тем, что. с целью расширения области применения за счет обеспечения возможности задержки пачки радиомпульсов с неизвестным временем прихода, снятия ограничений на структуру

10 пачки и увеличения диапазона времени задержки, дополнительно введены N-каналов обработки, идентичных первому, второй генератор частотно-модулированного сигнала идентичный первому, усилитель возбужде t5 ния и второй преобразователь частоты, при этом рабочее вещество широкополосного устройства представляет собой высокотемпературный сверхпроводник в виде порошка, помещенный в постоянное магнитное

20 поле и охлажденный ниже температуры перехода в сверхпроводящее состояние, генераторы частотно-модулированного сигнала включают в себя по два идентичных генератора с линейной частотной модуляцией, 25 имеющие самостоятельные входы управления, объединенные между собой, и объединенные выходы, причем выход введенного дополнительного генератора частотно-модулированного сигнала соединен с

30 входом усилителя возбуж, ения, выход которого соединен с входами возбуждения каналов обработки, которые одновременно являются сигнальными входами вторых ключей, сигнальные входы каналов обработ35 ки соединены между собой, а их выходы соединены с входом усилителя считывания, выход которого соединен с сигнальным входом дополнительно введенного преобразователя частоты, вспомогательный вход

40 которого соединен с выходом первого генератора частотно-модулированного сигнала, а выход дополнительно введенного преобразователя частоты соединен с выходом устройства.

1837381

1к Ас

l i I

Л АЙ

Редактор С.Ходакова

Заказ 2870 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССГ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 а) в) и), t

Составитель Е.Апушинский

Техред М.Моргентал Корректор С.Пекарь