Способ синхронизации часов

Предлагаемый способ относится к технике связи и может быть использован в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами, а также в службе единого времени и частоты. Технической задачей изобретения является повышение точности сличения удаленных шкал времени путем автоматического выполнения соотношений:

ωг12, ωг21пр1, ωг2г1пр2,

где ωпр1 - первая промежуточная частота,

ωпр2 - вторая промежуточная частота.

Устройство, реализующее предлагаемый способ синхронизации часов, содержит стандарт 1 частоты и времени, первый 2.1 и второй 2.2 гетеродины, генератор 3 псевдошумового сигнала, переключатель 4, первый 5, второй 13 и третий 19 смесители, усилитель 6 первой промежуточной частоты, первый 7 и второй 12 усилители мощности, детектор 8, приемопередающую антенну 9, первый 10 и второй 15 клипперы, первое 11 и второе 16 буферное запоминающие устройства, первый 14 и второй 20 усилители второй промежуточной частоты, измеритель 17 задержек и их производных, фазовращатель на +90°, фазовращатель на -90°, сумматор 22, перемножитель 23, первый 24 и второй 29 узкополосные фильтры, амплитудный детектор 25, ключ 26, удвоитель 27 фазы, делитель 28 фазы на два, фазовый детектор 30 и инверсный усилитель 31. 4 ил.

 

Предлагаемый способ относится к технике связи и может быть использован в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами, а также в службе единого времени и частоты.

Известны способы и устройства синхронизации часов (авт. свид. СССР №№591.799, 614.416, 970.300, 1.180.835, 1.244.632, 1.278.800; патенты РФ №№2.001.423, 2.003.157, 2.040.039, 2.177.167, 2.292.574, 2.350.998, 2.386.159, 2.439.643; патент Великобритании №1.526.467; патент Германии №4.202.435; B.C. Губанов, A.M. Финкельштейн, П.А. Фридман. Введение в радиоастрометрию. М., 1983 и другие).

Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым является «Способ синхронизации часов» (патент РФ №2.292.574, G04C 11/02, 2008), который и выбран в качестве прототипа.

Указанный способ обеспечивает сличение шкал времени, разнесенных на большие расстояния, и основан на использовании дуплексного метода связи через геостационарный ИСЗ-ретранслятор.

Основное достоинство дуплексного метода связи состоит в том, что в нем исключается длина трассы прохождения сигнала. Поэтому его точность в основном зависит от параметров бортового ретранслятора, типа используемого сигнала и техники измерения временных интервалов.

Для технической реализации известного способа используется супергетеродинный приемник, имеющий дополнительные каналы приема, которые подавляются фазокомпенсационным методом и методом узкополосной фильтрации.

При этом частоты ωг1 и ωг2 первого 2.1 и второго 2.2 гетеродинов разнесены на значение второй промежуточной частоты

ωг2г1пр2

и выбраны следующим образом:

ωг12,

ωг21пр1

где ω1 - частота излучаемого шумоподобного сигнала;

ω2 - частота принимаемого (ретранслированного) сигнала;

ωпр1 - первая промежуточная частота.

Однако геостационарный ИСЗ-ретранслятор не находится в одном стационарном положении, а в соответствии с законами небесной механики совершает движение на геостационарной орбите по определенной траектории, что приводит к появлению эффекта Доплера.

Эффект Доплера и другие дестабилизирующие факторы приводят к нарушению указанных соотношений и к снижению точности сличения удаленных шкал времени.

Технической задачей изобретения является повышение точности сличения удаленных шкал времени путем автоматического выполнения соотношений:

ωг12, ωг21пр1, ωг2г1пр2,

где ωпр1 - первая промежуточная частота,

ωпр2 - вторая промежуточная частота.

Поставленная задача решается тем, что способ синхронизации часов основан, в соответствии с ближайшим аналогом, на одновременном приеме разнесенными наземными 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 когерентной 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 первый и второй пункты на частоте ω1, переизлучают его на первый и второй пункты на частоте ω2 с сохранением фазовых соотношений, в произвольный момент времени t3 по часам второго пункта аналогично формируют и регистрируют шумоподобный СВЧ-сигнал, сформированный сигнал преобразуют на частоту ω1, усиливает 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 сигнала 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, сдвигают 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 принимаемый шумоподобный СВЧ-сигнал на частоте ω2 умножают и делят по фазе на два, выделяют гармоническое напряжение на частоте ω2, сравнивают его по фазе с напряжением первого гетеродина и если нарушается равенство ω2г1, где ωг1 - частота первого гетеродина, то формируют управляющее напряжение, амплитуда и полярность которого зависят от степени и направления отклонения частоты ωг1 первого гетеродина от частоты ω2 принимаемого сигнала, воздействуют управляющим напряжением на частоты ωг1 и ωг2 первого и второго гетеродинов и изменяют их так, чтобы выполнялось равенство:

ωг12, ωг21пр1, ωг2г1пр2,

где ωпр1 - первая промежуточная частота,

ωпр2 - вторая промежуточная частота.

Геометрическая схема расположения наземных пунктов А и В и ИСЗ-ретранслятора S изображена на фиг. 1, где внесены следующие обозначения: 0 - 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 - шкала времени ИСЗ-ретранслятора и пунктов А и В соответственно.

Структурная схема аппаратуры одного из пунктов (А), реализующей предлагаемый способ синхронизации часов, представлен а на фиг. 3, где введены следующие обозначения: 1 - стандарт времени и частот, 2.1 - первый гетеродин, 2.2 - второй гетеродин, 3 - генератор псевдослучайного сигнала, 4 - переключатель, 5 - первый смеситель, 6 - усилитель первой промежуточной частоты, 7 - первый усилитель мощности, 8 - дуплексер. 9 - приемопередающая антенна, 10 - первый клиппер, 11 - первое буферное запоминающее устройство, 12 - второй усилитель мощности, 13 - второй смеситель, 14 - первый усилитель второй промежуточной частоты, 15 - второй клиппер, 16 - второе буферное запоминающее устройство, 17 - измеритель задержек и их производных, 18 - первый фазовращатель на +90°, 19 - третий смеситель, 20 - второй усилитель второй промежуточной частоты, 21 - второй фазовращатель на -90°, 22 - сумматор, 23 - перемножитель, 24 - узкополосный фильтр, 25 - амплитудный детектор, 26 - ключ, 26 - удвоитель фазы, 28 - делитель фазы на два, 29 - узкополосный фильтр, 30 - фазовый детектор, 31 - инверсный усилитель.

Синхронизация часов по предлагаемому способу осуществляется следующим образом. В момент времени t1A по часам первого пункта А с помощью кодовой последовательности формируют шумоподобный СВЧ-сигнал (сигнал α1) (фиг. 2)

uc(t)=Uc cos[ωct+ϕk(t)+ϕc], 0≤t≤Тс,

где Uc, ωс, ϕс, Тс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала;

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 (K=1, 2, … N-1);

τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тсс=NτЭ), в генераторе 3 с помощью стандарта 1 частоты и времени.

Указанный сигнал поступает на вход клиппера 10, а затем регистрируется в буферном запоминающем устройстве 11. Регистрация синхронизуется стандартом 1 частоты и времени.

Сформированный сигнал uc(t) поступает на первый вход первого смесителя 5, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 2.1

uг1(t)=Uг1 cos(ωг1t+ϕг1).

На выходе смесителя 5 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 6 выделяется напряжение первой промежуточной (суммарной) частоты

uпр1(t)=Uпр1 cos[ωпр1t+ϕk(t)+ϕпр1], 0≤t≤Тс,

где ;

K1- коэффициент передачи смесителя;

ωпр1сг1 - первая промежуточная (суммарная) частота;

ϕпр1сг1,

которое после усиления в усилителе 7 мощности через дуплексер 8 и приемопередающую антенну 9 излучается в направлении ИСЗ-ретранслятора на частоте ω1пр1.

В тот же момент времени t1A=t1B 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.

Ретранслированный сигнал (сигнал α2) на частоте ω2

u2(t)=U2 cos[ω2t+ϕk(t)+ϕ2], 0≤t≤Тс,

принимается приемопередающей антенной 9 и через дуплексер 8 и усилитель 12 мощности поступает на первые входы второго 13 и третьего 19 смесителей и перемножителя 23. На вторые входы смесителей 13 и 19 подаются напряжения второго гетеродина 2.2:

uг2(t)=Uг2Г2t+ϕГ2),

uг3(t)=Uг2 cos(ωГ2t+ϕГ2+90°).

Причем частоты ωГ1 и ωГ2 первого 2.1 и второго 2.2 гетеродинов разнесены на вторую промежуточную частоту

ωг2г1пр2.

На выходах смесителей 13 и 19 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 14 и 20 выделяются напряжения второй промежуточной (разностной) частоты:

uпр2(t)=Uпр2 cos[ωпр2(t)-ϕK1(t)+ϕпр2],

uпр3(t)=Uпр2 cos[ωпр2(t)-ϕK1(t)+ϕпр2+90°], 0≤t≤Tc,

где ;

ωпр2г22 - вторая промежуточная (разностная) частота;

ϕпр2г22.

Напряжение uпр3(t) с входа усилителя 20 второй промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 21 на -90°, на выходе которого образуется напряжение

uпр4(t)=Uпр2 cos[ωпр2t-ϕk(t)+ϕпр2+90°-90°]=

Uпр2 cos[ωпр2t-ϕk(t)+ϕпр2], 0≤t≤Тс.

Напряжения uпр2(t) и uпр4(t) с выхода усилителя 14 и фазовращателя 21 на -90° поступают на два входа первого сумматора 22, на выходе которого образуется первое суммарное напряжение

u∑1(t)=U∑1 cos[ωпр2t-ϕk1(t)+ϕпр2], 0≤t≤Тс,

где U∑1=2Uпр2,

которое поступает на второй вход перемножителя 23. На выходе последнего образуется гармоническое напряжение

u1(t)=U1 cos(ωг2t+ϕг2), 0≤t≤Тс,

где ;

K2 - коэффициент передачи перемножителя,

которое выделяется узкополосным фильтром 24 (частота настройки ωн которого выбирается равной частоте второго гетеродина 2.2 ωнг2), детектируется амплитудным детектором 25 и поступает на управляющий вход ключа 26, открывая его. В исходном состоянии ключ 26 всегда закрыт.

Напряжение u(t) с выхода сумматора 22 через открытый ключ 26 поступает на вход клиппера 15, где оно клиппируется и записывается в буферное запоминающее устройство 16. Регистрация синхронизируется стандартом 1 частоты и времени.

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.

В произвольный момент времени t3B=t2B+Θ по часам второго пункта аналогично формируют и регистрируют шумоподобный СВЧ-сигнал (сигнал β3). Сформированный сигнал преобразуют на частоту ω1, усиливают его по мощности, излучают усиленный сигнал в направлении того же ИСЗ-ретранслятора.

В тот же момент времени t3B=t3A 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 t4A и t4B соответственно (сигнал α4, β4).

Корреляционной обработкой двух пар зарегистрированных сигналов в измерителе 17 определяют на каждом пункте следующие временные задержки:

τ11⊗β2=t2B-t1B1+b1+(ΔВИВП+ΔS)+Δt,

τ23⊗α4=t4A-t3A3+b2+(ΔВИАП+ΔS)-Δt,

τ31⊗α2=t2A-t1A=a1+a2+(ΔАИАП+ΔS),

τ43⊗β4=t4B-t3B=b2+b3+(ΔВИВП+ΔS),

и соответствующие им частоты интерференции Fi (i=1, 2, 3, 4), которые определяют производные этих задержек:

где ,

aj, bj (j=1, 2, 3) - время распространения сигнала между ИСЗ и пунктами А и В соответственно (фиг. 1);

ΔАИ, ΔВИ - задержки сигналов в излучающей аппаратуре обоих пунктов;

ΔАП, ΔВП - задержки сигналов в приемно-регистрирующей аппаратуре;

ΔS - задержка сигналов в бортовом ИСЗ-ретрансляторе;

Δt=t1B-t1A - искомая разность показаний часов в один и тот же физический момент.

Полагая aj и bj линейными функциями с производными получаем:

где

ΔA,B', ΔA,B'' - задержки сигнала в атмосфере на частотах ω1 и ω2 соответственно;

ν - релятивистская поправка (эффект Саньяка);

ω - угловая скорость вращения Земли;

с - скорость света;

D - площадь четырехугольника OA'S'B', образуемого в экваториальной плоскости центром масс Земли, проекциями пунктов А, В и ИСЗ-ретранслятора S.

Поправки γ на подвижность ИСЗ-ретранслятора во время единичного измерения проще всего свести к нулю соответствующим выбором свободного параметра Θ:

который следует в начале измерений рассчитывать по приближенным эфеме-ридным данным, а затем уточнить по результатам текущих измерений.

Что касается поправки δ на аппаратурные задержки, то ее можно найти путем калибровки по методу «нулевой базы».

Атмосферная поправка е также учитывается.

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.

Одновременно принимаемый шумоподобный сигнал

u2(t)=U2 cos[ω2t+ϕk(t)+ϕ2], 0≤t≤Тс,

с выхода усилителя 12 мощности поступает на вход удвоителя 27 фазы, на выходе которого образуется гармоническое напряжение

u3(t)=U3 cos(2ω2t+2ϕ2], 0≤t≤Тс,

где

Так как 2ϕk(t)={0, 2π}, то в указанном напряжении фазовая манипуляция уже отсутствует. В качестве удвоителя фазы может быть использован перемножитель, на два входе подается один и тот же сигнал u2(t).

Гармоническое напряжение u3(t) с выхода удвоителя 27 фазы поступает на вход делителя 28 фазы на два, на выходе которого образуется гармоническое напряжение

u4(t)=U4 cos(ω2t+ϕ2), 0≤t≤Tc,

которое поступает на первый вход фазового детектора 30, на второй вход которого подается напряжение первого гетеродина 2.1

uГ1(t)=Uг1 cos(ωг1t+ϕг1).

Если под воздействием эффекта Доплера или других дестабилизирующих факторов нарушается равенство ω2г1, то на выходе фазового детектора 30 формируется управляющее напряжение. Причем амплитуда и полярность управляющего напряжения зависят от степени и направления отклонения частоты ωг1 первого гетеродина 2.1 от частоты ω2 принимаемого шумоподобного сигнала u2(t). Управляющее напряжение с выхода фазового детектора 30 через инверсный усилитель 31 воздействует на входы первого 2.1 и второго 2.2 гетеродинов, изменяя их частоты ωг1 и ωг2 таким образом, чтобы выполнялись равенства

ωг12, ωг21пр1, ωг2г1пр2,.

При выполнении указанных равенств напряжение фазового детектора 30 будет равно нулю.

Описанная выше работа устройства, реализующего предлагаемый способ, соответствует приему полезных сигналов по основному каналу на частоте ω2 (фиг. 4).

Если шумоподобный сигнал принимается по зеркальному каналу на частоте ωЗ

uз(t)=Uзcos[ωзt+ϕ k2(t)+ϕ з], 0≤t≤Tз,

то усилителями 14 и 20 второй промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:

uпр5(t)=Uпр5 cos[ωпр2t+ϕ k2(t)+ϕ пр5],

uпр6(t)=Uпр5 cos[ωпр2t+ϕ k2(t)+ϕ пр5-90°], 0≤t≤Tз,

где

ωПР2Зг2 - вторая промежуточная (разностная) частота;

ϕПР5Зг2.

Напряжение uПР6(t) с выхода усилителя 20 второй промежуточной частоты поступает на входы фазовращателей 21 на -90° и 27 на +90°, на выходе которых образуются следующие напряжения:

uпр7(t)=Uпр5 cos(ωпр2t+ϕпр5-90-90°)=-Uпр5 cos(ωпр2t+ϕпр5), 0≤t≤Тз.

Напряжение uпр5(t) и uпр7(t) поступают на два входа сумматора 22, на его выходе компенсируются.

Следовательно, ложный сигнал (помеха) принимаемый по зеркальному каналу на частоте ωз, подавляется.

По аналогичной причине подавляется и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму комбинационному каналу на частоте ωк2.

Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому комбинационному каналу на частоте ωк1

uk1=Uk1cos(ωk1t+ϕk1), 0≤t≤Tk1,

то усилителями 14 и 20 второй промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:

uпр8(t)=Uпр2 cos(ωпр2t+ϕпр8),

uпр9(t)=Uпр8 cos(ωпр2t+ϕпр8+90°), 0≤t≤Тk1,

где

ωпр2=2ωг2k1 - вторая промежуточная (разностная) частота;

ϕпр8 г2k1.

Напряжение uпр9(t) с выхода усилителя 20 второй промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 21 на -90°, на выходе которого образуется напряжение

uпр10(t)=Uпр8 cos(ωпр2t+90°-90°)=Uпр8 cos(ωпр2t+ϕпр8), 0≤t≤Tk1.

Напряжения uпр8(t) и uпр1(t) поступают на вход сумматора 22, на выходе которого образуется следующее напряжение:

u(t)=U∑1 cos(ωпр1t+ϕпр8), 0≤t≤Tk1,

где U∑1=2Uпр8.

Это напряжение подается на второй вход перемножителя 23, на выходе которого образуется следующее гармоническое напряжение:

u2(t)=U2cos(2ωг2t+ϕг2), 0≤t≤Тk1,

где .

Это напряжение не попадает в полосу пропускания узкополосного фильтра 24. Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте ωк1; подавляется.

Для полного подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному каналу на частоте ωЗ, используется комплексная (амплитудно-фазовая) система идентификации, состоящая из калибратора 27, регулируемых фазовращателей 28 и 29, узкополосных фильтров 30 и 31, амплитудных детекторов 32 и 34, блока вычитания 35, двух инверсных усилителей 36 и 39, перемножителя 37, фильтров 35 и 38 нижних частот.

Полное подавление ложных сигналов (помех) возможно только при идентичности приемных каналов. Однако, реальные усилители 14 и 20 второй промежуточной частоты, входящие в состав приемных каналов, имеют отличающиеся характеристики. Различия увеличиваются за счет других элементов, входящих в состав приемных каналов.

Комплексная (амплитудно-фазовая) система идентификации использует гармонический калибровочный сигнал, получаемый от отдельного генератора (калибратора) 27, частота ωк которого отличается от второй промежуточной частоты ωпр2 на некоторую величину Δω(Δω=ωкпр2) (фиг. 4).

При малой величине Δω калибровочный сигнал несет информацию о идентичности приемных каналов. На второй промежуточной частоты ωпр2 в силу корреляции близких значений частотных характеристик.

На входы первого 14 и второго 20 усилителей второй промежуточной частоты через регулируемые фазовращатели 28 и 29 соответственно с выхода калибратора 27 поступает гармонический калибровочный сигнал

uk(t)=Uk cos(ωkt+ϕk), 0≤t≤Tk,

частота ωк которого отличается от второй промежуточной частоты ωпр2 на незначительную величину Δω (фиг. 4). На выходе усилителей 14 и 20 второй промежуточной частоты калибровочные сигналы выделяются узкополосными фильтрами 30, 31 и после детектирования в амплитудных детекторах 32, 33 поступают на входы блока 34 вычитания системы амплитудной идентификации. При неравенстве модулей коэффициентов передачи приемных каналов (К12) на частоте ωк на выходе блока 34 вычитания появляется напряжение (положительное или отрицательное), которое через фильтр 35 нижних частот и инверсный усилитель 36 воздействует на управляющие входы усилителей 14 и 20 второй промежуточной частоты, изменяя их коэффициенты передачи К1 и К2 таким образом, что выходное напряжение блока 34 вычитания стремится к нулю. При этом коэффициенты передачи усилителей 14 и 20 второй промежуточной частоты оказываются практически одинаковыми на частоте ωк калибровочного сигнала (К12=К).

С выходов узкополосных фильтров 30 и 31 калибровочные сигналы поступают на систему фазовой идентификации, состоящую из перемножителя 37, фильтра 38 нижних частот, инверсного усилителя 39 и двух регулируемых фазовращателей 28 и 29.

При наличии фазовой неидентичности приемных каналов на выходе фазового детектора, состоящую из перемножителя 37 и фильтра 38 нижних частот, образуется напряжение (положительное или отрицательное), которое через инверсный усилитель 39 воздействует на управляющие входы регулируемых фазовращателей 28 и 29, изменяя фазовые сдвиги калибровочных сигналов так, что выходное напряжение фазового детектора стремятся к нулю. Так достигается фазовая идентификация приемных каналов.

Наличие сильной корреляции между модулями коэффициентов передачи и между их аргументами на частотах ωпр2 и ωк позволяет утверждать практическое равенство модулей коэффициентов передачи и равенство их аргументов на второй промежуточной частоте ωпр2.

Способ синхронизации часов позволяет:

- достичь предельной точности измерений (около 0,1 не) с помощью РСДБ техники и техники ретрансляции, которая уже широко используется на практике;

- формировать необходимые для проведения измерений 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; - ретранслятора.

- 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);

- избежать установки на борту ИСЗ высокостабильных хранителей времени и измерителей временных интервалов, ограничить бортовую аппаратуру только системой фазостабильной ретрансляции СВЧ-сигналов.

Предлагаемые способ и устройство обеспечивают повышение помехоустойчивости и точности синхронизации удаленных шкал времени. Это достигается путем полного подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному каналу на частоте ωЗ, за счет использования комплексной (амплитудно-фазовой) системы идентификации приемных каналов. Указанная система использует гармонический калибровочный сигнал, получаемый от отдельного генератора (калибратора), частота которого отличается от второй промежуточной частоты ωпр2 на некоторую величину Δω (Δω=ωкпр2). При малой величине Δω калибровочный сигнал несет информацию о неидентичности приемных каналов на второй промежуточной частоте ωпр2 в силу корреляции близких частотных характеристик.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает повышение точности сличения удаленных шкал времени. Это достигается путем автоматического выполнения соотношений:

ωг12, ωг21пр1, ωг2г1пр2,

где ωпр1 - первая промежуточная частота,

ωпр2 - вторая промежуточная частота.

Способ синхронизации часов, основанный на одновременном приеме разнесенными наземными 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 этот же момент времени t1 по часам второго пункта с помощью той 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 первый и второй пункты на частоте ω2 с сохранением фазовых соотношений, в произвольный момент времени t3 по часам второго пункта аналогично формируют и регистрируют шумоподобный СВЧ-сигнал, сформированный сигнал преобразуют на частоту ω1, усиливают его по мощности, излучают усиленный сигнал в направлении того же искусственного спутника Земли-ретранслятора, в тот же момент времени t3 по часам первого пункта с помощью той же кодовой последовательности формируют такой же шумоподобный СВЧ-сигнал, регистрируют его на первом пункте, принимают бортовой аппаратурой искусственного спутника Земли-ретранслятора сигнал на частоте ω1 и переизлучают его на первый и второй пункты на частоте ω2 с сохранением фазовых соотношений, принимаемый на частоте ω2, преобразуют по частоте в двух приемных каналах с использованием в первом приемном канале напряжения второго гетеродина, а во втором приемном канале напряжение второго гетеродина, сдвинутого по фазе на +90°, выделяют в первом и втором приемных каналах напряжения второй промежуточной частоты, сдвигают по фазе на -90° напряжение второй промежуточной частоты второго приемного канала, суммируют его с напряжением второй промежуточной частоты первого приемного канала, 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, отличающийся тем, что принимаемый шумоподобный сигнал на частоте ω2 умножают и делят на два, выделяют гармоническое напряжение на частоте ω2, сравнивают его по фазе с напряжением первого гетеродина и, если нарушается равенство ω2г1, где ωг1 - частота первого гетеродина, формируют управляющее напряжение, амплитуда и полярность которого зависит от степени и направления отклонения частоты ωг1 первого гетеродина от частоты ω2 принимаемого сигнала, воздействуют управляющим напряжением на частоты ωг1 и ωг2 первого и второго гетеродинов и изменяют их так, чтобы выполнялись равенства

ωг12, ωг21пр1, ωг2г1пр2,

где ωпр1 - первая промежуточная частота,

ωпр2 - вторая промежуточная частота.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам сравнения и синхронизации шкал времени удаленных объектов с применением оптоволоконной линии связи, соединяющей объекты. Устройство состоит из двух составных частей, размещенных на удаленных друг от друга объектах.

Предлагаемый модем относится к технике связи и может быть использован в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), в службе единого времени и частоты, а также для обмена информацией между наземными пунктами, разнесенными на большие расстояния, с использованием геостационарного ИСЗ-ретранслятора.

Предлагаемые способ и устройство относятся к технике связи и могут быть использованы в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), а также в службе единого времени и частоты.

Предлагаемые способ и устройство относятся к технике связи и радиолокации и могут быть использованы для сличения шкал времени, разнесенных на большие расстояния.Технической задачей изобретения является повышение помехоустойчивости и точности синхронизации удаленных шкал времени путем обеспечения симметричности частот fГ2 и fГ3 второго и третьего гетеродинов относительно частоты f2 основного канала приемаfU2-f2=f2-fΓ3=fпр2.

Предлагаемые способ и устройство относятся к технике связи и могут быть использованы в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), а также в службе единого времени и частоты.

Изобретение относится к устройствам сравнения и синхронизации шкал времени удаленных объектов с применением оптоволоконной линии связи, соединяющей объекты. Каждый объект содержит таймеры событий с присоединенными к ним на первом объекте генератором формирования шкалы времени и промежуточным генератором на втором объекте, приемниками оптических импульсов и компьютерами.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах единого времени, радионавигационных системах наземного базирования, в пространственно распределенных системах контроля и управления при решении задач, связанных с синхронизацией частот и шкал времени удаленных пунктов, например пунктов системы контроля за ГЛОНАСС.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ), а также в службе единого времени и частот. Устройство, реализующее предлагаемый способ синхронизации часов, содержит стандарт 1 частоты и времени, первый 2.1 и второй 2.2 гетеродины, генератор 3 псевдослучайного сигнала, переключатель 4, первый 5 и второй 13 смесители, усилитель 6 первой промежуточной частоты, первый 7 и второй 12 усилители мощности, дуплексер 8, приемопередающую антенну 9, первый 10, второй 15, третий 32, четвертый 33 и пятый 34 клипперы, первое 11, второе 16, третье 35, четвертое 36 и пятое 37 буферные запоминающие устройства, усилитель 14 второй промежуточной частоты, первый 17, второй 38, третий 39 и четвертый 40 измерители задержек и их производных, усилитель 18 первой суммарной частоты, усилитель 19 второй суммарной частоты, первый 20, второй 21, третий 28 и четвертый 29 амплитудные детекторы, первый 22, второй 23, третий 30 и четвертый 31 ключи.

Изобретение относится к технике связи и радиотехники и может быть использовано для сличения шкал времени, разнесенных на большие расстояния. Устройство синхронизации часов, реализующее предлагаемый способ, содержит стандарт 1 частоты и времени, блок 2 гетеродинов, первый 2.1 и второй 2.2 гетеродины, генератор 3 псевдошумового сигнала, переключатель 4, первый 5, второй 13 и третий 24 смесители, усилитель 6 первой промежуточной частоты, первый 7 и второй 12 усилители мощности, дуплексер 8, приемо-передающая антенна 9, первый 14 и второй 25 усилители второй промежуточной частоты, первый 10 и второй 15 клипперы, первое 11 и второе 16 буферное запоминающие устройства, измеритель 17 задержки и их производных, блок 18 регулируемой задержки, перемножитель 19, фильтр 20 нижних частот, экстремальный регулятор 21, микропроцессор 22, третий генератор 23, второй коррелятор 26, пороговый блок 27 и ключ 28.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (PCДБ), а также в службе единого времени и частоты. Устройство для синхронизации часов, реализующее предлагаемый способ, содержит ИСЗ-ретранслятор, первый и второй наземные пункты, каждый из которых содержит стандарт 1 частоты и времени, первый 2.1 и второй 2.2 гетеродины, генератор 3 псевдослучайного сигнала, переключатель 4, смесители 5, 13, 19, 28 и 30, усилитель 6 первой промежуточной частоты, первый 7 и второй 12 усилители мощности, дуплексер 8, приемопередающую антенну 9, первый 10 и второй 15 клипперы, первое 11 и второе 16 буферные запоминающие устройства, измеритель 17 задержек и их производных, первый 18 и второй 21 фазовращатели на 90°(-90°), первый 14 и второй 20 усилители второй промежуточной частоты, сумматор 22, первый 23 и второй 34 перемножители, узкополосный фильтр 24, амплитудный детектор 25, ключ 26, блок 27 эталонных частот, усилитель 29 третьей промежуточной частоты, первый 31 и второй 35 фильтры нижних частот, измеритель 32 доплеровской частоты, коррелятор 33, экстремальный регулятор 36, блок 37 регулируемой задержки и индикатор 38 дальности.

Предлагаемый способ относится к технике связи и может быть использован в радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами, а также в службе единого времени и частоты. Технической задачей изобретения является повышение точности сличения удаленных шкал времени путем автоматического выполнения соотношений:ωг1ω2, ωг2ω1ωпр1, ωг2-ωг1ωпр2,где ωпр1 - первая промежуточная частота,ωпр2 - вторая промежуточная частота.Устройство, реализующее предлагаемый способ синхронизации часов, содержит стандарт 1 частоты и времени, первый 2.1 и второй 2.2 гетеродины, генератор 3 псевдошумового сигнала, переключатель 4, первый 5, второй 13 и третий 19 смесители, усилитель 6 первой промежуточной частоты, первый 7 и второй 12 усилители мощности, детектор 8, приемопередающую антенну 9, первый 10 и второй 15 клипперы, первое 11 и второе 16 буферное запоминающие устройства, первый 14 и второй 20 усилители второй промежуточной частоты, измеритель 17 задержек и их производных, фазовращатель на +90°, фазовращатель на -90°, сумматор 22, перемножитель 23, первый 24 и второй 29 узкополосные фильтры, амплитудный детектор 25, ключ 26, удвоитель 27 фазы, делитель 28 фазы на два, фазовый детектор 30 и инверсный усилитель 31. 4 ил.

Наверх