Временной дискриминатор
(54 ) ВРЕМЕННОЙ ДИСКРИИИНА ХОР
Изобретение относится к радиотех« нике и может использоваться в сле дящих измерителях дальности объектов в условиях изменения интенсивности отраженных сигналов.
Известен цременной дискриминатор, содержащий формирователь стробов, последовательно включенные первый блок стробирования и первый фильтр, последовательно включенные второй блок стробировання и второй фильтр и последовательно включенные фазовращатель, первый блок сложения, первый усилитель-ограничитель н первый фазовый детектор, второй вход кото15 рого соединен с выходом второго усилителя-ограничителя, при этом первые входы первого и второго, блоков стробирования соединены между собой, 20 вторые входы, первого и второго блоков стробирования соединены с соответствующими выходами формирователей стробов, а вход фазовращателя сое-.
2 динен с входом второго усилителя-ограничителя. () ). (днако известное устройство имеет низкую точность формирования сигнала ошибки при малом отношении сигнала/
Ill е
Цель изобретения — увеличение точности.
Поставленная цель достигается тем, что во временной дискриминатор, содержащий формирователь стробов, последовательно включенные второй блок стробирования и второй фильтр и по . ледовательно включенные фазовращатель, первый блок сложения, первый усилитель-ограничитель и первый фаа» зовый детектор, второй вход которого соединен .с выходом второго усилителяограничителя, при этом первые входы первого и второго блоков стробирования соединены между собой, вторые входы,первьго и второго блоков стробирования соединены с соответствующими выходами формирователя стробов, а
4092
3 82 вход .фазовращателя соединен с входом второго усилителя-ограничителя, ввецены первый амплитудный детектор, генератор, последовательно включенные второй блок сложения, второй фазовый детектор, первый накопитель и первый балансный модулятор н последовательно включенные первый блок вычитания, второй амплитудный детектор, второй блок вычитания, второй накопитель и второй балансный модулятор, при этом выход первого фильтра соединен с первыми входами второго блока сложения ,1 и первого блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом второго фазового детектора, выход второго фильтра соединен с вторыми входами первого блока вычитания и второго блока сложения, выход которого соединен с вторым входом второго блока вычитания через первый амплитудный детектор, выход генератора соединен с вторыми входами первого и второго балаисных модуляторов, выходы которых соединены соответственно с вторым входом первого блока сложения и входом фазовращателя.
На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — эпюры, поясняющие работу предлагаемого устройства.
Устройство содержит формирователь
1,стробов, первый блок 2 стробирования, первый фильтр 3, второй блок
4 стробирования, второй фильтр 5, фазовращатель 6, первый блок 7 сложения, первый усилитель-ограничитель
S ° первый фазовый детектор 9, второй усилитель-ограничитель 10, первый амплитудный детектор 11, генератор
12, второй блок 13 сложения, второй фазовый детектор 14, первый накопитель 15, первый балансный модулятор 16, первый блок 17 вычитания, второй амплитудный детектор 18, второй блок 19 вычитания, второй накопитель 20 и второй балансный модулятор 21.
Устройство работает следующим образом.
Отраженный от сопровождаемого объек та высокочастотный сигнал подается . с выхода линейной части приемного устройства (на фиг. 1,.не доказано) на первые входы блоков 2 и 4 стробирования. На второй вход первого блока 2 подается расщепленный биполярный строб, а на второй вход второго бло4 ка 4 подается нормальный униполярный строб от формирователя 1 стро-. бов. На выходе фильтров 3 и 5 образуются сигналы, комплексные огибающие которых несут информацию о величине и знаке рассогласования отраженного сигнала относительно положения стробов. Если середина стробов и отраженного сигнала совпадают, то на выходе фильтра 3 составляющая полезного сигнала(в среднем)равна нулю в момент, когда на выходе фильтра 5 будет Максимум отклика. Это обусловлено тем, что блок 2 стробируется расщепленным стробом, в результате этого в момент изменения полярности стробирующего сигнала происходит изменение фазы сигнала на выходе блока 2, так как в течение положительного значения полустроба воздействует сигнал с начальной фазой М, а с момента начала отрицательного полустроба- с начальной фазой Q> +7о На фильтр 5 поступает сигнал с начальной фазой н, и в установившемся состоянии амплитуда отклика пропорциональна амплИтуде входного сигнала, так как фильтры 3 и 5 рассматривают как идеальные интеграторы со сбросом в конце длительности радиолокационного такта.
Таким образом, в установившемся режиме отклики фильтров 3 и 5 представляют собой два вектора напряжений
g =, U (g)g L +>q(<)3, 6
0 =1 () (g)
2 е а Е
У где Ч> (g), ф (+) — фазы сигналов на выходе фильтров 3 и 5 в установившемся состоянии; 04 {ф) () (t) — амплитуды сигналов.
Если положения стробов и сигнала
45 не совпадают то амплитуда сигнала на выходе фильтра 3 отлична от нуля и зависит от величины рассогласования. Величина разности фаз ЬМ=У (Ю- 1 (4) зависит от положения центра стробов
50 по отношению к сигналу. Если стробы запаздывают по отношению к центру сигналов,, то при большом отношении сигнал/шум (пренебрегая в первом приближении действием внутриприемного шума)
55 <9= О. Если центр стробов опережает центр сигнала, то Ч = 1с Таким образом, разность фаз имеет информацию о направлении рассогласования стро5 824 бов относительно полезного сигнала.
Значения амплитуд О1 (й) н Од(Й) сигналов несут информацию о величине рассогласования, однако они зависят от интенсивности входного сигнала.
Для формирования сигнала ошибки, не зависящего от интенсивности входных сигналов, напряжения с выходов фильтров 3 и 5 подвергаются суммарно-разностному преобразованию в блоке 13 сложения и блоке 17 вычитания, причем сигнал с выхода блока 13 сложения служит опорным н для второго фа зового детектора 14 на второй вход которого поступает напряжение о выходе блока 17 вычитания. На выходе второго фазового детектора 14 перемножающего типа формируется в i-м радиолокационном такте напряжение
I соответственно. ц . =о „р .со (ч „-ч,)
;где р1,„„. и p Кроме того, e помощью первого и .второго амплитудных детекторов 1! и l8 (с квадратичными характеристиками) и второго блока 19 вычитания формируется напряжение 0 2 2 р ь-Рм) пропорциональное несмещенной оценке средней мощностью полезного сигнала прн малом рассогласовании сигнала относительно центра стробов. Это напряжение используется в дальнейшем как нормирующее.для устранения влияния интенсивности сигнала от цели на величину сигнала ошибки. Напряжения с выхода второго фазового детектора 14 и выхода. второго блока 19 вычитания накапливаются соответственно накопителями 15 и 20 за М периодов работы РЛС, что позволяет улучшить флюктуационную характеристику устройства. Таким образом, на выходы первого и второго балансных модуляторов 16 и 21 поступают напряжения И х„= z р „р,„- (,„-eÄÄ)Ä N (Р „- ©) 1=1 092 6 Оптимальный по методу максимального правдоподобия сигнал ошибки описы- вается выражением ,% р,- p«cos(«-V>>„> 5Q = — ЗАГС Однако осуществить деление двух 19 накопленных видеонапряжений Х и Х »! . в большом динамическом диапазоне с высокой точностью сложно. Для формирования непосредственно операции Оош 2 C41 Ctg Х в пРеДлагаемом УстХ1» 2 ройстве осуществляется преобразова15 ние на промежуточную частоту сигналов Х. и Х с помощью балансных. модуляторов 16 и 21, иа вторые входы которых поступает сигнал с выхода генератора 12, формирующего гармо- . нический сигнал. В результате, на .выходе балансных модуляторов 16 и 2! образуются векторы сигналов U (t) и U (t) соответственно И (см. фиг ° 2 а, б, в ) . Векторы этих напряжений имеют амплитуды, равные амплитудам накопленных сигналов Х! и Х а разность фаэ равна нулю, либо Ф что определяется разностью фаз 94-. Vg,которые в конечЗ© ном итоге зависят от взаимного йоложения принятого сигнала относительно положения стробов (фиг. 2 а, г). Сиг-. налы "p„(t) и U (t) подвергаются амплитудно-фазовому преобразованию 35 с помощью блока 7 сложения и фазовращателя 6. В результате этого информация о сигнале ошибки, заключающаяся в амплитудах и фазах сигналов0у(й) и 40 Ug<(t), преобразуется, в информацию, заключающуюся в разности фаз напряженийЩИ110 (И=О (О+0 ® где Ggl! (+) — вектор Ц (®) йо.— вернутый фазовращателем 6 на ® /2 45 (фиг. 2 б, д). Далее сигналы Ug2 (t) и 05 (t) подвергаются ограничению в усилителях-ограничителях 8 и 10, устраняющих влияние флюктуаций на величину 5а сигн5 1а ошибки (векторы Uorp э02о1 . (фйг. 2 s, е3, который формйруетоя, векторомерным фаэовым детектором 9, выпапняющим операцию оцу0 =К се - - -зе l где Й вЂ” коэффициент передачи фазового детектора 9;, Ч вЂ” разность ф» месяцу сигналамн U 7 8 Если Об 0 (фиг. 2 а), то Чс В)2 и Ооц,<0. Если Об 4 < 0 (риг. 2 г),те 9л фи Оов,ь О. На сонец, если положение сигнала и стробов совпадают точно q то Ugy 0 и 0 В результате, на выходе фазового детектора 9 образуется сигнал ошибки, не зависящий от интенсивностей входных сигналов (так как изменение интенсивности повлечет лишь умножение всех векторов сигналов фиг. 2 на один и тот же коэффициент, но при этом сохранится значение угла Ц при данном значении рассогласования). Формируемый сигнал ошибки соответствует оптимальному сигналу ошибки по методу максимального правдоподобия. Дисперсия. оценки на выходе такого устройства при Я z 2 определяется выражением 6 2 ф Ъ 2(6И) где .5 — первый абсапютный момент, соответствующий плотности вероятности распределения У (ош ) ° Сравнительный анализ известного и предлагаемого устройства показал, что при соотношении сигнал/шум и рассогласовании между положением сигнала и строба на величину 0,3 от, длительности сигнала, смещение сиг нала ошибки нри использовании:. известного устройства составляет порядка 0,05 от длительности импульса, а в предлагаемом устройстве оио отсутствует. уменьшение дисперсии в то же время при количестве совместно обрабатываемых импульсов N примерно про орционально .величине 2(м-1 ) Формула изобретения Временной дискриминатор, содержащий формирователь стробов, последовательно включенные первый блок стро24092 бирования и первый фильтр, последо.вательно включенные второй блок .... стробирования и второй фильтр и последовательно включенные фазовраща- 5 тель, первый блок сложения, первый усилитель"ограничитель и первый фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом второго усилителяограничителя, при этом первые входы 10 первого и второго блоков стробирования соединены между собой, вторые входы первого и второго блоков стробирования соединены с соответствующими выходами формирователя стробов, а вход фазовращатепя соединен с входом второго усилителя-ограничителя, . о тличающийся тем, что, с целью увеличения точности, введены первый амплитудный детектор, генера а тор, последовательно включенные второй блок сложения, второй фазовый детектор, первый накопитель и пер-. вый балансный модулятор и последова. тельно включенные первый блок вычитания, второй амплитудный детектор, второй блок вычитания, второй накопитель и второй балансный модулятор, при этом выход первого фильтра соединен с первыми входами второго блока сложений и первого блока вычитания, выход которого соединен с вторым:входом .второго фазового детектора, выход второго фильтра соединен с вторыми входами первого блока вычитания М и второго блока сложения, выход которого соединен с вторым входом второго блока вычитания через первый амплитудный детектор, выход генератора.соединен с вторымн входами перво46 го и второго балансных модуляторов Э выходы которых соединены соответственно с вторым входом первого блока сложения и входом фазовращателя. Источники информации, 45 принятые во внимание при экспертизе I . .Патент США В 4083048, кл. 6 Ol S 9/14, опублик. 04.08.78 {прототип). 824092 фиа1 foes Составитель В. Иванов Редактор Г. Волкова: Текред И.Рейвес Корректор М. Деичик Подписное Заказ 2)02 66 . Tape 732 ВНИИПИ Гесударственного ковытета СССР по делам изобретений и открытий ))3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, r. Уагород, ул. Проектная,4
