Способ измерения времени задержки узкополосных сигналов

 

Сеюа Советскин

Сециалистическнп

Респ1тбпии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 31. 08, 79 (21) 2816603/18-21 (5! )М. Кл. с присоединением заявки J4

G О1 R 25/00

)Ьвударстаи1ныб квинтет

СССР аа демам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23. 09, 81. Бюллетень Xi 35

Дата опубликования описания 25.09.8 1 (53) УДК621 317.

77 (088 8) "»

С.E.Ôàëüêoâè÷, А.А.Чумаченко,В.В.П фсърж и С.Л.Голинец (72) Авторы изобретения

Харьковский авиационный институт им. Н-.-Е-. Жуковского (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ УЗКОПОЛОСНЪ|Х

CHI HAJI0B

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к технике фазовых измерений и может быть использовано в гидролокации,радиолокации и радиоастрономии.

Известен способ измерения задержки узкополосных сигналов путем анализа моментов пересечения ими нулевого уровня (т.е. моментов, в которые напряжение сигнала переходит через нулевое значение снизу вверх, т.е. с поло10 жительной производной), включающий регистрацию на интервале наблюдения нуль-пересечений обеих сигналов (опорного и исследуемого), измерение для каждого нуль-пересечения опорного сиг15 нала временного расстояния до первого из последующих во времени нуль-пересечений исследуемого сигнала и усреднение значений измеренных временных

20 расстояний на интервале наблюдения Т.

Результат усреднения принимают в качестве оценочного значения измеряемой задержки Г1 .

Известный способ измерения времени задержки узкополосных сигналов путем анализа моментов нуль-пересечений характеризуется простотой технической реализации, однако обладает низкой помехоустойчивостью и ограниченным диапазоном однозначных измерений задержки, не превышающим по величине периода Т о измерительного сигнала (1д

1/ б) .

Цель изобретения — повьппение помехоустойчивости.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения времени задержки узкополосных сигналов, включающем регистрацию нуль-пересечений опорного и исследуемого сигналов, измерение временных интервалов между нуль-пересечениями и усреднение временных интервалов, дополнительно один из сигналов многократно задерживают на интервал пС, а за оценку измеряемой задержки принимают то значе ние интервала n Ã, при котором усред866498 пенное значение временных интервалов между нуль-пересечениями минимально.

Аналитически алгоритм измерения задержки с использованием предлагаемого способа описывается следующим образом

gin min Y ((l) т.е. оценочное э™качение » искомой

С задержки ь определяется как значение вводимой при обработке задержки при которой достигается минимум выходного эффекта - среднего модуля временных расстояний между парами ближайших нуль-пересечений опорного и исследуемого сигналов

„й Y(t )= p l< - .,; -7 I (1)

В МК,4 !С и К,1rn щ где 1 — нуль-пересечение первого из сигналов (опорного);

- ближайший во времени (при в,к „ t, введенной задержке) Ггтг к момент реализации нуль-пересечений t исследуемого сигнала;

N — число пар нуль-пересечений, на основе анализа которых измеряется средний модуль, расстояния между массовыми нульпересечений обеих сигналов.

Очевидно, что минимальное значение среднего модуля достигается лишь в случае, когда вводимая при обработке задержка ьгп полностью скомпенсирует сигнальную задержку L . Абсолютная величина наименьшего среднего модуля, который не удается скомпенсировать, определяется отношением мощностей сигнала и помехи. В случае отсутствия шумов компенсация будет полной, и последовательности нуль-пересечений обеих сигналов совпадут.

Настоящий алгоритм измерения задержки является квазиоптимальным и обеспечивает практически потенциальную точность. измерений.

На чертеже приведена блок-схема цифрового устройства для измерения задержки.

Измеритель содержит два идентичных канала 1 и 2 преобразования сигнала в цифровую форму, их информационные входы объединены и подключены к выходу эталона времени 3, выходы каналов через буферные регистры 4 и 5 подключены х соответствуннцит входам вычислительного блока 6, а также последовательно соединенные регигтр 7 хранения

25 зо

55 промежуточны результатов, блок 8 поиска максимального отсчета и интерполятор 9, подключенный своими информационными входами к выходу регистра ,хранения промежуточных результатов.

При этом каждый из каналов преобразования сигнала в цифровую форму, содержащий последовательно соединенные ограничитель 10, формирователь ll нуль-пересечений, ключ 12 и регистр 13 накопления массива, вход ограничителя 10 является сигнальным, второй вход ключа !2 — информационным входом канала преобразования сигнала в цифровую форму, выход регистра накопления массива является выкодом канала.

Устройство работает следующим образом.

Измерительные узкополосные сигналы u„(t) и u (t), взаимную задержку между которыми необходимо измерить, подаются на сигнальные входы 14 и 15 каналов преобразования сигнала в цифровую форму 1 и 2. В ограничителях IO каналов преобразования сигнала в цифровую форму сигналы подвергаются усилению и двухстороннему ограничению.

Формирователи 11 формируют короткие импульсы в момент перехода ограниченным колебанием через нулевой уровень с положительной производной. Эти импульсы являются сигналами записи чисел (отсчетов текущего времени выпадения нуль-пересечений) с выходов эталона времени 3 через ключи 12 каналов в регистры 13 формирования массива моментов нуль-пересечений измерительного сигнала. 3а интервал времени наблюдения осуществляется полное заполнение регистров формирования массива емкостью N чисел, после чего содержимое регистров каналов переписывается за короткий промежуток времени d" (с Т в буферные регистры 4, 5.

Наличие в цифровом устройстве измерения задержки буферных регистров 4 и 5 позволяет осуществить практически непрерывное (без значительных "nponyctt ков сигналов) наблюдение за измерительными сигналами.

После перезаписи начинается цифровая обработка зафиксированных масси-. вон моментов нуль-пересечений сигналов, включающая (. промежуточных циклов. На каждом цикле обработки отсчеты сигналов из буферных регистров 4 и 5 (т.е. нуль-пересечения) переписываются во входные схемы сложения вычислительного устройства 6, 1де н

866498

Фор мула изобретения

25 нуль-пересечьHHHM ()Jlíîão из каналов (числам) адиттинно суммируется добавка — временная задержка п, причем на различных циклах обработки задержка b пробегает ряд значенийТ п lg +

+ и ь ь.4 пах где ty — наименьшее из возможных значений сигнальной задержки, 4п д - соответственно максимально возможная сигнальная за" держка.

По результату суммирование эквивалентно задержке нуль-пересечений одного из измерительных сигналов относительно другого на временной интервал 7п, что необходимо согласно предлагаемому способу измерения. Для данной задержки го, путем анализа обоих массивов нуль-пересечений, фор-, мируется отсчет функции рассогласования. Вычисленные с помощью блока 6 отсчеты функции рассогласования переписываются в соответствующие ячейки регистра 7 хранения промежуточных результатов. После завершения всех промежуточных циклов обработки (т.е. когда закончено формирование отсчетов функции рассогласования для всех дискретных анализируемых задержек Фп на" чинается завершающий этап обработки— формирование оценки задержки.

Блок поиска минимального отсчета 8 путем анализа всех чисел, хранящихся в регистре 7, находит номер ячейки 1 хранения наименьшего из них и, таким образом, формирует грубую оценку задеРжки б = ьо+Вйь . ИнтеРполЯтоР 9, используя информацию, задержанную во всех остальных отсчетах функции рассогласования, уточняет координату минимума и таким путем формирует точную оценку измеряемой задержки.

Вычислительный блок содержит два двоичных счетчика, два дешифратора, два элемента сложения; два накаплива. ющих сумматора, семь ключей, двЬ вы. читания, вычитатель модуля, элемент сравнения, три ячейки постоянной памяти, две ячейки оперативной памяти, а также буферный запоминающий блок, Сигнальные входы вычислитепьного блока подключены к выходам буферных запоминающих блоков. С выходов вычислм-.

l0 тельного блока на адресные шины буферных ЗУ подаются сигналы адресации.

Так как вычислительный блок построен на узлах и элементах, операции в которых могут выполняться с быстродействием Ф щ, предлагаемый цифровой измеритель™задержки позволяет осуществлять в реальном масштабе времени анализ достаточно широкополосных процессов.

Введение дополнительных операций

20 позволяет проводить измерения при высокой помехоустойчивости.

Способ измерения времени задержки узкополосных сигналов, включающий регистрацию нуль-пересечений опорного и исследуемого сигналов, измерение временных интервалов между нуль-пересечениями и усреднение временных интервалов, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, один иэ сигЗ налов многократно задерживают на интервал и ь, а за оценку измеряемой задержки принимают то значение интервала п7, при котором усредненное значение временных интервалов между

40 нуль-пересечениями минимально.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смирнов П.Т-. Цифровые фаэометры. "Энергия", 1974, с. 10-14.

866498

Составитель Н. Медведева

Редактор Г. Волкова Техред А.Савка Корректор С ° )цом »

Заказ 8072/68 Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035 Москва . Ж-35 Ра ская наб. д. 4/5

Pш а

Филиал ПЛП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,