УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСА
DEVICE FOR AUTOMATIC MEASUREMENT OF PULSE DURATION

Предлагаемое устройство относится к области радиолокации и может быть использовано в системах радиотехнической разведки, а также пассивного обнаружения и целеуказания.
При работе систем радиотехнической разведки либо пассивных систем обнаружения и целеуказания в условиях сложного радиолокационного поля для определения количества разведуемых источников излучения и их координат необходимо выполнить разделение (селекцию) принимаемого потока сигналов на последовательности импульсов по принадлежности к отдельным РЛС с последующим отождествлением (идентификацией) выделенных последовательностей на различных циклах частотного и пространственного поисков.
Измеритель длительности импульсов, содержащий логарифмический усилитель и ограничитель импульсов по основанию, отличающийся тем, что с целью исключения ошибок измерения, обусловленных изменением формы импульсов при прохождении их через логарифмический усилитель, в нем применена схема запрета и зарядно-разрядный каскад, причем один из входов схемы запрета соединен с ограничителем, второй вход связан с выходом зарядно-разрядного каскада, а вход последнего включен параллельно со входом ограничителя.
В литературе описано устройство измерения длительности импульса (см. книгу В. Дулевича "Теоретические основы радиотехники", М., 1964, стр.355). Схема устройства включает счетчик импульсов с управляющими каскадами, устройство считывания, устройство выдачи длительности в память ЦВМ.
Наиболее близким по технической сути и поэтому выбранным в качестве прототипа является устройство измерения длительности импульса, реализованное в изделии "Титанит", ГК1.640.001.
Устройство-прототип состоит из последовательно соединенных приемного устройства, генератора строба, блока разрешения, счетчика длительности импульса, ко второму входу блока разрешения подключен генератор счетных импульсов. Входом устройства является вход приемного устройства, выходом - выход счетчика длительности импульса.
Устройство-прототип работает следующим образом.
В момент обнаружения очередного сигнала, по переднему фронту которого вырабатывается стартовый импульс, генератор строба формирует импульс, открывающий схему разрешения, в этот момент с генератора счетных импульсов через блок разрешения импульсы поступают на счетчик длительности импульсов. В момент окончания принятого импульса (по заднему фронту импульса) формируется импульс, запирающий схему разрешения. Время накопления импульсов генератора счетных импульсов пропорционально длительности принятого импульса.
Содержимое счетчика длительности импульса по сигналу считывания поступает на выход схемы, после чего счетчик обнуляется и схема готова к измерению длительности следующего импульса.
Недостаток данного устройства заключается в низкой точности определения длительности импульса при условии работы устройства в широком динамическом диапазоне амплитуд импульсов.
На точность измерения длительности импульсов влияет динамический диапазон принимаемых сигналов. На входе пассивных систем, работающих в условиях дальнего тропосферного распространения (ДТР) радиоволн с учетом возможного приема последовательностей сигналов разведуемых источников, излученных как по главному, так и по боковым лепесткам диаграммы направленности (ДН) антенн радиолокационных станций (РЛС), уровень сигналов может колебаться в пределах 40…50 (дБ). Это приводит к появлению как случайных, так и постоянных изменений длительности принимаемых импульсов в динамическом диапазоне изменения уровня принимаемых сигналов, так, например, при увеличении мощности сигналов от уровня реальной чувствительности на 40…50 дБ длительность импульса изменяется в пределах от -0,7 мкс до +1,5 мкс.
Ошибки измерения длительности импульсов влияют на статистические характеристики селекции и идентификации. При селекции разведуемых источников с перестраиваемой в больших пределах (200…300 МГц) случайным образом несущей частотой от импульса к импульсу уровень амплитуды сигналов, образующих последовательность, имеет распределение, близкое к закону Рэлея, со значением среднеквадратического отклонения, равным 7 дБ, и временем корреляции значительно меньше временных интервалов между импульсами из-за наличия частотной избирательности быстрых флуктуаций при ДТР радиоволн (Введенский Б.А. и др. Дальнее тропосферное распространение ультракоротких радиоволн. Изд. "Советское радио", 1965). В связи с этим при выборе строба селекции по длительности импульсов необходимо учитывать не только случайные ошибки системы измерения, но также и постоянное смещение за счет изменения уровня принимаемых сигналов разведуемых РЛС.
Это обуславливает необходимость расширения строба по длительности импульсов до величины порядка ±1,5 мкс, что в свою очередь не позволяет разделить однотипные источники излучения, длительность импульсов которых отличается менее чем на 1,5 мкс.
Целью данного изобретения является увеличение точности измерения длительности импульса при работе устройства в широком динамическом диапазоне амплитуд импульсов, что позволяет уменьшить величину строба по длительности, а следовательно, улучшить характеристики селекции и идентификации.
Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство автоматического измерения длительности импульса, содержащее последовательно соединенные приемное устройство, вход которого является входом устройства, генератор строба, блок разрешения, счетчик длительности импульса; и ко второму входу блока разрешения подключен выход генератора счетных импульсов,
дополнительно к выходу приемного устройства подключены последовательно соединенные блок измерения уровня сигнала, пороговое устройство, блок триггеров, дополнительный блок разрешения, счетчик длительности импульса коррекции и сумматор, при этом второй вход дополнительного блока разрешения соединен со вторым выходом генератора счетных импульсов, а выход счетчика длительности импульса соединен со вторым входом сумматора, выход которого является выходом устройства.
Такое построение устройства позволяет за счет введения блока измерения уровня сигнала, порогового устройства, блока триггеров, дополнительного блока разрешения, счетчика длительности импульса коррекции, сумматора скорректировать величину длительности импульса в зависимости от уровня сигнала в широком динамическом диапазоне, что повышает вероятность правильной идентификации Рправ. и уменьшает вероятность ложных тревог Рл.т.
На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - полученные путем статистического моделирования зависимости Рл.т. от дальности до источников излучения при наличии в зоне обзора трех однотипных источников излучения.
Предлагаемое устройство (фиг.1) состоит из последовательно соединенных приемного устройства 1, генератора строба 2, блока разрешения 3, счетчика длительности импульса 4, выход генератора счетных импульсов 5 подключен ко второму входу блока разрешения 3, ко второму входу приемного устройства 1 подключены последовательно соединенные блок измерения уровня сигнала 6, пороговое устройство 7, блок триггеров 8, дополнительный блок разрешения 9, счетчик длительности импульса коррекции 10 и сумматор 11, при этом второй вход дополнительного блока разрешения 9 соединен со вторым выходом генератора счетных импульсов 5, а выход счетчика длительности импульса 4 соединен со вторым входом сумматора 11. Выход сумматора 11 является выходом устройства.
Устройство автоматического измерения длительности импульсов работает следующим образом.
max
<mrow><msub><mrow><mi>log</mi></mrow><mn>2</mn></msub><mfrac><mrow><msub><mi>τ</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow><mi>T</mi></mfrac></mrow>
В момент обнаружения приемным устройством 1 очередного сигнала, по переднему фронту которого вырабатывается стартовый импульс, генератор строба 2 формирует широкий строб, рассчитанный на измерение максимальной длительности импульса (τ), импульс строба открывает блок разрешения 3. При этом импульсы от генератора счетных импульсов 5, частота следования которых выбирается в зависимости от необходимой точности измерения длительности импульса, поступают на счетчик длительности импульса 4, разрядность которого равна
, где Т - период повторения (следования) импульсов генератора счетных импульсов 5.
В момент окончания длительности принятого импульса формируется сигнал запирания блока разрешения 3. Время накопления импульсов генератора счетных импульсов 5 пропорционально длительности принятого импульса.
<mrow><msub><mrow><mi>log</mi></mrow><mn>2</mn></msub><mfrac><mrow><msub><mi>τ</mi><mrow><mi>к</mi><mi>о</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mi>T</mi></mfrac></mrow>
кор
кор
max
Принятый импульс поступает также в блок измерения уровня сигнала, откуда измеренное значение мощности поступает на пороговое устройство 7, которое вырабатывает в зависимости от принятого уровня сигнала импульс строба, открывающий в блоке триггеров 8 один из триггеров, рассчитанный на определенную длительность переброса. Импульс с блока триггеров 8 открывает дополнительную схему разрешения 9, импульсы от генератора счетных импульсов поступают на счетчик длительности импульса коррекции 10, разрядность которого равна
, где τ - длительность импульса коррекции, при этом τ<<τ, Т - период повторения импульсов генератора счетных импульсов 5.
Значение мощности импульса влияет на длительность импульса, а именно, при больших значениях мощности длительность импульса увеличивается, а при малых значениях - уменьшается, значение длительности импульса коррекции поступает в прямом либо дополнительном коде на второй вход сумматора 11, где происходит суммирование значения длительности импульса, считанное по сигналу считывания со счетчика длительности импульса 4, и значение длительности импульса коррекции. После считывания содержимого сумматора счетчик длительности импульса 4 и сумматор 11 обнуляются и схема готова к приему последующих сигналов.
Введение предлагаемого устройства автоматического измерения длительности импульса в зависимости от мощности позволяет выбрать стробы по длительности импульсов порядка 0,6…0,7 мкс.
Результаты статистического моделирования работы предлагаемого устройства подтвердили его эффективность.
Моделирование проводилось на ЦВМ "БЭСМ-6", моделировалась работа данного устройства при работе системы в условиях ДТР радиоволн. При этом в зоне обзора станции пассивного целеуказания находились три однотипных источника излучения, отличающихся по длительности импульсов на 1 мкс.
Данные моделирования приведены на фиг.2. Для сравнения там же приведена кривая, полученная при моделировании работы устройства-прототипа в аналогичных условиях.
По оси абсцисс отложены значения вероятности ложных тревог Рл.т.; по оси ординат - дальность Д до источников излучения.
Кривая 1 характеризует работу предлагаемого устройства и представляет зависимость Рл.т. от Д при стробе по длительности импульсов, равном ±0,5 мкс; для сравнения приведена кривая 2, характеризующая работу устройства-прототипа при стробе по длительности импульсов, равном ±1,5 мкс.
Как видно из графиков, использование предлагаемого устройства автоматического измерения длительности импульсов позволяет уменьшить вероятность образования ложных тревог Рл.т. с величины 0,34 до 0,03 при Д=50 км.
При этом усложнение аппаратуры не превышает 5…10%.