[其他]中點檢測技術(shù)及短波時號定時儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 88103184
• 申請日: 1988-05-27
• 公開（公告）號: CN88103184A
• 公開（公告）日: 1988-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范榮美
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院陜西天文臺
• 主分類號: G04F10/00
• 分類號: G04F10/00;G04F10/04;G01R29/02
• 代理公司: 中國科學(xué)院西安專利事務(wù)所
• 代理人: 顧伯勛,仲升貴

本發(fā)明屬于無線電授時和定時技術(shù)領(lǐng)域。

無線電短波授時可為各類工程的遠(yuǎn)動系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)時間，廣泛應(yīng)用于電力、鐵道、航運、地震、地質(zhì)勘探、大地測量、鐘表工業(yè)和國防、科研等部門。

對于短波無線電授時信號（如我國的BPM時號由陜西天文臺發(fā)播）接收處理的現(xiàn)有技術(shù)，多為無線電領(lǐng)域內(nèi)的經(jīng)典技術(shù)，如窄帶濾波技術(shù)、脈沖門限技術(shù)、寬度鑒別技術(shù)、時間選通技術(shù)、過零檢測加峰值檢測技術(shù)、相關(guān)檢測技術(shù)等;對本地鐘的控制，則采用一次同步式、比對時差記錄式、連續(xù)跟蹤式。以這些技術(shù)為基礎(chǔ)研制的有代表性的時間用戶對時設(shè)備有以下幾種：

1.BPM自動對時鐘????河南省地震局

2.XH3501自校數(shù)字鐘????四川青神709信箱

3.天文測量計時儀????陜西省測繪所

4.自動校時報時鐘????中科院武漢物理所

5.STL-1型短波時號識別器????中科院測量與地球物理所

在國外，由日本電波研究所研制，用于電離層斜向同步觀測，接收J(rèn)JY短波授時臺時號的同步設(shè)備也屬于這一類。參見“電波研仕第5814號電波研究實驗用品仕樣書、斜め觀測簡易受信機(jī)”（郵政省電波研究所，昭和58年12月）。

由于短波信道屬于低質(zhì)量的變參信道，電離層效應(yīng)導(dǎo)致的信號衰落，多徑傳輸，突然擾動中斷以及各類干擾和噪聲十分嚴(yán)重，如鄰道干擾、鏡象干擾、同頻干擾、交互調(diào)干擾;各種隨機(jī)和脈沖噪聲，如大氣噪聲、天電噪聲和工業(yè)噪聲等;另外，短波經(jīng)典時號的格式過于簡單，時號程序又不連續(xù)，其統(tǒng)計特性難以利用，從而限制了相關(guān)檢測技術(shù)的應(yīng)用。所以，用現(xiàn)有技術(shù)制做的設(shè)備來檢測提取短波時號的精度較低（一般誤差為±10～±30毫秒），可靠性較差（一次同步方式，常因信號衰落或強干擾迭加而不能同步或同步錯誤），而只有用經(jīng)典的示波器法，依靠人工進(jìn)行信號的識別、提取和比對才有可能達(dá)到±1毫秒的精度。現(xiàn)有的儀器設(shè)備，也沒有實現(xiàn)所提供標(biāo)準(zhǔn)時間的實時性。對電波傳播時延，設(shè)備時延和比對時差只能進(jìn)行事后處理。

本發(fā)明的目的在于提供一種中點檢測技術(shù)及短波時號定時儀，能較好地解決上述問題。以中點檢測技術(shù)為基礎(chǔ)綜合運用現(xiàn)有技術(shù)而制成的短波時號定時儀，實質(zhì)上是一個能連續(xù)跟蹤短波授時信號的實時鐘，它可為各類遠(yuǎn)動系統(tǒng)提供毫秒級精度的標(biāo)準(zhǔn)時間。

中點檢測技術(shù)的原理可扼要歸納如下：

通常，提取單脈沖定時信號的時間信息，是依賴于對波形前沿起點的檢測。按照波形選擇的經(jīng)典理論，認(rèn)為要提高精度，就必須選擇信號帶寬大的波形，因為信號帶寬越大，意味著波形的前后沿越陡峭，從而其檢測精度越高。而對于窄頻譜，前后沿緩變的信號仍未找到一個有效地提高定時精度的途徑。

圖一為中點檢測示意圖。假設(shè)一個窄帶信號，其前后沿斜率很低，但以中點為對稱（如三角波、鐘形波、指數(shù)對稱形波、正弦函數(shù)波等），它的波形中心所對應(yīng)的時刻點是確定的，即中點是確定的。在一定的觸發(fā)電平（V_O）下，當(dāng)信號幅度變化時（從A₁變到A₂），檢測前沿帶來的時刻變化很大（從t_O′變到t_O″），并跟實際的波形起點（t₀）有很大誤差。然而，無論幅度如何變化，其波形的中點（t_c）是不變的。只要波形函數(shù)是確定的、對稱的，則t_O與t_c的關(guān)系是確定的，檢測中點t_c便等于檢測起點t_O。這就是中點檢測技術(shù)的理論依據(jù)。

簡言之，中點檢測技術(shù)主要用于對窄帶、緩變、對稱的定時信號波形的檢測。在圖一中，波形的實際寬度為δ，而在一定的觸發(fā)電平V_O、不同的信號幅度A₁、A₂時，得到的偽寬度是δ′、δ″，波形的中點時刻為t_c。取時間常數(shù)T_O＞δ/2，將t_c延遲后得到t_p，很顯然，下面的恒等式是成立的：

T_O＝δ/2+（T_O-δ/2）＝δ′/2+（T_O-δ′/2）

-δ″/2+（T_O-δ″/2）

只要設(shè)計一個電路，能滿足上面的恒等式，就能實現(xiàn)中點檢測。