Измеритель длительности импульсов

(71) Воронежский полинститут и Воронежскна государственный уЛенинского комсомола(56) 1. Авторское свнно заявке В 2611280,03.05.78Сенат техническийй ордена Леиверситет им детельство СС кл. 604 Г 10/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54)(57) 1ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТ ИМПУЛЬСОВ, содержащий генератор си хроимпульсов, первый выход которог соединен с первым входом первого измерительного канала и счетчик вр мени, о т л и ч а ю щ и й с я тем что с целью повнаения точности иэ мерений в условиях действия помех при неизвестном положении переднею Фронта измеряемого импульса, в нег введены многоканапьный генератор лийейно изменяющегося напряжения,(Н) измерительных каналов и многоканальный реыающий блох, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входам счетчика времени соответственно, вход синхронизации которого подключен к первому управляющему выходу генератора синхроимпульсов, второй управляющий выход которого подключен к входу синхронизации многоканального гене- Р .ратора линейно изменяющегося напряже" 4, . ния, (Нвыходов генератора синхроимпульсов соединены с первыми входами соответствующих (Н) измерительных каналов, вторые входы всех измерительных каналов соединены с соответству:ющими выходами многоканального гене- Е ,ратора линейно изменяющегося напряжения, входная шина соединена с объединеннюв третьими входами всех измерительных каналов, борзые выходы. которых подключены к первой группе входов многоканального решающего блока, вторая группа входов которого соединена с соответствующими вторюа выходами измерительных каналов,1018100 2, Измеритель по п, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, каждый измерительный канал содержит последовательно соединенные ключ, расширитель импульса и квадратор, выход которого .соединен с первым входом блоаа отношений, второй вход которого ,является вторым входом измерительногоИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для повьыения точности измерения длительности и ряда других параметров одиночных и периодических импульсов в условиях действия помех.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель длительности импульсов, содержащий в первом канале нелиней-ный пороговый элемент, соединенный с генератором линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен ко входу блока отношений, а во втором канале - управляемый ключ, соединенный с расширителем длительности (интегратором) импульсов, выход которого соединен с квадратором, который подключен ко второму входу блока отношений, к выходу блока отношений подключен указатель экстремума, соединенный со входом счетчика времени, причем пороговый элемент дополнительно соединен с ключом и со счетчиком (. 1).Недостатком указанного устройства является значительное снижение точности измерения длительности импульса в условиях действия помех из-за неопределенности положения переднего фронта импульса.Цель изобретения - повыаение точ-ности измерений в условиях действия йомех при неизвестном положении переднего фронта измеряемого импульса.Поставленная цель достигается тем, что в измеритель длительности импульсов, содержащий генератор синхроимпульсов, первый выход которого соединен с первым входом первого измерительного канала и счетчик времени, введены многоканальный .генератор линейно изменяющегося напряжения, (й) измерительных каналов и многоканальный решающий блок, .первый и второй выходы которого подключены к первому ивторому входам счетчика времени соответственно, вход синхронизации которого подключен к первому управляющему выходу генератора сииканала, выход блока отношений подключен к входам указателя экстремумаи пикового детектора, выходы которыхявляются соответственно первым ивторым выходами измерительного канала, первым и третьим входами которого являются первый и второй входы,ключа соответственно. хроимпульсов, второй управляющий вы- ход которого подключен к входу синхро- низации многоканального генераторалинейно изменяющегося напряжения,5 (М) выходов генератора синхроимпульсов соединены с первыми входамисоответствующих (й) .,измерительныхканалов, вторые входы всех измерительных каналов соединены с соответ 10 ствующими выходами многоканальногогенератора линейно изменяющегося на"пряжения, входная шина соединенас объедийенными третьими входами всехизмерительных каналов, первые выходы15, которых подключены к первой группевходов многоканального решающего.блока, вторая группа входов которогосоединена соответствующими вторымивходами измерительных каналов,Кроме того, каждый измерительныйканал содержит последовательно,единенные ключ, расширитель-импульсов и квадратор, выход которого. со, единен с первым входом блока отношений, второй вход которого являетсявторым входом измерительного качала,выход блока отношений подключен квходам указателя экстремума и пикового детектора, выходы которых яв"ляются соответственно первым и вторым выходами измерительного канала,первым и третьим входами которогоявляются первый и второй входы ключа соответственно. На чертеже приведена блок-схемапредложенного устройства.Схема включает генератор 1 синхроимпульсов, который выполнен многоканальным, многоканальный,.генератор2 линейно изменяющегося напряжения 40 (ГЛИН), счетчик 3 времени, многоканальный решающий блок 4, измерительные каналы 51-5 М каждый из которйх содержит блок б отношений, ука"затель 7 экстремума, пиковый детек тор 8, ключ 9, расширитель 10 импульсов и квадратор 11.Устройство работает следующимобразом.На вход измерителя длительности 50 поступает аддитивная смесь хВРЯхМд 3 (т-;),1 абсоа Ь(й) + п(с) импульса прямоугольнои формы Ьи широкополосной помехи о(Ф). Рассмотрим обработку принятого сигнала в первом канале, так как 1 обработка сигнала в цстальных (й) каналах аналогична. Сигнал х(с) поступает на вход ключа 9, который открывается импульсом прямоугольной формы (скачком напряжения), вырабатываемого генератором 1 синхроимпульсов. Длительность импульса от генератора 1 превосходит максимально возможную длительность измеряемого импульса. Временные положения передних Фронтов (, ф;+) управляющих импульсов, подаваемых в соседние каналы системы обработки раэличаются на интервал дискретизацииьт(е;ье, 1 щ 0,1 , М)Од-. новременно с виходов генератора 1 уп. равляющие сигналы синхронизируют во времени генератор 2 и счетчик 3 времени, Счетчик 3 времени начинает отсчет с момента открывания первого канала. Расширитель 10 длительности импульсов представляет собой интегратор с большой постоянной времени интегрирования. После того, как от-. крылся ключ 9, смесь сигнала и шума х интегрируется (т.е. на выходе расширителя 10 образуется сигналХИ)Н) ) и поступает на вход квад 1 . сратора 11, С выхода квадратора 11 преобразованная смесь сигнал - поме 5Хха ) ХХИ.)Щ поступает на вход бло. ка 6 отношений. Одновременно на второй вход блока б отношений с выхода генератора 2 поступает линейно изменяющийся сигнал, формируемый с .помощью сигнала с генератора 1 с длительностью, равной временному интервалу возможных значений измеряемойдлительности (т,е,Г-й.;, 1 = О, 1, М), Блок б отношений Формирует сигнал; пропорциональный отношению лютный максимум которого достигаетсяв момент времени, соответствующийзаднему Фронту измеряемого импульса.Действительно, как следует из теориипотенциальной помехоустойчивости,временное положение абсолютного максимума М(Т) соответствует оценкемаксимального правдоподобия заднегофронта измеряемого импульса. Если помеха отсутствует, то положение абсолютного максимума соответствует истинному значению заднего Фронта сигнала 5(г). Наибольший (по уровню) изабсолютных максимумов М;( Тсоответствует тому каналу обработки, который открывается управляющим импульсом с генератора 1.с временнымположением переднего фронта, нанбо"лее близким к истинному временномуположению переднего фронта измеряемого импульса. Однако при наличииширокополосной аддитивной помехи совпадение временных положений, сформированных в каналах обработки абсолютных максимумов напряжений, не имеетместа. Поэтому для селекции выходного напряжения по амплитуде в каждыйканал введен пиковый детектор. Риковый детектор 1-го канала .(1, й)выделяет абсолютный максимум Мсформированного выходного напряжения ка нала и уничтожает инФормацию в еговременном положении. Далее решающийблок 4 по выходным напряжениям пиковых детекторов 8 каналов 5.1-5.Й определяет номер канала, которому соот О ветствует максимальное выходное напряжение. Затем решающий блок 4 подает на первый вход счетчика 3 вре,мени синхроимпульс этого канала.В решающем блоке 4 осуществляется 25 запоминание выходных напряжений указателей 7 каналов 5.1-5.М, временныеместоположения которых соответствуют временным местоположениям абсолютных максимумов, сформированных в ка-. ЗО налах обработки напряжений. Как только решающий блок 4 определит номерканала с наибольшим выходным напряжением, то на счетчик 3 времени поступает маркировочный синхроимпульс,указывающий номер этого канала. Припоступлении этого импульса счетчик 3изменяет время отсчета с момента открывания первого канала 5.1 на момент открывания канала с наибольшимвыходным напряжением. При этом чис О ла, соответствующие разностям междумоментами времени открывания каналовобработки (начиная со второго) имоментом открывания первого канала,могут храниться в долговременной па мяти счетчика 3. указатель 7 экстре-мума канала с наибольиим выходнымнапряжением выявляет положение абсолютного максимума М; в интервалес, Т , и через решающий блок 4 на 50 вход счетчика 3 подается соответствующий синхроимпульс. Затем счетчик3 производит временной отсчет положения абсолютного максимума М; . Таким образом, путем измерениявременного положения абсолютногомаксимума сигнала, сформированногов канале с наибольшим выходным напряжением, измеряется длительность импульсов прямоугольной форьы (или 60 близкой к ней). После того, как выявлен наибольший иэ абсолютных максимумов, сформированных в каналах,обработки напряжений, и по измеренному его временному положению опре делена длительность выходного сигнаЗаказ 3542/47Тираж 411 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб д. 4/5филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ла (с помощью блока 4 счетчика 3) генератор 1 в результате подачи сигнала со счетчика 3 прекращает гене рацию импульсов, и ключи 9 снова заПирают входы каналов обработки.Использование многоканальной системы обработки в предложенном измерителе позволяет реализовать одновременное вычисление оценок максимального правдоподобия неизвестной амплитуды, временного положения переднего Фронта (в решающем блоке 4) и длительности измеряемого импульсного сигнала (в счетчике 3). При этом неизвестная амплитуда может изменяться в широком динамическом диапа зоне. Операции совместного оценивания амплитуды и заднего фронта им. пульса являются оптимальными, а переднего фронта - близкой к оптимальной. Это позволяет в максимальнойстепени подавить действие помех. Таким образом, устройство обеспечивает существенный выигрьаа в точности измерения длительности импульса, при неизвестном переднем фронте в условиях действия помех, может быть использовано в радиотелеметрических системах с односторонней,ШИМ, в асиниронных системах связи и др., и может быть реализовано с помощью стандартных блоков времяизмерительной аппаратуры. При этом реализация блока бтношений, экстрематора, решающе- го устройства, счетчика и других блоков возможна как в аналоговом, так и в цифровом вариантах.