Устройство для измерения длительности импульсных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ К УБЛИК о/о 94 ОСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРыт САНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1487/24-2103.8408.87. Бюп. Уонежский госудтет им, Ленинс.317.79(088.8)орское свидетекл. С 04 Г 1 арственный ого комсомолаБутейко ьство СССР(54) УСТРОЙСТВ ТЕЛЬНОСТИ ИМПУ (57) Изобретен техническим ср тельности импу сить точность ДЛЯ ИЗ ЬСНЫХ СИ е относиМЕРЕНИЯ ДЛИ- ГНАЛОВ тся к радиозмерения длидстваьсов воляет подлительнос скаженных эмерен сных сигналов и имп ной шипаразитно в условия аддитивно модуляциеи окополоснойуровень адсравнению с переключатель ожение 1 и поамплиту действи помехи. х 2цию М( 7) слипо ивн омехи м де х,(С) вого фи выходе пол ие н/ )6 ил напр яжетра 5; х амплитудои сигнала, т1 устанавливается в проговый элемент 2 сра силител выходе апряжение тывает от пе Ьдйсж ежа(21) 371 (22) 19, (46) 15. (71) Вор универси (72) А.П и В.И. П (53) 621 (56) Авт Мф 915059 реднего фронта измеряемого сигнала.Имп ульс с выхода, поро гово го элемента2 открывает управляемый ключ 4 и запускает счетчик 12, В случае, когдауровень аддитивной помехи значителен,предусмотрена возможность срабатывания порогового элемента 2 от синхроимпульса в положении 11 переключателя 1. Отсчет временного интервала производится счетчиком 12временного интервала в момент достижения абсолютного максимума сигнала,сформированного в результате вычитания напряжения с генератора 3 линейно изменяющегося напряжения К 2 изнапряжения, сформированного взаимосвязанными полосовым фильтром 5,квадратором 6, усилителем 7, сумматором 8 и расширителем 9, которые ре113Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах измерения длительности импульсов, входящих в состав радио-,гидролокационной и другой аппаратуры.Цель изобретения - повышение точности измерения длительности импульсного сигнала, искаженного паразиткойамплитудной модуляцией, в условияхдействия широкополосной аддитивнойпомехи,На фиг. 1 изображена структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг. 2 - 6 временные диаграммы.Предлагаемое устройство содержитпереключатель 1, пороговый элемент2, генератор 3 линейно изменяющегосянапряжения, управляемый ключ 4, полосовой фильтр 5, квадратор 6,усилитель 7,сумматор 8, расширитель 9длительности импульсов, блок 10 вычитания, укаэатель 11 экстремума,счетчик 12 интервала времени, Блоки, образующие устройство, реализуются на основе стандартных радиотехнических устройств, элементов и измерительных приборов, изготовляемыхс использованием как традиционнойэлементной базы, так и элементнойбазы микроэлектроники,Входная клемма устройства соединена с входом управляемого ключа 4 ичерез переключатель 1 с пороговымэлементом 2, последний соединен сгенератором 3 линейно изменяющегосянапряжения, выход которого соединенс первым входом блока 1 О вычитания.Выход управляемого ключа 4 соединенс полосовым фильтром 5, подключеннымк входу квадратора 6. Выход квадратора 6 соединен с вторым входом сумматора 8, К выходу управляемого ключа 4 подключен также вход усилителя7, выход которого соединен с первымвходом сумматора 8. Выход сумматора8 подключен к входу расширителя 9длительности импульсов, выход которого соединен с вторым входом блока10 вычитания, Выход блока 10 вычитания через указатель 11 экстремума соединен с входом счетчика 12. Крометого, выход порогового элемента 2 соединен,с входами управляемого ключа4 и счетчика 12.Для простоты изложения временныедиаграммы приведены для случая отсутствия широкополосной аддитивнойпомехи, которая в предлагаемом уст 30604 55 5 0 15 20 30 35 40 45 50 ройстве подавляется как эа счет частотной фильтрации полосовым фильтром 5 на входе квадратора 6, так и за счет временного усреднения в расширителе 9 длительности импульсов. Такое подавление широкополосной аддитивной помехи, как следует из теории потенциальной помехоустойчивости, максимально уменьшает ее влияние на точность измерения длительности импульса.На фиг. 2 пунктиром изображен измеряемый импульс, который с точностью до масштаба по оси ординат совпадает с выходным напряжением усилителя 7. На фиг.3 изображен (с точностью до амплитудного множителя) сигнал на выходе квадратора 6. Здесь отсутствуют провалы в плоской вершине импульса из-за параэитной амплитудной модуляции. После сумматора 8 преобразованный импульс описывается формулой х,(С) + х (1) и имеет приближенно вид, показанный на фиг.4. На выходе расширителя длительности импульсов получаем сигнал х (С), изображенный на фиг. 5 сплошной линией.Здесь пунктиром изображено линейно изменяющееся напряжение, поступающее на блок вычитания с выхода генератора 3. На фиг. 6 изображена разность между сплошной и пунктирной кривыми (фиг. 5). Эта разность пропорциональна функции М (Г) и всегда (в отсутствии аддитивной помехи) достигает максимума в точке истинного значения длительности с,измеряемогоимпульса, Наличие аддитивной помехи смещает положение абсолютного максимума выходного сигнала блока 10 вычитания и вызывает ошибки измерения длительности импульса.Предлагаемое устройство работает следующим образом.На вход измерителя длительности поступает аддитивная смесь х(С) =8(С) + и (с) импульса Б(С) и широкополосной помехи п(1). Измеряемый импульс искажен параэитной амплитудной модуляцией так, что его можно описать формулой ц,(1+ш И, О.=". Б(е)- О, Оэог где У - амплитуда неискаженной части импульса;13306 х,(Т) + х (Т),45 вп (й с/2)---- , --- Йс (Я, с /2) ш=П /- - индекс ларазитной амплитуд -ау)ной модуляции;эффективное напряжения мультипликативной помехи;(й) - описывает случайный законамплитудной модуляции,и, имея единичную среднюю мощность,обладает спектром мощности,сосредоточенным в диапазоне частот -И 2;й/21. 1 ОЕсли уровень аддитивной помехип(С) мал по сравнению с амплитудойсигнала, то переключатель 1 на входепорогового элемента 2 устанавливается в положение 1 и пороговый элемент 152, срабатывая от переднего фронта импульса, вырабатывает импульс прямоугольной формы, длительность которого превышает возможные значения длительности измеряемого импульса , . 20Вырабатываемый элементом 2 импульсоткрывает управляемый ключ 4 и синхронизует во времени счетчик 12 (запускает его).Когда уровень аддитивиой помехи п(с) значителен и велика вероятность ложного срабатыванияпорогового элемента 2, предусмотрена воэможность использования синхро импульса, соответствующего переднему фронту измеряемого импульса, При 30 этом переключатель 1 на выходе порогового элемента 2 находится в положении 11 и пороговый элемент 2 срабатывает от синхроимпульса.Полосовой фильтр 5 имеет полосу 35 пропускания,равную полосе - 12 /2;Я /2, занимаемой спектром мощност 1 паразитной амплитудной модуляции измеряемого импульса, и должен обеспечивать коэффициент передачи К,. На 40 выходе полосового фильтра 5 имеем сигнал х И) = К х(т-с) - )2Оо При этом укаэанный сигнал х (г.) на выходе полосового фильтра 5 отличается от входной смеси измеряемого импульса и аддитивной помехи х(С) тем, что подавлены все спектральные составляющие аддитивной помехи п(С), лежащие вне полосы частот- Й /2; й /2, и амплитуда изменена в К, раэ. Усилитель 7 имеет коэффициент усиления К и на его выходе сигнал равен 04 4 х= Кх. Сигнал хс выхода усилителяв сумматоре 8 суммируется с выходнымсигналом квадратора 6, в результатечего формируется сигнал который поступает на вход расширителя 9 длительности импульсов.Расширитель 9 длительнссти импульсов представляет собой интегратор с большой постоянной времени, на выходе которого формируется сигналх (7) 1 р (с)+х(с) 1 с.о Эта преобразованная смесь сигнала и помехи поступает на вход блока 1 О вычитания, Одновременно на второй вход блока 10 вычитания с выхода генератора 3 линейно изменяющегося напряжения поступает линейно изменяющийся сигнал О(с,) = К ., формируемый с помощью сигнала с порогового элемента 2, длительностью, равной интервалу возможных значений длительносте измеряемого сигнала. Блох 10 вычитания формирует сигнал, пропорциональвьп функции Эта функция дс стигает абсолютного максимума в момент времени, соответствующий заднему фронту измеряемого импульса. Указатель 11 экстремума выявляет положение абсолютного максимума выходного сигнала блока вычитания, а счетчик 12 производит временной отсчет положения абсолютного максимума сигнала М(7). Начало работы счетчика синхронизовано сигналом с порогового элемента 2. После того, как выявлен абсолютный максимум сформированного сигнала М и измерено его временное положение (с помощью блоков указателя 11 экстремума и счетчика 12), пороговый элемент 2 в результате подачи сигнала со счетчика 12 прекращает подачу запускающего импульса и ключ 4 запирает вход измерительного устройства. Таким образом, путем измерения временного положения абсолютного максимума сформированного сигнала измеряется длительность импульса прямо 5 13 угольной (или близкой к ней) формы, искаженного паразиткой амплитудной модуляцией. Точность измерения длительности импульса, искаженного аддитивной и мультипликативными помехами, определяется выбором коэффициентов К К, Кэ, определяющих режим работы блоков генератора 3, полосового фильтра 5 и усилителя 7, Анализ точности измерения длительности в предлагаемом устройстве, а также применение методов теории потенциальной помехоустойчивости показали, что максимальная точность измерения длительности достигается, когдаф г 0 оК ФК щК ши(1+ц) 1 п(1) ц+Д /4,где о - отношение спектральных плотностей мультипликативной и аддитивной помехи;величина К выбирается в зависимости от конкретных условий работы измерителя таким образом, чтобы согласовать динамические диапазоны входной смеси сигнал - помеха и используемых типовых блоков (ключ, усилитель и т.д.).Формула изобретенияУстройство для измерения длительности импульсных сигналов, содержащее 30604входную клемму, .соединенную с входомуправляемого ключа и с последовательно включенными переключателем, пороговым элементом и генератором линейно изменяющегося напряжения, последовательно соединенные указательэкстремума и счетчик интервала времени, а также квадратор и расширитель импульсов, причем выход порого вого элемента соединен с управляющимивходами ключа и счетчика интервалавремени, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения длительности импульсного 15 сигнала, искаженного паразиткой амппитудной модуляцией, в условияхдействия широкополосной аддитивнойпомехи, в него введен усилитель, выход которого соединен с первым вхо дом сумматора, причем вход усилителясоединен с выходом управляющего ключа, а второй вход сумматора соединенс выходом квадратора, выход сумматора соединен с входом. расширителя им пульсов, между выходом управляемогоключа и квадратором включен полосовойфильтр, кроме того, введен блок вычитания, первый вход которого соединен с выходом генератора линейно из- ЗО меняющегося напряжения, второй входсоединен с выходом расширителя импульсов, а выход - с входом указателя экстремума.1 330604 хю)+х 9) Грфий 4 Составитель А. ЕфимочкинТехред М.Ходанич Корректор Г. Решетник Редактор М.Дылын Заказ 3581/49 Тираа 370ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Уагород, ул. Проектная, 4