Анализатор формы импульсных сигналов

(72) Авторы изобретения 1 й Фрунзенский политехнический инстит Х Ж.Шаршеналиев и Н.А.Петровская(54) АНАЛИЗАТОР ФОРИН ИИПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ Изобретение относится к измерению спектров и может быть использовано для создания анализаторов Формы импульсных сигналов наносекундной длительности.Известен анализатор Формы импульсных сигналов, содержащий схему синхронизации, вход которой является входом анализатора, генератор пилообразного напряжения, первую группу 9-1) последовательно соединенных, умножителей, вторую группу т умножителей, П интеграторов, блок считывания и блок обработки, причем выход схемы синхронизации соединен с управлянзцим входом блока считывания и входом генератора пилообразного напряжения 1 выход которого соединен с первыми входами всех умножителей первой группы и со вторым вхоДом первого умножителя первой группы, а такх;е первым входом первого умножителя второй группы. Выход каждого из умножителей первой группы соединеи соответственно с первым входом каждого из умножителей второй группы, начиная со второго. Вторые входы умножителей второй группы соеди" невы со входом устройства. Выход каждого из О умножителей второй группы соединен соответственно со входом о интеграторов, выходы которых соединены со входом блока считывания, выходы которого соединены со входами блока обработки. Выходы блока обработки являются выходами анализатора 113,Недостатком указанного устройства является низкое быстродействие, обусловленное необходимостью решения система Грамма путем вычисления дополнительных определителей и вычислением спектральных ,коэффициентов для каждого входного сигнала.Цель изобретения - повышение быстродействия анализатора.9002 20 Поставленная цель достигаетсятем, что в анализатор Формы импульсных сигналов, содержащий блок синхронизации, вход которого соединенсо входом устройства, и умножителей,один из входов которых соединенсо входом устройства, а выход каждого из которых соединен со входомодного из интеграторов, выходы последних соединены с блоком считывания, управляющий вход которого соединен с выходом блока синхронизации,дополнительно введены Формировательпрямоугольных импульсов, ВС-матрицас количеством элементов Сп хо 161115сумматоров, причем вход формирова"теля прямоугольных импульсов подключен к выходу блока синхронизацииа выхол - ко входам,всех элементовКС"матрицы выход каждого из 11 элементов матрицы одной строки соединен со входами одного из сумматороввыход каждого из которых соединенсо входом одного из умножителей, акоэффициент передачи каждого элемента ВС-матрицы определяется по25формулеХ 11ЬЦ = -- ; 1,1, и; 11игде й- главный определитель системы ортогонализации весовыхФункций анализаторафЛ - дополнительные определители этой системы.На чертеже изображена функциональная схема анализатора. 35Анализатор Формы импульсного сигнала содержит блок 1 синхронизации 1выход которого соединен со входомФормирователя 2 прямоугольных импуль"сов, ВС"матрицу 3, состоящую из401.ох 11 элементов 411 41 , 4/4,141 ч в еч Ям ф 1 4)3,ы, М ьР Ь 0ч" 1 гДе 1 - текущий ндмер строки,фотекущий номер столбца, причем , 45=1, 2,и 1 =1, 2, 11 . Первая строка ЙС-матрицы 3 составлена из элеменатов 4 44втораястрока - 4 1 4., 4 Я1-ая строка - 4 4;4 ц504 и И -строка - 41 44141 Вход кавдого элемента от 41 до4 КС-матрицы 3 соединен с выходомФормирователя 2 прямоугольных импульсов. Каждый элемент 1 4, 4 ц 5541 КС-матрицы 3 характеризуется разницой постоянной времени4 Ъегде 1=12 п 1=12 п 08и коэффициентом передачи В 41гдеФ1=1,2п, =12 п. Постоянные времени выбираются из условиял л л"м1 1 ь "иаФ 1 = 1,2, иуз 11 игде; 1 а- соответственно минимально и максимально возможные постоянные времени, характеризующиеаприорно известную скорость нарастания входного сигнала, причем двепостоянные времени выбираются равными ью 1 и и 1,да все другие не равны между собой и выбираются произвольным образом из указанного диапазона, и т.д. для всех сочетаний параметров 1 3Кроме того, устройство содержити сумматоров 5=1-5=и и умножителей6=1-б=и и интеграторов 7=1-7= и иблок 8 считывания, Выход каждого элемента йС-матрицы 3 подключен ко входу одного из сумматоров.Выходы элементов 4 44",Ц 1"ф 1141 первой строки подключены ковходам сумматооа 5=1, выходы элементов второи строки 4 4 . 44- ко входам сумматора 5=2 и т,д.соответственно выход элементов 1 щстроки 4, 4, 4 4- ковходам сумматора 5=1, Выход сумматора 5=1 соединен с первым входомумножителя 6=1, выход сумматора5=2 - с первым входом умножителя6=2 и т,д, соответственно.Вторые входы умножителей 6=1-б=юсоединены со входом блока 1 синхронизации, Выход каждого из умножителей 6=1-6= и соединен со входом одного из интеграторов 7=1-7= 1 соответственно,Выходы интеграторов 7=1-7= и соединены с сигнальными входами блока8 считывания, управляющий вход которого соединен с выходом блока 1синхронизации,Анализатор работает следующимобразом.В момент появления на входе анализатора входного импульсного сигнала И(С) блок 1 синхронизации вырабатывает два коротких импульса разной полярности, причем первый соответствует началу импульсного сигнала Ч(й) а второй концу интервала й 1 устанавливаемому из условия априорно известной минимальновозможной длительности импульсного сигнала И(й).5 900208Разнополярные импульсы с выходаблокасинхронизации пост пают навход формирователя 2.прямоугольных импульсов, где преобразуютсяв прямоугольные импульсы с крутым 5передним Фронтом, а на управляющий"Свход блока 8 считывания, где импульсом, соответствующим началу сигнала Ч(с) осуществляется сброс заряда с интеграторов 7=1-7=и, какопленного при анализе спектра предыдущего импульса И(В), а импульсом,соответствующим концу интервалаС - сброс Формирователя 2 прямоугольных импульсов о считывание 15сигнала с интеграторов 7=1-7= ина данном цикле анализа. Прямоугольный импульс длительностьюс крутым передним Фронтом поступает на входы всех элементов ВС-матрицы 3, начиная с 4, и до 4 коРРФторые преобразуют передний Фронтпрямоугольного импульса в сигнал,представляющий собой экспоненциальную Функцию вида ВЦехР ( фц).В результате на входы первогосумматора 5=1 поступают экспоненциальные импульсы, сформированныеэлементами 4 41 СР 411 РР 41 Р)первой строки КС-матрицы 3.ЭОЗа входи второго сумматора 5 2споступают экспоненциальные импульсы,сформированные элементами 4 е 1, 4,44.На входы-ого сумматора 5=С"Р Э 5поступают экспоненциальные импульсы, сформированные элементами 41,С 4 Р) РСРС/ЗМ 1 ЕХУ ее Ре ее. (1 )Р ВИЕ ЕХР ещ /Г) .Р 40 В) ЕХОГ/Г(,)С) ЬРеЕХР( /., ) ющнм на вторые входы умножителей 6=-6=и. Таким образом, на вход интеграторов 71-7=и поступают сигналы вида Р (с) Я(й)Р Р(с) )с)Р.е., Р (с) Ч(С) соответственно, в результате интегрирования которых имеемАеиееееей ( Ре)ШИ)е(еРе(е)(е/П)е(Ф6 61 цР,ЮИ(С)с(1 Ф, При этом блок 8 считывания заперт. Он отпирается управляю . щим,импульсом с блока 1 синхронизации в момент й и пропускает на свои вхоУЬЬ ды уровни напряженияР Н)ч(с 1)0Ьсс ь1 Р е(и)еН"Рее(Р . о 6Поскольку анализатор формы работает по принципу замены исследуемого процесса И(с) частной суммой ряда в системе базисных Функций Р. (с)1=12,..,и, т.е. Ю(И , С 9 Й)(Ь 1 то сигналы на выходе блокао 8 считывания в системе базисных функцийНа входе каждого из сумматоров 5=1- 5 с 1 формируются сигналы, представляющие собой копии весовых Функций, причем на выходе о -го сумматора 5Р, И = ВР)1 ехЕС, ас+ВЕ ехе( /1 с, )+5 Ощщ ЗщеееГ)щщ)щ Е Сщ(еее( Сщ ))ф 1 Копии весовых функций Р 1 (С) Р Ре (С) РР),(й) поступают на первые входы умножителей 6=1-6= и соответственно( где перемножаются с входным импульсным сигналом М(с). поступаВыбором параметров элементов КСматрицы обеспечено равенство нулювсех козффиЦиентов Я 4 е И Р( И 16 К 1о=1,2п .=1,2пР когда номерщбазисной Функции 1 не совпадает с,номером весовой ФункцииР 9 И)Р Н) сй ОС,цР, 1 . Рокогда Ф и равенствоединице всех код ля которых номер базисной. функциисовпадает с номером базисной Функгфцции 1 т.е. Ной =1, еслиосигналы на входе схемы считывания равны соответствувщим коэффициентам опектоасР, Н 1 м/Н) ай = С, О+.0;м0г мЧНа= о С +оУ1 ч"РИМсц н-о 6,.+С,фИзобретение позволяет повыситьбыстродействие анализатора вследствиетого, что у него появилась новаяфункция, состоящая в Формированииортогональных весовых Функций анализатора, позволяющих обратить в нулигЪвсе коэффициентыР( И У Юсйкогдао1 Ф 1 правой части системы Грамма,кроме диагональных, а диагональныеГц 25коэффициенты 21 ъ ффР Й)а 1 для кот 2:2- орых 1=, равны единице. Вследствиеэтого каждый коэффициент левой части2 исистемый/(И РМН,где 1=1,2,поформируемый на выходе схемы считывания, равен коэффициенту спектра Сгде 1 =1,2п т.е. уровень напряжения на входе первого интегратора 7=1 равен значению коэффициента С,1 уровень напряжения на выходе второго интегратора 7=2 равензначению коэффициента С и т.д.Таким образом, отпадает необходимость в выполнении трудоемких и про- Ф 0должительных во времени операций,связанных с вычислением дополнительных определителей системы Граммаи спектральных коэффициентов для каждого входного импульсного сигнала. 45Отпадает и необходимость в блокеотработки, осуществляющ 2 м запоминание коэффициентовР"НЮДИ)аф,. 1,гИ; З-,а,., . 50о и вычисление спектральных коэффи циентов по системе Грамма, что позво. ляет существенно упростить анализатор импульсных сигналов.Формула изобретенияАнализатор формы импульсных сигналов,. содержащий блок синхронизации, вход которого соединен со входом устройства, и умножителей, один нз входов которых соединен со входом устройства, а выход каждого нэ которых соединен со входом одного иэ интеграторов, выходы последних сое" динены с блоком считывания, управляющий вход которого соединен с выходом блока синхронизации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с це" лью повьцпения быстродействия, в него дополнительно введены формирователь прямоугольных импульсов, ВС- матрица с количеством элементов 1.и и и и сумматоров, причем вход формирователя прямоугольных импульсов подключен к выходу блока синхронизации а выход - ко входам всех .элементов ВС-матрицы, выход каждого из и элементов матрицы одной строки соединен со входами одного из сумматоров, выход каждого из которых соединен со входом одного из умножителей, а коэффициент передачи каждого элемента ВС-матрицы определяется по формуле3Ь 1: -1.1 = 1227 1 2 2 2 2 2 где Д - главный определитель системы ортогоналнзации весовыхФункций анализатора;4 - дополнительные определителиэтой системы.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Ермакова .В.Г. и др. Измерение параметров одиночных импульсов малой длительности. - "Приборы и системы управления", 1979, В 4.Составитель Е.ДанилинаРедактор Н.Бобкова Техред Т.Маточка Корректор В.СиницкаяЗаказ 1275/б 2 Тираж 718 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035; Москва, Ж"35, Раущская наб., д, 4/5филиал 1 П 1 П Патент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4