Устройство для измерения времени задержки импульсов

Ои ИСАНИЕ 9492ИЗЬВРЕТЕН ИЯ Союз СоветсиикСоцнаянс тически кРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М. Кл. С О Г 1 О/ОО ВвудэРе 3 иаВЙ мютет ВСФР в юзи взебретеяи 1 и фткрмтий.221(088.8)4 Дата опубликования описания 07.07.82(72) Авторы изобретения . Ю. Н. Полухин и С. А. Маркелов олева Куйбышевский ордена Трудового Красного Зна авиационный институт. им. акад. С. П, Ко(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ ИМПУЛЬСОВИзобретение относится к области СВЧ измерений и может быть использовано при измерении времени задержки СВЧ радиоимпульсов при одновременной селекции их по времени задерж 5ки.Известно ферритовое СВЧ устройство, представляющее собой амплитуд- . ный ферритовый СВЧ модулятор. Устройство состоит из колебательной системы, представляоцей собой ферритовый резонатор, размещенный в линии передачи СВЧ, намагниченный постоянным полем магнитной системы и окруженный витками управляющей катушки, подключенной к выходу источника сину" сообразных колебаний. Коэффициент передачи такого устройства зависит о т,времени, поэтому выходной СВЧ-сигнал оказывается модулированным по амо плитуде 1 1.Однако подобное устройство не может бытв использовано для измерения времени задержки СВЧ импульсов,2Наиболее близким к предложенному по технической сущности является уст. ройство, содержащее формирователь стартовых импульсов, в котором из опорного импульса, задающего на- чало отсчета времени, формируется . стартовый импульс, запускающий генератор линейно изменяющегося напряжения, величина которого. пропорциональна текущему времени, Интервал времени между стартовым и эадержайным импульсами (время задержки) преобразуется в амплитуду выходного напряжения 2. Недостатком известного, устройства является невозможность измерения времени задержки СВЧ-радиоимпульса без предварительного детектирования, что приводит к затягиванию переднего фронта импульса и появлению. неустранимой систематической погрешности в определении времени задержки Кроме того, при детектировании сти3 94192рается всякая информация о несущемколебании (частоте, фазе),Цель изобретения - расширение функ.циональных возможностей.,Эта цель достигается тем, что вустройстве для измерения времени задержки импульсов, состоящем из последовательно соединенных формирователя стартовых импульсов, преобразо-.вателя и измерителя амплитуды, пре Ообразователь выполнен в виде нестационарной колебательной системы,включающей в себя ферритовый резонатор, размещенный в линии передачи СВЧ импульсов, намагниченный15постоянным полем магнитной системыи окруженный витками управляющейкатушки, генератора синусообраэныхколебаний, генератора последовательности опорных видеоимпульсов и сумматора, причем вход управляющейкатушки соединен с выходом сумматора, два входа которого подсоединенык соответствующим выходам генератора синусообразных колебаний и генератора последовательности опорныхвидеоимпульсов, при этом вход последнего соединен с выходом формирователя стартовых импульсов. 30 формирователь 1 стартовых импульсов (фиг. 1) соединен с преобразователем 2 времени задержки импульсов в амплитуду, который соединен с измерителем 3 амплитуды. Преобразователь 2 времени задержки импульсов в амплитуду состоит иэ линии передачи СВЧ 4, один конец которой служит выходом преобразователя 2 и подсоединен к измерителю 3 амплитуды, а второй конец служит входом преИз известных в настоящее время СВЧ колебательных систем только ферритовые резонаторы (монокристаллические образцы ферритов специальной формы, помещенные в линию передачи СВЧ) можно перестраивать с частотой, большей частоты релаксации, Поэтому в качестве нестационарной колебательной системы выбран ферритовый резонатор. Условие реэонан. са ферритового резонатора обеспечиаф вается наложением постоянного магнитного поля, создаваемого внешней магнитной системой, а перестройка фирритового резонатора осуществляется с помощью переменного магнитногоф 5 поля. Переменное магнитной поле создается с помощью катушки, охватывающей ферритовый образец. Катуш" ка подключена к выходу сумматора, один вход, которого присоединен к 56 источнику синусообраэного колебания, а другой - к источнику последовательности опорных видеоимпульсов, которые фазируются стартовыми импуЛьсами, подаваемыми с их форми рователя.В нестационарной колебательной системе в случае скачка средней 1 ачастоты настройки собственные колебания и их производные будут иметьвид радиоимпульсов. Отсюда следует,что если колебательная система управляется сигналом, представляющимсобой смесь синусообразного колебания и последовательности импульсов,то такая система чувствительна к моменту воздействия радиоимпульсовв определенном диапазоне значенийвремени задержки этих импульсов(в зоне чувствительности). Чувствительность нестационарной колебательной системы к моменту воздействиярадиоимпульсов приводит к селективной зависимости амплитуды выходныхСВЧ-импульсов от времени задержкивходных СВЧ-импульсов. При этом дляизмерения времени задержки входныхСВЧ-импульсов достаточно измеритьамплитуду выходных СВЧ-импульсов,для чего на выходе устройства включается измеритель амплитуды.На фиг. 1 показана функциональная схема устройства измерения задержки импульсов; на фиг. 2 - зависимость частоты настройки резонаторамиот времени С для трех моментов подачи опорного импульса Со, й, й наполях приводится оценка скорости перестройки резонатора, полоса пропускания резонатора при настройке егона частоту сигнала заштрихована,и)частота сигнала, Ж - средняя частоРта настройки резонатора); на фиг. 3 зпюры, поясняющие работу устройства.(а - зависимость напряжения на выходе ГСК от времени, б - зависимостьнапряжения на выходе ГИ от времени,в - зависимость скорости перестрой-.ки частоты резонаторадЩЬот времени, г - е - положения задержанногоимпульса в моменты 1 В, й, й соответственно, ж - и - отклик нестационарной колебательной системы наимпульсы, пришедшие в момент 1Ссоответственно),5 94192образователя 2. Линия 4 передачиСВЧ размещена между полюсами постоянного магнита 5. Внутри линии 4 передачи СВЧ размещен ферритовыйрезонатор б, окружснный витками катушки 7, которая подключена к выходу сумматора 8 (Ъ), один вход которого подсоединен к генераторусинусообразных колебаний 9 (ГСК),а другой вход - к генератору 10последовательности опорных видеоимпульсов, вход которого соединен свыходом формирователя 1 .стартовыхимпульсов.Предлагаемое устройство работает 35следующим образом (Фиг 1),формирователь 1 стартовых импуль.сов формирует импульс, задающий на,чало отсчета времени. Этим импульсом фазируется преобразователь 2 20времени задержки СВЧ радиоимпульсовв амплитуду которая измеряется измерителем 3 амплитуды. При гармоницебком изменении частоты настройки резонатора 6, входящего в состав преобра зователя 2, частота настройки определяется формулойщ =ф,1 и,О фгдеИв - средняя частота настройки;ОЬр - девиация частоты,9. - частота синусообраэных колебаний;+ - текущее время.Тогда скорость изменения частоты35Ъ=-Ю Я.ссбЯА зависит от времени й,"-а ЕСледовательно, от времени будет за-,висеть и амплитуда вынужденных колебаний в нестационарном резонаторе(фиг. 2). Чтобы вынужденные колебания сделать резонансными, резонаторрасстраивают по частоте, а управляющи"ми видеоимпульсами периодически настраивают его частоту, близкую кчастоте резонанса. Пусть управляющийвидеоимпульс приходит .в моменты СС (фиг. 2), Тогда скорость пере 2.стройки резонатора меняется, азнацит меняется и амплитуда реэонанс-50ных колебаний. Таким образом, различным моментам времени будет соответствовать различная амплитуда резонансных колебаний, т. е . будет происходить преобразование времени за 55держки в амплитуду. Нестационарнаяколебательная система образуетсяс помощью ферритового резонатора 6(фиг. 1), помещенного в линию пере 1 6дачи СВЧ-сигнала 4, например прямоугольный волновод. Резонатор намаг-.ничивается с помощью магнитной систе.мы 5 и управляется с помощью управляющей катушки 7, окружающей резонатор,К катушке подключается сумматор 8,суммирующий сигналы генератора 9 синусоидальных колебаний и ГИ генератора 10 импульсов. Последний запускается от ФСИ 1, Включив генераторсинусообраэного колебания, сигналгенератора синусоидальных колебанийподается (Фиг. 3 а) на управляющуюкатушку, периодически изменяя частоту настройки резонатора. Скоростьизменения частоты настройки показана на Фиг. 3 в. Если в течение времени 1 - С подать видеоимпульсо(Фиг. 2 б), то расстройка резонатора уменьшится скачком, ПриходящиеСВЧ радиоимпульсы (Фиг. 3 г - е)возбуждают в резонаторе настационарные колебания, амплитуда которыхзависит от задержки входных СВЧрадиоимпульсов (фиг. 3 ж - и).формула изобретенияУстройство для измерения времейи.задержки импульсов, состоящее из.последовательно соединенных формирователя стартовых импульсов, преобра-.зователя и измерителя амплитуды,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения .Функциональныхвоэможностей, преобразователь выполнен в виде нестационарйой колебатель,ной системы, включающей в себя ферритовый резонатор, размещенный влинии передачи СВЧ импульсов, намаг.ниченный постоянным полем магнитнойсистемы и окруженный витками управляющей катушки, генератора синусообразных колебаний, генератора последовательности опорных видеоимпульсов и сумматора, причем вход управляющей катушки соединен с выходомсумматора, два входа которого подсоединены к соответствующим выходамгенератора синусообразных колебанийи генератора последовательности опорных видеоимпульсов, при этом входпоследнего соединен с выходом формирователя стартовых импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Радиотехника и электроника.Т, 22, 1977, 8 12, с. 2480-2488.2. Рехин Е. И. и др. Измерениеинтервалов времени в эксперименталь.ной физике. И., 1967, с. 223.9 М 921 Йг,г ГбЧ Нсю Составитель В. Рябцев актор П. Коссей Техред Т. Иаточка Корректор В, Синицкая ют ю т ю в еаВЮТираж 127СПИ Государственного комитето делам изобретений и открыт5, Иосква, 3-35, Раущска