Способ масштабно-временного преобразования одиночных электрических сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (11) ОП ЕТЕ ИЕ И ИДЕТЕЛЬСТВ ВТОРСКОМ р. Двухистема гЬвй ГОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Архангельский И.А. и д канальная телеметрическая с для регистрации однократных сигналов. ПТЭ, 1968, В 3. с. 7-11.Авторское свидетельство СССР В 693482, кл. Н 01 Л 31/58, 1977, (54)(57) СПОСОБ МАСШТАБНО-ВРЕМЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОДИНОЧНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ на запоминающий электронно-лучевой трубке с мишенью конечной проводимости, например, в виде усилительной микроканальной пластины, заключающийся в том, что производят запись преобразуемого сигнала в режиме, при котором величина тока записывающего луча соответствует режиму насыщения каналов микроканальной пластины, а затем производят считывание сигнала электронным лучом, развернутым в растр, при величине тока, соответствующей режиму насыщения: каналов микроканальной пластины, и регистрируют выходные считанные сигналы, полученные за счет разницы выходного тока с участков микроканальной пластины, на которых была проведена предварительная запись, и участков, где запись отсутствовала, при этом общее время считывания выбирают из соотношения6 О, 1 с , где Й- время считы- СЧ ф Еасоф счвания, отсчитанное от момента записи; с - время восстановления микрокаЬдссткалькой пластины от состояния насыщения до исходного; о т л и ч а ю - щ и й с я, тем, что, с целью увеличения точности и надежности преобразования сигнала, запись и считывание осуществляют по крайней мере на двух запоминающих электронно-лучевых трубках, мишень каждой из которых непрерывно сканируют записывающим лучом вдоль замкнутой линии, создаваемой временной разверткой, образованной разнесенными прямыми и обратным ходами траектории луча, а напряжения временных разверток трубок, имеющих одинаковый период следования, сдвигают друготносительно друга таким образом, что временной интервал, начинающийся от начала рабочего участка развертки первой трубки и до конца рабочего участка развертки последней трубки, в пределах одного периода следования развертки был не меньше этого периода, причем рабочие участки либо непрерывно следуют друг за другом, либо взаимно перекрываются.5055 Изобретение относится к областиимпульсной техники, в частности кспособам регистрации одиночных электрических сигналов пико- и наносекундного диапазонов, основанным намасштабно-временном преобразованиивходного сигнала с помощью запоминающей электронно-лучевой трубки(ЗЭЛТ) .Цель предлагаемого иэобретения -увеличение точности и надежностипреобразования сигнала,На фиг. 1 дана электрическая схема устройства для реализации способа;на фиг. 2 - амплитудно-временнаядиаграмма сигнала; на фиг. 3 - то жепри расщеплении линии развертки; нафиг. 4 - амплитудно-временные диаграммы разверток двух ЗЭЛТ; на фиг. 5 -амплитудно-временные диаграммы .напряжений развертки и сигнала в точкахустройства по фиг, 1,Устройство, изображенное на фиг.1,содержит ЗЭЛТ 1.1, 1,2, электронныепрожекторы формирования луча записи2. 1, 2.2 и луча считывания 3.1, 3.2,сигнальные отключающие системы 4.1,4.2 (СОС); вспомогательные вертикально отклоняющие пластины 5.1, 5.2с потенциальными и импульсными входами; временные пластины 6.1, 6.2,мишени (ИКП) 7.1, 7.2; кадровые отклоняющие пластины 8.1, 8.2, строчные отклоняющие пластины 9,1, 9,2,"вход 10 сигнала, пусковое устройство 11, вход 12 генератора растровойразвертки считывания, генератор 13развертки записи, линии задержки14.1, 14.2.Способ масштабно-временного преобразования одиночных электрическихсигналов согласно данному изобретениюосуществляется следующим образом. В исходном состоянии луч записи непрерывно сканирует мишень вдоль замкнутой линии временной развертки, и преобразуемьм сигнал, время прихода которого не определено, может по.ступить во время, соответствующее любому произвольному участку развертки.При записи сигнала на одной трубке сигнал, амплитудно-временная характеристика которого представлена на фиг. 2 а, попав на любой участок пилообразной развертки, может оказаться как на прямом ее ходе (фиг.2 б) так и на обратном (фиг, 2 в), или на прямом и обратном ходах одновремен 5 10 15 20 г 5 30 35 40 45 но (фиг. 2 г). При такой записи ошибки при считывании сигнала могут оказаться неприемлемо велики по следующим причинам: невозможно точно определить расположение фронта и спада сигнала в случае, когда он попадает на прямой или обратный ход развертки; если же он по времени попадает на прямой и обратный ход развертки одновременно, то возможно наложение фронта и спада сигнала (фиг. 2 д), и ошибка в определении параметров сигнала еще больше возрастет, Если стрелками на фиг. 2 обозначить фронт и спад сигналов, то видно, что на фиг. 2 б,в направление стрелок взаимно противоположно, а при отсутствии таких стрелок фронт невозможно отличить от спада сигнала, такая же ситуация на фиг. 2 г,д.Информация о фронте и спаде сигнала становится достоверной, если произвести расщепление линии развертки путем подачи аналогичного развертке, но сдвинутого по фазе и меньшего по амплитуде напряжения на вспомогательные вертикально отклоняющие пластины, тогда развертка превращается в сплющенную замкнутую линию (фиг. За) . При такой форме развертки сохраняется относительная линейность траектории основной части ее прямого и обратного ходов и значительная нелинейность траектории в двух зонах изменения направлений хода луча,При известном сдвиге фаз между напряжениями развертки известны направления прямого и обратного ходов развертки- направление вращения развертки (фиг. За,б), и в этом случае фронт и спад сигнала, записанного на этой развертке, будут определены однозначно (фиг. Зб). Однако информация о сигнале будет претерпевать значительные искажения на участках развертки, соответствующих зонам изменения направления хода луча, где траектория луча сильно искривлена и скорость развертки неравномерна. Подача сигнала одновременно на две трубки позволитрассмотреть" часть сигнала, попавшую на криволинейный участок развертки одной трубки, на прямолинейном участке линии развертки другой трубки.Чтобы перекрыть применением двух трубок прямолинейные и криволинейные части разверток необходимо, чтобы1101072 трубки - сложный и дорогой элементаппаратуры, используемой для масштабно-временного преобразования, и дляобеспечения режима их работы требуются дополнительные энергетическиезатраты.Способ, выполненный согласно изобретению, позволяет осуществлять временную развертку на трубках наиболее 1 О простой и легко генерируемой формы,например синусоидальной, у которойпрямые и обратные ходы равны.Пример масштабно-временного преобразования на двух трубках с синусои дальной разверткой показан в устройстве на фиг. 1. СОС 4.1, 4.2 проходного типа последовательно соединены между собой и 20 включены между входом сигнала и согласованным с сигнальным трактомвходом пускового устройства 11, которое включено на входе генераторарастровой развертки считывания, выхо ды последнего подключены к кадровым8.1, 8.2 и строчным 9.1, 9.2 отклоняющим пластИнам.Генератор развертки записи (ГРЗ)13, соединенный через линии задержЗо ки 14.1, 14.2 с временными пластинами 6,.1, 6,2; а через разделительныеконденсаторы 15,1, 15.2 - со вспомогательными вертикально отклоняющимипластинами 5.1, 5.2, вырабатываеттсинусоидальное напряжение амплиЭтуда которого достаточна для перемещения луча записи на полную ширинурабочего поля мишени - МКП а частоУта соответствует длительности прео разуемых сигналов. Это напряжение поступает на входы линий задержки 14.1, 14.2, на выходах которыхза счет выбора определенной разности этих задержек вырабатываются двасинусоидальных напряжения Б и Цг ХГ(фиг. 5 а,в), сдвинутых по фазе наП 22, Напряжения П,и Упоступаютсоответственно на временные пластины горизонтального отклонения 6. 1 и6.2 ЗЭЛТ 1.1 и 1.2. Однако в известных способах масштабно-временного преобразования коротких сигналов нано- и пикосекундного диапазонов формируют пилообразные развертки с прямолинейным корот ким прямым ходом, длительность которого сравнима с длительностью преобразуемого сигнала, а прямолинейный " короткий прямой ход удается получить за счет того, чтообратный ход имеет 50 длительность болре чем на два порядка превышающую длительность прямого хода. В этом случае для двух трубок практически невозможно выполнить приведенное выше условие и для его вы полнения необходимо использование трех и более ЗЭЛТ. Такой вариант реализации способа нежелателен, так какразвертки были сдвинуты одна относительно другой таким образом, чтобы временной интервал от начала первого рабочего участка первой трубки и до конца второго рабочего участка второй трубки был не меньше периода следования развертки, причем рабочие участки непрерывно следуют друг за другом или несколько перекрывают друг друга.На фиг. 4 показаны пилообразные развертки двух трубок, поданные на основные; фиг. 4 а,в - вспомогательные, фиг. 4 б,г - отклоняющие пластины, Каждая развертка имеет два рабочих участка - один на прямом ходе развертки (15.1 для первой трубки и 16.1 для второй трубки), другой ,на обратном ходе развертки (15,2 и 16.2 для первой и второй трубок. соответственно). Развертки так сдвинуты одна относительно другой, что участок 16,1 частично перекрывает участок 15. 1), "зоны изменения" одной трубки, образуемые участками развертки при вершине и в конце обратного хода, попадают на рабочий участок другой трубки, и искаженная информация при обсчете записанного сигнала может не использоваться.Для разверток со сравнимыми по длительности интервалами прямого и обратного ходов зоны изменения сравнительно невелики и перекрытие рабочих участков также невелико, поэтому выполнить условие превышения длительности временного интервала из двух рабочих участков развертки над периодом ее следования для двух трубок не представляет труда,Кроме того, напряжение П,через разделительный конденсатор 15поступает на вспомогательные вертикально отклоняющие пластины 5,2 и делится на емкостном делителе, образованном этим разделительным конденсатором 15.2 и собственной емкостью пластин 5,2,ФВ результате напряжение Цгв(фиг. 5 г), поступающее на пластины5.2, составляет 2-10 напряжения Б,и временная развертка осуществляется по сплющенной замкнутой линии.Одновременно напряжение Бгг черезразделительный конденсатор 15.1 поступает на вспомогательные вертикально отклоняющие пластины 5.1, и при 10делении его в таком же отношении,как и напряжение БГ 1 на пластины5.1 поступает напряжение Бв,фиг.5 б(по оси абсцисс на эпюрах напряжений"1 г Цг П 1 ь, Бготложены Угловые кооРдинаты в единицах )й, где 3 - угловая частота;- временная координата.),Под действием сдвинутых по фазена н /2 напряжений, поданных на вэаимно перпендикулярные пластины 5.1,6;1 и 5.2, 6.2 на мишенях МКП 7.1и 7,2 записываются циклические замкнутые кривые эллипсообразной формы(фиг. 5 д.е). Напряжения движения 25лучей (по или против часовой стрел. -ке) можно выбирать, меняя входы соответствующих пластин 5,1 или 5,2,На этих же фиг, 5 д,е, приведеныосцилограммы сигнала, полученные на 30двух ЗЭЛТ, Зная величины напряжений развертки, подаваемых на горизон-тальные (временные) 6.1, 6.2 и вспомогательные вертикальные 5.1 и 5.2отклоняющие пластины можно опреде 9 35лить значения и положения на мишениосей эллипса, которые можно использовать при обработке результатовизмерений параметров сигнала,40На осциллограмме с ЗЭЛТ 1,1(фиг. 5 д) на рабочем участке развертки, близком к прямолинейному, записана вершина и спад, а фронт преобразуемого сигнала записан на криволинейном участке в зоне измене. - ния направления.1В то же время на осциллограмме .с ЗЭЛТ 2. 1 (фиг.5 е) на рабочем, близк ом к прямолинейному, участке раз 50 вертки записан фронт, а вершина и спад преобразуемого сигнала записаны на криволинейном участке в зоне изменения,Таким образом, зонам изменения55 однои трубки соответсгвует рабочий участок другой трубки.Для обсчета сигнала с возможно меньшими искаженияминеобходимо определить на рабочих участках развертки зоны обсчета параметров сигнала.Каждой угловой координате напряжений Б Б г с шагом Е /4,соответствуютточки, последовательно обозначенныеО - 7 на один период напряжения.Для напряжения У (фиг. 5 а) точкамО и 4 соответствует максимальная крутизна изменения напряжения, а окрестностям точек 2 (интервал 1, 2, 3) и6 (интервал 5, 6, 7) - минимальнаякрутизна изменения напряжения.Соответственно для напряженияЦггэонам с минимальной крутизной(точка 4, фиг. 5 а) соответствует зонас максимальной крутизной (точка 4,фиг. 5 в) напряжения У 1. Зоны с почтипрямолинейным изменением напряжения,например интервал 3, 4, 5 для напряжения П, и интервал 5,6,7 для напряжения Усдвинуты между собой на7 /2, таким, образом границы между прямолинейными участками напряженийП, Бгг будут находиться на серединефазового сдвига 1 Г/4, На эллипсовидных развертках границы проходят через точки 7,5 и 1,3 (фиг. 5 д) и точки 1,7 и 3,5 (фиг. 5 е) и определяютзоны обсчета между ними,Таким образом, части сигнала(вершина и спад), записанные на рабочем участке ЗЭЛТ (фиг. 5 д), и частисигнала (фронт), записанные на рабочем участка ЗЭЛТ 1,2 (фиг. 5 е), находятся в зонах обсчета, в которых после проведения масштабно-временногопреобразования можно производить обработку и вычисление, а затем "сшивку" частей сигнала на границах зонобсчета. Необходимую обработку можнопроизводить как вручную, так и на ЭВМ.Таким образом, использование способа согласно данному изобретениюв устройствах с МВП в нано- и пикосекундном временном диапазоне позволитликвидировать потери энергии сигналаи устранить амплитудную и временнуюпогрешности, вызванные наличием в сигнальном тракте тройника и широкополосной линии задержки, И, кроме того,позволит повысить надежность регистрации сигнала путем использованиянепрерывной развертки и исключениязапуска генеоатора развертки записи,110107. 2 Ь(Р) ы 6 8(г 7 есропова Техред Л.Олейник Коррект акт Заказ 1 б 2 ПодписноСССР НИИ ог ий 1130 филиал ППП "Патент , г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 64 И Государствен делам изобрете Иосква, Ж,комитета открыти ская наб