Устройство для измерения длительности импульса

)4 О О 1 В 29 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Воронежский государственный университет им. Ленинского комсомола (72) А. П. Трифонов и Ю, В. Невежин (53) 621.317.33(088,8)(56) Авторское свидетельство СССР Р 423097, кл. С 04 Г 10/04, 1972.Авторское свидетельство СССР Р 915059 э кл. С 04 Р 1004 у 1982(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСА(57) Изобретение может быть использовано для измерения длительности одиночных или редко следующих импульсов в аппаратуре радиосвязи, радиолокации, автоматического контроля и управления, Устройство для измерениядлительности импульса содержит блоки6, 14 отношений, управляемые ключи3, 8, генератор.2 линейно изменяющегося напряжения, переключатель 15,интеграторы 12, 13, квадратор 5,линию 9 задержки, перемножители 10,11, интеграторы 4, зкспоненциальныйусилитель 7, генератор 1 управляющего импульса, Устройство имеет повышенную точность измерения длительности импульса при наличии широкополосных помех умеренных и больших мощностей. 11 ил.Изобретение относится к радиотехнике и мажет быть использовано дляизмерения длительности одиночныхили редко следующих импульсов н со 5стане аппаратуры радиосвязи, радиолокации, автоматического контроля иуправления,Целью изобретения является повышение точности измерения длительности,импульса при наличии широкополосных помех умеренных и больших мощностейНа фиг, 1 изображена структурнаясхема устройства; на фиг, 2-11 приведены временные диаграммы, показывающие вид преобразований, которым подвергается импульс при прохожденииразличных элементов устройства, атакже вспомогательные сигналы, генерируемые. блоками схемы,Устройство содержит генератор 1управляющего импульса, генератор 2линейно изменяющегося напряжения(ГЛИН), первый управляемый ключ 3, 25первый управляемый интегратор 4,квадратор 5, первый блок 6 отношений,экспоненциальный усилитель 7, второйуправляемый ключ 8, линию 9 задержки,первый 10 и второй 1 перемножители, 30второй 12 и третий 13 управляемыеинтеграторы, второй блок 14 отношений, переключатель 15,Положение 1 переключателя 15 соответствует работе устройства приумеренном уровне помех, когда генератор 1 управляющего импульса срабатывает от переднего фронта измеряемого импульса, Положение 11 переклю,чателя 15 соответствует работе устройства при большом уровне помех,когда генератор 1 управляющего импульса срабатывает от импульса, синхронизированного с. передним фронтом измеряемого импульса, При работе н режиме 11 устройство обладает наибольшей эффективностью,Вход устройства соединен с входомблока 6 отношений через последовательно соединенные управляемый ключ.503, интегратор 4 и кнадратор 5. Другойвход блока 6 отношений соединен свыходом ГЛИН 2, вход которого подключен к выходу генератора 1 управляющего импульса. Второй блок 14 отноше -ний соединен с выходами управляемыхинтеграторов 12 и 13, при этом входинтегратора 3 соединен с выходомблока 6 отношений через последователь( С ( Р0 С(0 С 7,Б = а также широкополосной помехи п(С)со спектральной плотностью 1 о но соединенные экспоненциальный усилитель 7 и управляемый ключ 8, авход интегратора 12 - еще через перемножитель 11, второй вход которогосоединен с выходом ГЛИН 2, Управляюший вход ключа 8 соединен с выходомперемножителя 10; один из входов которого соединен с выходом генератора1 управляющего импульса непосредственно, а второй - через линию 9 задержки. Шины управления ключа 3, интеграторов 4, 12 и 13, ГЛИН 2 соединены с выходом генератора 1 управляющего импульса.Устройство работает следующим образом,При превышении входным сигналомнекоторого уровня (переключатель 15 -н положении 1) или поступлении импульса, синхронизированного с передним фронтом измеряемого импульса ( переключатель 15 - в положении 11),генератор управляющего импульса вырабатывает управляющий сигнал х(С)(фиг, 2). Длительность первого положительного импульса в управляющемсигнале выбирается равной наибольшейвозможной длительности измеряемогоимпульса Т. Расстояние от заднегофронта положительного импульса допереднего фронта второго (отрицательного) импульса Тняд выбираетсяминимальным, но достаточным для считывания результатов измерения. Такимобразом, Т д - это время индикации.Длительность второго (отрицательного) импульса выбирается минимальной,но достаточной для управления блокамисхемы, В исходном состоянии (до включения генератора управляющего сигнала) ключи 3 и 8 закрыты, управляющийсигнал на входах интеграторов 4, 12и 13, ГЛИН 2, линии 9 задержки и перемножителя 10 отсутствует, При появлении положительного импульса управляющего сигнала ключ 3 открывается иостается открытым в течение времениТ. В этом интервале времени на интегратор 4 (расширитель) импульсов поступает аддитивная смесь х(С) сигнала с амплитудой а и длительностью 73х(С) = Я(С) + п(С),1402967 На выходе интегратора 4 формируетсясигнал5 х,(е) =х(е)ае С поступлением положительного импульса управляющего сигнала на вход ГЛИН 2 последний начинает вырабатывать линейно возрастающий сигнал 15 х (С) - КС,На выходе квадратора 5 формируетсясигнал 20 Сигналы х (С) и х(С) поступаютна входы блока 6 отношений, выходнойсигнал которого 30 КС х (С), Т ( С с Т х,С) = х (С) х (С)(ТС) Т О Таким образом, на вход интеграторов 12 и 13 входные сигналы х,(С) их (С) начинают поступать. после момента времени Т 1 при С С Т на выходахинтеграторов формируются сигналы:на выходе интегратора 12хи(б) =К,х,(Е)ахт,40 х+(С) = х (С)/хц(С),Этот сигнал зависит от времени только при С ( Т. При С ) Т этот сигналпредставляет собой постоянную вели чину, численно равную измеренномузначению длительности входного импульса, Если выходной сигнал устройства х (С) выразить через входнуюсмесь импульса и помехи х(С), то винтервале времени от Т до Т + Тмцполучим к 1 е ехрк, 1 т ехр к1 т,О Таким образом, величина хи(Т) представляет собой измеренное значе х(С)аС 1 /КфаС х(С )Ы ,) /Кф йС х,(е) = х,(е) = 1 х(е)бе 1 . х(С) = х,(С)(х(С) ==) (е)бе) /к,е. На выходе интегратора 13 х = 1 х,(е)бе,С выхода блока 6 отношений сигнал поступает на усилитель 7 с экспоненциальной динамической характеристикой, формирующий выходной сигнал вида х(С) = ехрКтх(СЦехр Кх(б)ббч)з /Кзб.оС выхода экспоненциального усилителя 7 на последующие блоки схемысигнал поступает через ключ 8, который открывается с задержкой на время Т ( Т относительно переднего фронта положительного импульса управляющего сигнала, где Т,( - минимально возможная длительность измеряемого импульса. Задержка обеспечивается тем, что управляющий сигнал клю" ча 8 х(С) (фиг. 4) представляет собой результат перемножения управляющего импульса х,(С) (фиг, 2)и управ.ляющего импульса х (С), прошедшего через линию 9 задержки (фиг. 3) со временем задержки Т,Перемножитель 11 формирует произведение х(С) сигнала х(С) с выхода ГЛИН 2 и сигнала х(С) с выхода клю-, ча 8: В результате на выходе блока 14отношений формируется сигнал ние неизвестной длительности входного импульса, 14029 Ь 7После окончания в момент времениТ положительного импульса управляющего сигнала х (С) ключ 3 закрывается прекращается формирование линей 15но возрастающего сигнала х (С) ГЛИН2, а отрицательным импульсом управляющего сигнала в момент времени Т ++ Т сбрасываются (обнуляются) интеграторы 4, 12 и 13. Тем самым изме ритель переводится в исходное состояние и готов к работе,Точность измерения длительности имимпульса в предлагаемом устройствезависит от выбора коэффициентов КиК, определяющих режим работы соответствующих блоков. Анализ точности измерения в предлагаемом устройстве,а также результаты теории помехоустойчивости доказывают, что наибольшая 20точность. достигается при значенияхкоэффициентов К= 1 К= 1/Л оГдеБ - спектральная плотность широкополосной помехи, искажающей импульс.Дополнительно пояснить работупредлагаемого устройства можно с помощью временных диаграмм, приведенныхна фиг. 5-11, Для наглядности изображения эти диаграммы приведены применительно к случаю отсутствия широкополосной помехи, которая в предлагаемом устройстве подавляется за счет(расширителях длительности импульсов)4, 12 и 13, а также отключения интеграторов 12 и 13 на время Т 1, Такоеподавление широкополосной аддитивнойпомехи, как следует из теории потенциальной помехоустойчивости, максимально уменьшает ее влияние на точность измерения длительности импульсов,На фиг. 5 изображен (условно) измеряемый импульс, который с точностьюдо масштаба по оси ординат совпадаетс выходным сигналом хз(С) ключа 3.45На фиг. б представлен (с точностьюдо амплитудного множителя) сигналх(С) на выходе интегратора 4, а нафиг, 7 - сигнал х (С) на выходе квадратора 5. На этой же фигуре пунктирной линией нанесен выходной сигналГЛИН 2, На фиг, 8 представлен выходной сигнал х (С) блока б отношений.Выходные сигналы экспоненциальногоусилителя х (С) и ключа 8 х (С) пред вставлены на фиг. 9 и 10 соответственно, На фиг 11 изображен выходнойсигнал х 1,(С) перемножителя 11. Общая ось времени на всех диаграммах показывает, как связаны во времени моменты срабатывания блоков схемы. Из теории потенциальной помехоустойчивостиследует, что в отсутствие помвх отношение интегралов от сигналов х(С) их 9(С), образуемое блоком 14 отношений в момент времени Т, будет близко к длительности измеряемого импульса 7 . Таким образом, измеренноезначение длительности импульса представляет собой отношение площадей подкривыми, приведенными на фиг. 11 и1 О соответственно,Формула изобретенияУстройство для измерения длительности импульса, содержащее блок отношений, входную клемму, соединенную с первым управляемым ключом, с входом генератора линейно изменяющегося напряжения через переключатель, клемму входа синхроимпульса, соединенную с вторым входом переключателя, а также последовательно соединенные первый интегратор и квадратор, причем вход первого интегратора соединен с выходом первого управляемого ключа, выход квадратора соединен с первым входом блока отношений, а выход генератора линейно изменяющегося напряжения соединен с вторым входом блока отношений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения длительности импульса при наличии широкополосной аддитивной помехи большой и умеренной мощности, в него дополнительно введены линия задержки, второй блок отношения, два перемножителя, два интегратора, второй управляемый ключ, экспоненциальный усилитель и генератор управляющего импульса, вход которого соединен с выходом переключателя, а выход - с входом генератора линейно изменяющегося напряжения, первый вход второго блока отношений соединен с выходом первого блока отношений через второй интегратор, первый перемножитель, второй управляемый ключ и экспоненциальный усилитель, второй вход второго блока отношения соединен с выходом первого блока отношений через третий интегратор, второй управляемый ключ и экспоненциальный усилитель, причем второй вход второго управляемого ключа соединен с выходом генератора управляю1402967 ю. УР оставитель И. Кучаехред Л.Сердюкова Корректор едактор А. Маковска с 35 ака дственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул Про ктная ТиражНИИПИ Государспо делам изоб35, Москва, Ж 72 Подписноеенного комитета СССРтений и открытий5, Раушская наб., д, 4/5