Измеритель малых уровней сверхвысокочастотных сигналов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 80156973 1)5 СО К 29 ОСУДАРСО ИЗОБРЕТЕРИ ГКНТ ЕННЫЙ НОМИТЕТНИЯМ И ОТКРЫТИЯМСР(57) Изобре ЕЛЬ НЫХ Бюл. У 21ин, В.Ф, Кл тени овано для шумовых сигимпульсныхповьппение т алов омех 0888)видетельсО К 29/ СССР 1987.ССР 1979чно ус чес СВается путе ощных хаот идетельство 01 К 29/26 3607, кл а измерени налов малых уро ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4473032/ (22) 04.08.88 (46) 07.06:90 (72) В.П,. Сам и М;Я. Овчаро (53) 621.317. (56) Авторско У 1485823, клАвторское МАЛЫХ УРОВНЕЙ СВЕРХ СИГНАЛОВможет быть испольения малых уровней на Фоне случайных Цель изобретенияти измерения - дости ранения влияния их импульсных помех1569734 О 5 20 ней и адаптивного изменения длительностей интервалов измерения полезного а также эталонного сигналов в соответствии с моментами появленияимпульсных помех и адаптивной коммутации фазы измерения эталонного и полезного сигналов в соответствии с .длительностью импульсной помехи, чтоисключает совпадение интервалов измерения полезного сигнала с интерва"лами действия импульсной помехи, Дляэтого в устройство введены первый 10и второй 15 элемента И-НЕ, генератор 14 счетных импульсов, Я"разрядныйоевевсивный счетчик 11, И-входовыйэлемент ИЛИ-НЕ 12, элементы И 16, 19,22, элементы ИЛИ 17 и 20, П-триггер18, счетный триггер 23, формирователь21 импульсов, блок 8 начальной устаИзобретение относится к технике измерений на сверхвысоких частотах и может быть использовано для измерения малых уровней сигналов, например шумовых, на Фоне случайных импульсных 30 помех,Целью изобретения является повышение точности измерений при наличии хаотических импульсных помех за счет устранения влияния мощных хаотических 35 импульсных помех на измерение сверх- (высокочастотных сигналов малых уровней путем адаптивного изменения длительностей интервалов измерения полезного и эталонного сигналов в со ответствии с моментами появления импульсных помех, а также адаптивной коммутации Фазы измерения эталонного сигнала и фазы измерения полезного сигнала в соответствии с длительностью импульсов помехи, в результате чего исключается совпадение интервалов измерения полезного сигнала с интервалами действия импульсов помехи.На Фиг. 1 представлена блок-схема измерителя малых уровней сверхвысокочастотных сигналов; на фиг. 2 " эпюры напряжения в характерных точках измерителя.Измеритель содержит элемент 1 за. - держки, сверхвысокочастотный электронный ключ 2, направленный ответвитель 3, сверхвысокочастотный приемник 4, когерентный детектор 5, индиновки. При этом прямой выход Э-триггера 18 через буферный блок 9 подключен к управляющим входам импульсного генератора 7 шума и СВЧ-ключа 2,вход которого через элемент 1 задержки подключен к входу устройства. Припроведении измерений в первом тактеизмеряемый сигнал с выхода СВЧ-ключа 2 через последовательно соединенные направленный ответвитель 3,СВЧ-приемник 4, когерентный детектор5 поступает на индикатор 6, Во втором такте на вход СВЧ-приемника 4через направленный ответвитель 3 поступает эталонный шум от генераторашума. Для выделения помехи служитблок 13, сигнал с выхода которогоиспользуется для адаптации устройствак работе в условиях импульсных помех.г катор 6, импульсный генератор 7 шума,блок 8 начальной установки, буферныйблок 9, первый элемент И-НЕ 10,Н-разрядный реверсивный счетчик 1,Ы-входовый элемент ИЛИ-НЕ 12, блок13 выделения помехи, генератор 14счетных импульсов, второй элементИ-НЕ 15, первый элемент И 16, первый элемент ИЛИ 17, Р-триггер 18,второй элемент И 19, второй элементИЛИ 20, формирователь 21 импульсов,третий. элемент И 22, счетный триггер 23,, При этом входом устройства является вход элемента 1 задержки, к выходу которого подключены последовательно соединенные сверхвысокочастотный электронный ключ 2, направленный ответвитель 3, сверхвысокочастотный приемник 4, когерентный детектор 5 и индикатор 6Импульсный генератор 7 шума подключен к второмувходному плечу направленного ответвителя 3. Первый 10 и второй 5 элементы И-НЕ включены между выходом ге,нератора 14 счетных импульсов и суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 11 соответственно.Первые входы первого 6 и второго 19 элементов И объединены с вторымвходом первого элемента И-НЕ 10 иподключены к инверсному выходу 0 триггера 18. Первый элемент ИЛИ 17включен между выходом первого элемен.5 15та И 6 и информационным входом0-триггера 18. Второй элемент ИЛИ 20включен между выходом второго элемента И 19 и тактовым входом Р-триггера 18. Последовательно соединенныеблок 13 выделения помехи и формирователь 21 импульсов включены между входом устройства и первым входом третьего элемента И 22, третий вход которого объединен с вторым входом второго элемента И-НЕ 5 и подключен кпрямому выходу 0-триггера 18. Вторыевходы первого элемента ИЛИ 17 и второго элемента И 19 подключены к выходу блока 13 выделения помехи, Вторыевходы первого 16 и третьего 22 элементов И подключены к инверсному выходу счетного триггера 23, счетныйвход которого подключен к выходу вто. рого элемента ИЛИ 20. Входы установкинуля триггеров 18 и 23 и счетчика 11подключены к выходу схемы начальнойустановки, Управляющие входы электронного ключа 2, генератора 7 шумаи когерентного детектора 5 черезбуферный блок 9 подключены к прямомувыходу Р-триггера 18, И выходов реверсивного счетчика 11 через элементИЛИ-НЕ 12 подключены к третьему вхоЪду второго элемента ИЛИ 20, второйвход которого подключен к выходу третьего элемента И 22,Измеритель работает следующим образом.После включения напряжения питания блок 8 начальной установки вырабатывает одиночный импульс, которыйустанавливает реверсивный счетчик 1,Э-триггер 18 и счетный триггер 23 внулевое состояние, В дальнейшем блок8 в работе измерителя не участвует,Блок 3 выделения помехи вырабатываетвидеоимпульсы, равные по длительностиимпульсам помехи, действующим на входе измерителя (Фиг,2 а)формирователь21 импульсов по заднему фронту каждого такого видеоимпульса вырабатывает короткий положительный импульс(фиг.2 б) Сверхвысокочастотный электронный ключ 2 открыт, а импульсныйгенератор шума выключен при нулевом.уровне на прямом выходе 0-триггера 18При единичном уровне на прямом выходе В-триггера 18 сверхвысоко"частотный ключ 2 закрыт, а импульсный генератор шума включен.В отсутствии импульсных помех после прохождения установочного импульса 69734 6от блока 8 начальной установки, изме"ряемый полезный сигнал через элемент1 задержки, открытый сверхвысокочастотный электронный ключ 2 и направленный ответвитель 3 поступает на входсверхвысокочастотного приемника 4.Одновременно счетные импульсы с генератора 4 через первый элемент И-НЕО поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 11. В отсутствииимпульсных помех ключ 2 остается открытым до следующего после заполнения всех разрядов обнуления реверсивного счетчика 11. Время заполнениясчетчика определяет длительность интервала измерения полезного сигналав отсутствии импульсных помех(фиг.2 г, интервал С )=2 м/Х, где 20 И-разрядность счетчйка 11; Е - час,тота следования счетных импульсовгенератора 14.В момент обнуления всех разрядовсчетчика 11 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 25 Формируется положительный перепад(фиг.2 в), который через второй элемент ИЛИ 20 поступает на счетный входтриггера 23 и тактовый вход П-триггера 18. На интервалена информа ционном входе Э-триггера 18 сохраня-,ется единичный уровень, так как наоба входа первого элемента И 16 поступают единичные уровни с инверсныхвыходов триггеров 8 (фиг.2 д), и 23(фиг.2 г), поэтому после обнулениясчетчика 11 триггеры 18 и 23 переходят в единичное состояние, электронный ключ 2 закрывается включаетсягенератор 7 шума и начинается интер 40 вал измерения эталонного сигнала (фиг.2 д, интервал ). Одновременносчетные импульсы с генератора 14 череэ второй элемент И-НЕ 15 начинают поступать на вычитающий вход счетчика 11.Действие импульсных помех на интервале измерения эталонного сигналане оказывает влияние на его длительность, так как нулевые уровни на первом входе второго элемента И 9 и втором входе третьего элемента И 22препятствуют прохождению импульсов на тактовый вход Э-триггера 8. Поэтомуинтервал измерения эталонного сигнала продолжается до очередного обнуления счетчика 11, а его длительность оказывается равной длительности предшествующего интервала измерения поллезного сигнала (фиг,2 г, ,= ,) Та 569734ким образом, в отсутствии импульсных помех каждый цикл измерения (фиг.2 г, Тц,) начинается с измерения полезного сигнала и заканчивается измерением эталонного сигнала, а длительность5 цикла Т определяется только разрядностью счетчика 11 и частотой следования счетных импульсов.При действии импульсных помех дли- О тельность интервала измерения полезного сигнала определяется временем, прошедшим с начала такта измерения полезного сигнала до момента появления импульса помехи (фиг.2 г, интервал С), Происходит это следующим образом. Во время измерения полезного сигнала триггеры 18 и 23 находятся в нулевом состоянии, а напряжение на информационном входе Э-триггера 18 и первом входе второго элемента И 19 соответствует единичному уровню, Поэтому положительный нормированный импульс помехи с блока 13 проходит через вторые элементы И 19 и ИЛИ 20 25 на тактовый вход триггера 18 и передним фронтом переводит триггеры 18 и 23 в единичное состояние. В результате ключ 2 закрывается, включается генератор 7 шума, счетчик 11 перехо- ЗО дит в режим вычитания и начинается интервал измерения полезного эталонного сигнала (фиг,2 г, интервал ),ф который продолжается до момента обнуления счетчика, чем достигается равенство интервалов измерения полезного и эталонного сигналов (фиг.2 г,л1 ") фТаким образом, при действии им" пульсной помехи цикл измерения начи О нается с измерения полезного сигнала и заканчивается измерением эталонного сигнала, причем интервалы этих измерений остаются разными, а их длительность и длительность цикла изме рения (фиг,2 г, Т ) зависят от момента появления помехи.Устранение влияния импульсных помех большой длительности, действиекоторых не заканчивается к моментуокончания цикла измерения (фиг.2 г, Т) достигается путем коммутации фазы измерения полезного сигнала и4 азы измерения эталонного сигналав следующем за ним цикле измерения (фиг.2 г, Т ч 4), Происходит это следующим образом. Если к моменту окончания цикла измерения импульсная помеха продолжает действовать, то к моменту прихода тактового импульса с выхода элемента ИЛИ-НЕ 12 на информационном входе П-триггера 18 сохраняется единичный уровень, поступающий с выхода блока 13 через первый элемент ИЛИ 17, Поэтому после обнуления счетчика 11 изменяется только состояние триггера 23 (фиг,2 е) и не происходит изменение состояние П-триггера 18 (фиг.2 д). При этом ключ 2 не включается, т,е. следующий цикл начинается с измерения эталонного сигнала, которое продолжается до окончания импульса помехи (фиг.2 г, интервал С)В момент окончания импульса помехи формирователь 21 вырабатывает им-. пульс положительной полярности, (фиг.2 б), который через третий элемент И 22 и второй элемент ИЛИ 20 поступает на тактовый вход Э-триггера 18 и переводит его в нулевое состояние, так как к моменту действия этого импульса (после окончания помехи) на информационном входе 0-триггера 18 нулевой уровень. Одновременно опрокидывается триггер 23, включается ключ 2, выключается генератор 7 шума и начинается такт измерения полезного сигнала. К этому моменту в счетчике 11 оказывается записанным некоторое отрицательное число (так как счетчик продолжает работать в режиме вычитания ), пропорциональное длительности измерения эталонного сигнала на новом цикле измерения (фиг.2, С). Поэтому интервал измерения полезного сигнала счетчик 11 при этом работает в режиме суммирования продолжается до зануления счетчика 11 и равен по длительности предшествовавшему интервалу измерения эталонного сигнала (фиг.2, Г, = Сц). В момент обнуления счетчика 11 положительный перепад напряжения переводит триггер 23 в нулевое состояние, Состояние 0-триггера 18 при этом не изменяется, остается нулевым, поэтому следующий цикл измерения начинается при исходном нулевом состоянии триггеров 8 и 23 и счетчика 11, т.е. восстанавливается прежняя фаза измерения полезного и эталонного сигналов, когда цикл начинается с измерения полезного сигнала.Таким образом, в предлагаемом измерителе длительность интервала измерения полезного сигнала автоматически меняется и определяется моментами9 15697 появления импульсов помехи. В момент появления импульса помехи осуществляется переключение на измерение эталонного сигнала, чем исключаются прохождение мощных импульсов помехи на вход сверхвысокочастотного приемника и их влияние на результат измерения полезного сигнала. Смещение оценки уровня полезного сигнала, связанное с адаптивным изменением интервала измерения полезного сигнала, устраняется путем автоматического сохранения равенства интервалов измерения полезного и эталонного сигналов на каждом цикле измерения, Возможное проникновение в приемный такт при действии помех большой длительности устраняется адаптивной коммутацией фазы циклов измерений,20формула изобретенияИзмеритель малых уровней сверх- высокочастотных сигналов, содержащий ,25 последовательно соединенные сверх- высокочастотный электронный ключ, направленный ответвитель, сверхвысоко- частотный приемник, когерентный детектор и индикатор, а также импульсный генератор шума, подключенный к . второму входному плечу направленного ответвителя, блок выделения помехи, включенный на входе устройства, и элемент задержки, о т л и ч а ю щ и й 35 с я тем, что, с целью повышения точности измерений при наличии хаотических импульсных помех, в него введены два элемента И-НЕ, генератор счетных импульсов, Р-триггер, три элемента И, 4 О два элемента ИЛИ, счетный триггер, формирователь импульсов, буферный блок, последовательно соединенные 34 10И-разрядный реверсивный счетчик иИ-входовый элемент ИЛИ-НЕ, а такжеблок начальной установки, выход которого подключен к входам установки нуля М-разрядного реверсивного счетчика, Р-триггера и счетного триггера,счетный вход которого подключен квыходу второго элемента ИЛИ и счетному входу П-триггера, 0-вход которого подключен к выходу первого элемента ИЛИ, первый .вход которого подклю"чен к выходу блока выделения помехии входам формирователя импульсов ивторого элемента И, выход которогоподключен к одному из входов второгоэлемента ИЛИ, второй вход которогоподключен к выходу Я-входового элемента ИЛИ-НЕ, а третий - к выходутретьего элемента п,первый вход которого подключен к прямому выходуВ-триггера, второй - к выходу формирователя импульсов, а третий - к инверсному выходу счетного триггера ипервому входу первого элемента И, приэтом выход генератора счетных импульсов подключен к первым входам первогои второго элементов И-НЕ, выходы которых подключены соответственно к суммирующему и вычитающему входам Н-раз"рядного реверсивного счетчика, второй вход первого элемента И-НЕ подключен к вторым входам первого и второго элементов И, инверсному выходуЭ-триггера, прямои выход которогоподключен к второму входу второго элемента И-НЕ, а через буферный блок куправляющим входам импульсного генератора шума, когерентного детектораи сверхвысокочастотного электронногоключа, вход которого через элементзадержки подключен к входу устройства,НТ С 1 роизводственно-издательский комбинат "11 атент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 1445ВНИИПИ Госуд Тираж 560 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям п113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5