Устройство для измерения длительности импульсных сигналов

(56) Авторское свидетельство СССР У 915059, кл. С 04 Р 10/00, 1982.Авторское свидетельство СССР В 1330604, кл. С, 04 Р 10/00, 1984, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения импульсногосигнала, искаженного паразитной амплитудной модуляцией, - достигаетсявведением генератора 2 управляющегоимпульса, элемента 4 задержки, перемножителей 5 и б, управляемого интегратора 7, усилителя 11, управляемого ключа 12, блока 13 отношения, экспоненциального усилителя 18, управляемого интегратора 19, Устройствотакже содержит переключатель 1, генератор 3 линейно изменяющегося напряже ния, управля фильтр 9, кв сумматор 15, 6 и блок 17 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР емый ключ 8, полосовойадратор 10, усилитель 14,управляемый интеграторвычитания12 ил.15998Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано нрадиотехнических устройствах измерения длительности импульса.ф Целью изобретения является повышение точности измерения длительности импульсного сигнала, искаженногопаразиткой амплитудной модуляцией.На фиг, 1 приведена структурная 1 Осхема устройства для измерения длительности импульсных сигналов; нафиг. 2 - 12 - временные диаграммы,. показывающие вид преобразований входного сигнала при прохождении им различных блоков устройства.Устройство для измерения длительности импульсных сигналов содержит(ГЛИН), элемент 4 задержки, перемножители 5 и б, управляемый интегратор7 (расширитель импульсов), управляемый ключ 8, полосоной Фильтр 9, квадратор 10, усилитель 11, ключ 12,блок 13 отношения, усилитель 14, сумматор 15, управляемый интегратор 16,блок 17 вычитания, экспоненциальныйусилитель 18 и управляемый интегратор 19.Входная шина соединена с первымвходомпереключателя 1 и входом управляемого ключа 8, выход которогосоединен с входом полосового Фильтра9 и входом усилителя 14. Выход последнего соединен с первым входом сум-.матора 15, второй вход которого черезкнадратор 10 соединен с выходом полосового Фильтра 9. Пина управления 4 Осоединена с вторым входом переключателя 1, выходом подключенного к вхо"ду генератора 2, выход которого соединен с входом генератора 3, входомэлемента 4 задержки, входом перемножителя 5, управляющими входами управляемых интеграторов 7, 16 и 19 и управляющим входом ключа 8. Выход элемента 4 задержки соединен с вторым входом перемножителя 5, выход которогоподключен к управляющему входу ключа 12. Выход последнего соединен спервым входом перемножителя 6 и вхо-.дом управляемого интегратора 19, вы-,ход которого соединен с первым входомблока 13 отношения, вторым входомподключенного к выходу управляемогоинтегратора 7. Вход интегратора 7 со-единен с выходом перемножителя 6, вто 38 4рой вход которого через усилитель 11соединен с выходом генератора 3 ипервым входом блока 17 вычитания.Второй вход последнего через управ- .ляемый интегратор 16 соединен с выходом сумматора 15. Выход блока 17вычитания через экспоненциальный усилитель 18 соединен с входом управляемого ключа 12. Выход блока 13 отношения является выходом устройства.Положение 1 переключателя 1 соответствует работе устройства при умеренном уровне широкополосных помех,когда генератор 2 срабатывает от переднего фронта измеряемого импульса.Положение 11 переключателя 1 соответствует работе устройства при большомуровне помех, когда генератор 2 сра-,батывает от импульса, синхронизиро"ванного с передним Фронтом измеряемого импульса,Устройство работает следующим образом.На вход измерителя длительностиимпульса поступает аддитивная смесьх(С)=8(С)+п(С) импульса 8(е) и широкополосной помехи п. Измеряемыйимпульс искажен паразитной амплитудной модуляцией, следовательно егоможно описать Формулой( Ъ (1+шб(с, ОЫ еп;О, е(0,где 11 о - амплитуда неискаженной части импульса;т=0 эсрср//Но - индекс паразитной амплитудной модуляции (Бэсрр - эфФективное напряжение мультипликативной помехи);(С) описывает случайный закон амплитудной модуляции и, имея единичную среднюю мощность, обладает спектром мощности, сосредоточенным в диапазоне частот -Я/2; Я/21,Иультипликатинные искажения предполагаются быстрыми, следовательно р:с,Я/271 1. При превышении входным сигналом некоторого уроння (переключатель 1 в положении 1) или при поступлении импульса, синхронизированного с передним Фронтом измеряемого импульса (переключатель 1 н положении 11), генератор 2 управляющего импульса вырабатывает управляющий сигнал х, изображенный на Фиг, 2, Длительность первого положительного импульса в управляющем сигнале выби-.(11) ТАТ на выходе интегратора 7 формируется сигналФ(й)щккС (Ф)ЙС, (9)т 5 а на выходе интегратора 19 - сигналх,Е(С)4 хд )ок(10)Т( гВ результате, на выходе блока 13 отношения формируется сигналх ц)(С) =х (С) /х 9(й) . фокк Ф еРк,й (к 9(-,х(Т)- (Рк (к (-)Я/2 кР -ОР Таким образом, величина х(Т) представляет собой измеренное значение неизвестной длительности входного импульса.По окончании в момент времени Т положительного импульса управляющего сигнала хс) ключ 2 закрывается, прекращается формирование линейно из-. меняющегося сигнала х з,е) ГЛИН 3, а отрицательным импульсом управляющего сигнала и момент времени Т+Тнн 1), : сбрасываются (обнуляются) интеграторы 7,16 и 19. Устройство приводится в исходное состояние и готово к работе. Точность измерения длительности .импульса в предлагаемом устройстве зависит от выбора коэффициентов К 9,Кз-, Кн, К 44 и Ка, определяющих режим работы соответствующих блоков. Анализ точности измерения в предлагаемом устройстве, а также результаты теории 4 О помехоустойчивости показывают, что наибольшая точность измерения длительности импульса достигается при следующих значениях коэффициентов;К 9 Ч/119(1+Ч)45Кэ=11 1+щ 2 (1+Ч) 1 п(1+Ч) /Ч 1 хх 1 И (1+Ч)3Кй =1/К зфК =2 о Юо(1+Ч)К =1.50В этих выражениях Мо - спектральная плотность широкополосной помехи, Ч - отношение спектральных плотностей мультипликтивной и аддитивной широкополосной помех.Таким образом, измеренное значение длительности импульса представляет собой отношение площадей под кривыми, приведенными на фиг. 12 и 11 соответЭтот сигнал зависит от времени только при мТ. При еТ,11 этот сигнал представляет собой постоянную величину,.численно равную измеренному значению длительности входного импульса. Если выходной сигнал предла" гаемого устройства хвыразить через входную смесь импульса и помехи х, то в интервале времени от Т до Т + Тин 2 получим1,)Й/2 и - " й) +.:кр1 й-кфир д -в 2.п(2 с/2)а йе /2 Эственно. В отсутствие широкополосной помехи это отношение площадей хотя и близко к истинному значению длительности импульса ь, но все-такилнесколько отличается от него. В устройстве-прототипе в качестве измеренного значения длительности импульса используется положение максимума сигнала х 1 на выходе блока 17 вычитания (фиг, 9). Поэтому в отсутствие широкополосной помехи устройство-прототип обеспечивает точное измерение длительности, однако в нем для измерения используется только один признак сигнала - х 1(Ф) амплитуда. В предлагаемом устройстве используется для уточнения измерения еще и площадь под кривыми, формируемыми блоками 6 и 12. Таким образом, в отличие от устройства-прототипа н предлагаемом устройстве для измерения длительности; импульса используются дна признака формируемого сигнала - амплитуда и площадь под пиком. Использование двух признаков в предлагаемом устройстве вместо одного в прототипе позволяет повысить точность измерения длительности при наличии помехи. Кроме того, экспоненциальный усилитель существенно обостряет пик формируемого сигна-, ла н окрестности истинного значения длительности импульса (фиг.9, 1112) .Это обострение также позволяет повы-. сить точность измерения. При наличииширокополосной помехи зкспоненциаль-ный усилитель также существенно обостряет пики выходного сигнала блока 17, обусловленные действием помехи, Это равносильно расширению спектра помехи. В результате интегра)О 9 1599 торы 7 и 19 более эФФективно сглаживают (подавляют) широкополосную помеху. Следовательно, при наличии широкополосной помехи точность измерения длительности импульса в предла 5 гаемом устройстве всегда выше, чем в устройствЕ-прототипе. Формула и з обретения Устройство для измерения длительности импульсных сигналов, содержащее входную н управляющие шины, переключатель, генератор линейно изменяющегося напряжения, первый управляемый ключ, полосовой Фильтр, квадратор, первый усилитель, сумматор, первый управляемый интегратор, блок отношений, первый вход которого соединен с выходом генератора линейно изменяющегося напряжения, вход которого соединен с входом управления первого управляемого клича, вход которого соединен с входной шиной и первым входом 25 переключателя, второй вход которого соединен с управляющей шиной устройства, выход первого управляемого ключа соединен с входами полосового Фильтра и первого усилителя, выход 30 которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через квадратор соединен с выходом полосового Фильтра, выход сумматора через первый управляемый интегратор соедих Й 3 нен с вторым входом блока вычитания,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности измерения, в него введены элемент задержки,два перемножителя, два управляемыхинтегратора, второй усилитель, второй управляемый ключ, экспоненциальный усилитель, блок отношения, генератор управляющего импульса, вход которого соединен с выходом переключателя, а выход - с входами управленияпервого, второго и третьего управляемьвс интеграторов, входами генераторалинейно изменяющегося напряжения,иэлемента задержки, первым входом первого перемножителя, второй вход кото"рого соединен с выходом элемента задержки, а выход - с входом управлениявторого управляемого ключа, выход которого соединен с первым входом второ го перемножителя и входом третьегоуправляемого интегратора, выход которого соединен с первым входом блокаотношения, второй вход которого соединен с выходом второго управляемогоинтегратора, вход которого соединенс выходом второго перемножителя, второй вход которого через второй усилитель соединен с первым входом блокавычитания, выход которого через экспоненциальный усилитель соединен свходом второго управляемого ключа,выход блока отношения является выходом устройства.1599838 оставитель В.Котовехред И Ходанич . Корректор Э,Лончаков Р А.Лежнин е Заказ 3143 Тираж 350 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О