Устройство для измерения длительности импульса

 

Изобретение может быть использовано для измерения длительности одиночных или редко следующих импульсов в аппаратуре радиосвязи, радиолокации , автоматического контроля и управления . Устройство для измерения длительности импульса содержит блоки 6, 14 отношений, управляемые ключи 3, 8, генератор-2 линейно изменяющегося напряжения, переключатель 15, интеграторы 12, 13, квадратор 5, линию 9 задержки, перемножители 10, 11, интеграторы 4, экспоненциальный усилитель 7, генератор 1 управляющего импульса. Устройство имеет повьп шенную точность измерения длительности импульса при наличии широкополосных помех умеренных и больших мощностей . 1 1 ил. О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 G 01 R 29/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4151299/24-21 (22) 24.11.86 (46) 15.06.88. Бюл. У 22 (71) Воронежский roсударственный 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 F 10/04, 1972.

Авторское свидетельство СССР

К 915059ф кл. G 04 F 10!04, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСА (57} Изобретение может быть использовано для измерения длительности одиночных или редко следующих импульсов

„„SU„„1402967 А 1 в аппаратуре радиосвязи, радиолокации, автоматического контроля и управления. Устройство для измерения длительности импульса содержит блоки

6, 14 отношений, управляемые ключи

3, 8, генератор 2 линейно изменяющегося напряжения, переключатель 15, интеграторы 12, 13, квадратор 5, линию 9 задержки, перемножители 10, 11, интеграторы 4, зкспоненциальный усилитель 7, генератор 1 управляющего импульса. Устройство имеет повы шенную точность измерения длительности импульса при наличии широкополосных помех умеренных и больших мощностей. 11 ил.

1402967

Изобретение относится к радиотех— нике и мажет быть использовано для измерения длительности одиночных или редко следующих импульсов н со5 стане аппаратуры радиосвязи, радиолокации, автоматического контроля и управления .

Целью изобретения является повышение точности измерения длительности,импульса при наличии широкополосных помех умеренных и больших мощностей

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2-11 приве-!5 дены временные диаграммы, показывающие вид преобразований, которым подвергается импульс при прохождении различных элементов устройства, а также вспомогательные сигналы, гене- 20 рируемые. блоками схемы.

Устройство содержит генератор 1 управляющего импульса, генератор 2 линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), первый управляемый ключ 3, 25 первый управляемый интегратор 4, квадратор 5, первый блок 6 отношений, экспоненциальный усилитель 7, второй управляемый ключ 8, линию 9 задержки, первый 10 и второй ll перемножители, 30

1 второй 12 и третий 13 управляемые интеграторы, второй блок 14 отношений, переключатель 15.

Положение I переключателя 15 соответствует работе устройства при умеренном уровне помех, когда генератор 1 управляющего импульса срабатывает от переднего фронта измеряемого импульса, Положение II переклю.чателя 15 соответствует работе уст- 40 ройства при большом уровне помех, когда генератор 1 управляющего импульса срабатывает от импульса, синхронизированного с. передним фронтом измеряемого импульса. При работе в ре- 45 жиме II устройство обладает наибольшей эффективностью.

Вход устройства соединен с входом блока 6 отношений через последовательно соединенные управляемый ключ

3, интегратор 4 и квадратор 5. Другой вход блока 6 отношений соединен с выходом ГЛИН 2, вход которого подключен к выходу генератора 1 управляющего импульса. Второй блок 14 отноше— ний соединен с выходами управляемых интеграторов 12 и 13, при этом вход интегратора 13 соединен с выходо блока 6 отношений через последователь0 (t(t,„

t>ë

s(t) а также широкополосной помехи n(t} со спектральной плотностью Nо но соединенные экспоненциальный усилитель 7 и управляемый ключ 8, а вход интегратора 12 — еще через перемножитель 11, второй вход которого соединен с выходом ГЛИН 2. Управляюший вход ключа 8 соединен с выходом перемножителя 10; один из входов которого соединен с выходом генератора

1 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 сигналом некоторого уровня (переключатель 15в положении Х) или поступлении импульса, синхронизированного с передним фронтом измеряемого импульса (переключатель 15 — в положении II), генератор управляющего импульса вырабатывает управляющий сигнал х1(1) (фиг. 2) . Длительность первого положительного импульса в управляющем сигнале выбирается равной наибольшей возможной длительности измеряемого импульса Т. Расстояние от заднего фронта положительного импульса до переднего фронта второго (отрицательного) импульса Т д выбирается минимальным, но достаточным для считывания результатов измерения. Таким образом, Т „ид — это время индикации.

Длительность второго (отрицательного) импульса выбирается минимальной, но достаточной для управления блоками схемы. В исходном состоянии (до включения генератора управляющего сигнала) ключи 3 и 8 закрыты, управляющий сигнал на входах интеграторов 4, 12 и 13, ГЛИН 2, линии 9 задержки и перемножителя 10 отсутствует. При появлении положительного импульса управляющего сигнала ключ 3 открывается и остается открытым в течение времени

Т. В этом интервале времени на интегратор 4 (расширитель) импульсов поступает аддитивная смесь x(t) сигнала с амплитудой а и длительностью 7 з х(1) = S(t) + n(t), 1402967

На выходе интегратора 4 формируется сигнал

5 х,(t) = (x(t )аС

15 х,() = К

На выходе квадратора 5 формируется сигнал

30

К t x (t}, Г ct с T х „(1) = х (т,) x (t) t (Tet) T

Таким образом, на вход интеграторов 12 и 13 входные сигналы х,(t) и

x {t) начинают поступать. после мо9 мента времени Т при t С T на выходах интеграторов формируются сигналы: на выходе интегратора 12

4 х„(с) = ) к,с x (t ) dt ., т, 40 x„{t) = x„(t)/x„(t).

Этот сигнал зависит от времени только при t (T. При t ) T этот сигнал представляет собой постоянную вели45 чину, численно равную измеренному значению длительности входного импульса. Если выходной сигнал устройства х (1) выразить через входную смесь импульса и помехи x(t), то в интервале времени от Т до Т + Тмц получим

x(t ) at 1 /Кф а х(1 )Ж ) /Кф йС

С поступлением положительного импульса управляющего сигнала на вход

ГЛИН 2 последний начинает вырабатывать линейно возрастающий сигнал

1 х,(t) = х,(с) =(1 «(t )dt ) .

Сигналы х <(t) и x (t) поступают на входы блока 6 отношений, выходной сигнал которого х({ ) = х ()(х () =

= (J «(с )ас ) /к,с.

На выходе интегратора 13

1 х„(*) = 1 х,(с )ас, т

Т 1 к 1 t exp{K., () х (T) ехр (К„ () т, 0

Таким образом, величина х (Т) представляет собой измеренное значеС выхода блока 6 отношений сигнал поступает на усилитель 7 с экспоненциальной динамической характеристикой, формирующий выходной сигнал вида

x (t) = ехР Ж,х 6()

= exp (К,((x(t )dt ) /Ê,t. о

С выхода экспоненциального усилителя 7 на последующие блоки схемы ! сигнал поступает через ключ 8, который открывается с задержкой на время Т„ (T„H относительно переднего фронта положительного импульса управляющего сигнала, где Тт — минимально возможная длительность измеряемого импульса. Задержка обеспечивается тем, что управляющий сигнал клю" ча 8 х „ (t) (фиг. 4} представляет собой результат перемножения управляющего импульса х,(t) (фиг. 2)и управляющего импульса х (t), прошедшего через линию 9 задержки (фиг. 3) со временем задержки Т1.

Перемножитель 11 формирует произведение x„(t) сигнала х (1) с выхода

ГЛИН 2 и сигнала х {1) с выхода клю-, ча 8:

В результате на выходе блока 14 отношений формируется сигнал ние неизвестной длительности входного импульса.

14029Ь7

После окончания в момент времени

Т положительного импульса управляющего сигнала x (t) ключ 3 закрывается прекращается формирование линей1

5 но возрастающего сигнала х (1) ГЛИН

2, а отрицательным импульсом управляющего сигнала в момент времени Т +

+ T»4 сбрасываются (обнуляются) интеграторы 4, 12 и 13. Тем самым изме-10 ритель переводится в исходное состояние и готов к работе, Точность измерения длительности имимпульса в предлагаемом устройстве зависит от выбора коэффициентов К и

К» определяющих режим работы соответствующих блоков. Анализ точности измерения в предлагаемом устройстве, а также результаты теории помехоустойчивости доказывают, что наибольшая 20 точность. достигается при значениях коэффициентов К = 1, К = 1/Nq, где

N — спектральная плотность широкополосной помехи, искажающей импульс.

Дополнительно пояснить работу предлагаемого устройства можно с помощью временных диаграмм, приведенных на фиг. 5-11. Для наглядности изображения эти диаграммы приведены применительно к случаю отсутствия широкополосной помехи, которая в предлагаемом устройстве подавляется за счет .временного усреднения в интеграторах (расширителях длительности импульсов)

4, 12 и 13, а также отключения интеграторов 12 и 13 на время Т1. Такое подавление широкополосной аддитивной помехи, как следует из теории потенциальной помехоустойчивости, макси мально уменьшает ее влияние на точность измерения длительности импульсов.

На фиг. 5 изображен (условно) измеряемый импульс, который с точностью до масштаба по оси ординат совпадает с выходным сигналом хз(С) ключа 3.

На фиг. б представлен (с точностью до амплитудного множителя) сигнал х (1) на выходе интегратора 4, а на фиг. 7 — сигнал х <(t) на выходе квадратора 5. На этой же фигуре пунктирной линией нанесен выходной сигнал

ГЛИН 2. На фиг. 8 представлен выходной сигнал x <(t) блока 6 отношений.

Выходные сигналы экспоненциального усилителя x>(t) и ключа 8 х (1) пред — 55 ставлены на фиг. 9 и 10 соответственно. На фиг„ 11 изображен выходной сигнал х1,(1) перемножителя 11. Общая ось времени на всех диаграммах показывает, как связаны во времени моменты срабатывания блоков схемы. Из теории потенциальной помехоустойчивости следует, что в отсутствие помвх отношение интегралов от сигналов х (1) и х 9(1), образуемое блоком 14 отношений в момент времени Т, будет близко к длительности измеряемого импульса 7 . Таким образом, измеренное значение длительности импульса представляет собой отношение площадей под кривыми, приведенными на фиг. 11 и

l0 соответственно.

Формула изобретения

Устройство 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 экспоненциальныи усилитель, причем второй вход второго управляемого ключа соединен с выходом генератора управляю140;? 967 щего импульса через второй перемножитель и линию задержкИ, причем вто— рой вход второго перемножителя соединен с выходом генератора управляющего импульса, который соединен с шиной управления первым ключом, первым, вторым и третьим интеграторами, а выход генератора линейно изменяю5 щегося напряжения соединен с вторым входом первого перемножитегя.

1402967

ut. фиг. 10

7i 7и Т

9 ию. 1/

Составитель И. Куча

Редактор А. Маковская Техред Л.Сердюкова Корректор A. Тяско

Заказ 2853/35 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4