Преобразователь частоты в интервал времени
on caHйФ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 08.XII.1970 (№ 1607938/26-9) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 25.VII.197i3. Бюллетень №,31
Дата опубликования описания б.XII.1973
М. Кл. Н 031 4/78
Государственный комитет
Сонета Министров СССР по делам иеооретений и открытий
УДК 621.314.26(088 8) Авторы изобретения
М. И. Лернер, А. Г. Рыжевский и В. М. Нляндин
Пензенский политехнический институт
Заявитель
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при цифровом измерении сверхвысоких частот.
Известны устройства для измерения сверхвысоких частот, основанные на счетно-импульсном, резонансном, гетеродинном методах и комбинации счетно-импульсного и гетеродинного методов. Устройства, основанные на счетно-импульсном методе, обладая простотой и высокой точностью, позволяют измерять частоты до сотен мегагерц и получить цифровой отсчет измеряемой частоты. Измерение этим методом более высоких частот ограничивается разрешающей способностью счетчика .импульсов и частотными возможностями коммутирующих схем. Резонансные частотомеры могут работать в частотном диапазоне до десятков.мегагерц, но имеют невысокую точность и не позволяют получить цифровой отсчет (код) измеряемой частоты, а процесс измерения занимает значительное гремя. Более высокую точность позволяют получить гетеродинные частотомеры, однако и в этом случае процесс измерения частоты занимает значительное время. Этим же недостатком обладают счетно-импульсные частотомеры с гетеродинной приставкой.
Для создания точного и быстродействующего цифрового частотомера СВЧ диапазона рационально осуществить предварительное преобразование частоты СВЧ колебаний в интервал времени, который затем может быть измерен любым способом, например счетно-импульсным. Кроме того, поскольку появляется возможность осуществить функциональное преобразование частоты в интервал времени, результат измерения частоты в этом случае может быть связан заданной функциональной зависимостью с измеряемой частотой.
Известные преобразователи частоты в интервал времени применимы только на сравнительно низких частотах.
Предложенный преобразователь частоты в интервал времени основан на использовании неста1 ионарпого эффекта Джозефсона, суш,ность которого заключается в том, что приложепие напряжения U к двум сверхпроводпикам, разделенным пепроводящим переходом (пленкой), вызывает генерацию переходом колебаний на частоте (I) где е — заряд электрона, h — постоянная Планка.
25 При исследовании эффекта Джозефсона было отмечено обратное явление, заключающееся в том, что, если исключить источник напряжения и облучать переход сигналом с частотой f, то на зажимах элемента появится напряжение, 30 определяемое в соответствии с (1).
391719
Предмет изобретения
Составитель A. Рассмотров
Техред Л. Грачева
Корректор Н. Стельмах
Редактор А. Бер
Заказ 3254/15 Изд. № 813 Тираж 780 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Экспериментально исследовался также случай, когда одновременно было подано напряжение U на элемент и переход облучался сигналом с частотой f. При этом было отмечено, что, если поданные напряжение и частота связаны соотношением (1), то наблюдается скачок тока в цепи элемента. Указанный скачок наблюдался не только на частоте f, но и на частотах nf в соответствии с соотношением
U„=
2е
Таким образом, если входное н апряжение U изменять по линейному закону U=st и измерять интервал времени Т от момента начала изменения входного напряжения до момента появления скачка тока в цепи элемента, то отмеченный интервал времени будет пропорционален частоте облучающего сигнала.
Действительно в этом случае
Т=
2es
Таким образом получена возможность осуществления прямопропорционального преобразования частоты в интервал времени с необходимым коэффициентом преобразования, onh ределяемым как
2es
Путем соответствующего выбора развертывающего напряжения можно создать функцио нальный, например, логарифмический преобразователь частота — интервал времени.
Схема преобразователя представлена на чертеже.
Сигнал преобразуемой частоты f подается па туннельный переход 1. Сигналом «пуск» запускается генератор развертывающего напряжения 2, который выдает напряжение U=
=Р(1), изменяющееся по требуемому функциональному закону. В момент выполнения соотношения (1) в цепи туннельного перехода наблюдается увеличение тока, которое индуктивным путем (например, через трансформатор 8) передается на вход измерителя временных интервалов 4. Интервал времени .Т между пусковым импульсом и выходным импульсом трансформатора связан заданной функциональной зависимостью с преобразуемой частотой.
Преобразователь частоты в интервал времени, основанный на эффекте Джозефсона и со20 держащий туннельный переход и источник сигнала преобразуемой частоты, отличающийся тем, что, с целью увеличения верхней граничной частоты преобразования и обеспечения возможности преобразования частоты в интер25 вал времени по заданной функциональной зависимости, в него введены генератор развертывающего напряжения, трансформатор и измеритель временных интервалов, причем на туннельный переход подан сигнал от источни30 ка сигнала преобразуемой частоты, выход указанного генератора через первичную обмотку трансформатора подключен к туннельному переходу, а к входам измерителя временных интервалов подсоединен выход «пуск» ге35 нератора развертывающего н апряжения и вторичная обмотка трансформатора.
