Устройство для измерения временных параметров радиоимпульсов

 

Союз Советских

Соцкалистнческкх

Республик (ti) 687415

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 15.04.77 (21) 2467730/1Я 21 с присоединением заявки ле (23) Приоритет—

Опубликовано 25.09.79..Бюллетень М 35

Дата опубликования описания 30.09.79 (51)М. Клт.

G 01 R 29/02

Госудвротвенный комитет

СССР

Ilo делам нзоорвтеннй н открытий (53) УД1(621.317. .795 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. A. Белозеров и В. Н. Бихон

Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ

РАДИОИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к устройствам для определения временных частотных параметров радиоимпульсов, и может найти применение в измерительной технике, в частности для

5 определения статистических параметров рааиоимпульсов, для настройки генераторов радиоимпульсов и т. д.

Известно устройство для определения временных параметров импульсных сигналов(1 j.

Однако интервалы, которые измеряются этим устройством, представляют собой, как правило, отрезки времени, начало и конец которых отмечаются одиночными импульсами.

Известно устройство для измерения частоты электрического. сигнала, превышаюшего заданный уровень, содержащее два компаратора (амплитудных дискриминатора), два триггера ймитта, три одновибратора, аваМЬ - триггера и две схемы с овладения (2 ).

Однако это устройство позволяет осуществить измерение лищь одного из временных параметров радиоимпульсов, а именно интервала времени, в течение которого амплитуаа радиочастотного заполнения превышает заданный уровень, что соответствует либо длительности рааиоимпульса, либо длительности его вершины.

Цель изобретения — расширение функциональных возможнос тей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство аля измерения временных параметров радиоимпульсов, содержащее источник радиоимпульсов, первый выход которого соединен с входами дискриминаторов верхнего и нижнего уровней,%5 триггер, выходы которого подключены к первым входам первого и второго элементов И, введены четыре П вЂ” триггера, инвертор и синхронизатор, причем выход дискриминатора верхнего уровня подклк чен к S - входу первого 2 - триггера, выход которого соединен с Э - входом

5 4 пульсами. Эти параметры различают, сопоставляя текушие значения огибаюшей радиочастотного заполнения с постоянными уровнями, составляюшими часть максима ьной амплитуды заполнения. Длительность фронта можно считать равной, например, интервалу времени, в течение которого амплитуда заполнения нарастает от уровня О, 133„,О, до 0,9 У„,а„ вершина радиоимпульса - интервал, в течение которого амплитуда заполнения превышает

0,9U„; срез - интервал, в котором амплитуда заполнения убывает от 0,9У а до 0,1V пауза - интервал, в котором макс амплитуда меньше 0, 10

Устройс тво раб о тае т сле дуюшим образом.

Тракты 2-8-10 и 3-9-11 осушествляют амплитудный анализ каждой положительной полуволны напряжения заполнения по верхнему и нижнему уровням дискриминации соответственно и вырабатывают стробы (длинные импульсы), длительности которых равны длительностям вершин радиоимпульсов и пауз между ними. Стробы вершины и паузы используются для формирования стробов фронта и среза блоками45и6.

Синхронизатор 7 (см. фиг. 3) выдает непрерывную последовательность импульсов синхронно с частотой заполнения радиоимпульсов, причем уровень срабатывания синхронизатора ниже уровня срабатывания дискриминатора 3. При изменениях напряжения радиочастотного заполнения, в сторону увеличения синхронизатор выдает положительные перепады, напряжения которых, будучи поданы на тактовые входы С первой пары П вЂ” триггеров 8 и 9, устанавливают ати триггеры в состояние

0" на выходе Q в самом начале каждой положительной полуволны напряжения заполнения, так как потенциал на входах

2 атой пары равен нулю.

3 68741 второго D -триггера, выход дискриминатора нижнего уровня подключен к 5 -входу третьего В - триггера, выход которого соединен с В - входом четвертого

3- триггера, второй выход источника радиоимпульсов через последовательно соединенные синхронизатор и инвертор соединен с С - входами второго и четвертого

D - триггеров, выход синхронизатора подключен к 5 - входам первого и третьего 10

2 - триггеров, инверсный выход второго

0 - триггера подключен ко второму входу первого алемента И и к 5 - входуйбтриггера, Я - вход которого соединен с прямым выходом четвертого 0 - тригге» ра и. со вторым входом второго алемента И..

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг;

2 - временные диаграммы формирования строба вершины радиоимпульса; на фиг. 3диаграммы формирования строба паузы; на фиг. 4 - диаграммы формирования стро. бов среза и фронта.

Устройство содерщит источник радиоимпульсов 1, дискриминаторы верхнего 2 и нижнего 3 уровней,РЬ вЂ” триггер 4 и связанные с ним элементы И 5 и 6, вкл«о ченные на выходе устройства, синхронизатор 7,Q - триггеры 8-.11. Инвертор 12

30 подключен к выходу синхронизатора. Входы 2 -триггеров 8 и 9 соединены с земляной шиной, их тактовые входы С подключены к выходу синхронизатора, а входы 5 соединены с выходами дискримина35 торов верхнего и нижнего уровней соот ветственно. Тактовые входы триггеров 10 и 11 подключены к выходу инвертора 12, а входы D соединены с выходами Я D триггеров 8 и 9 соответственно. Причем инверсный выход Я D - тригдера 10, соединенного с дискриминатором верхнего уровня через Q - триггер 8, подключен одновременно к входу 5 RS - триггера и вместе с прямым выходом Я, .последнего

- к входам алемен.а И. Прямой выход

Q Э триггера 11, соединенного через

D - триггер 9 с дискриминатором 3 нижнего уровня, подключен одновременно к входуЯ R5 - триггера 4 и вместе с инверсным выходом последнего - к входам алемента И 6.

Устройство предназначено для измерения временных параметров самих импульсов с радиочастотным заполнением на основе текуших значений их огибаюшей: фронта (времени нарастания), вершины (плоской части), среза (времени спада) и паузы между повторяюшимися радиоим»

Ь.

Инвертор 12 инвертирует выходной сигнал синхронизатора 7 так, что каждому положительному перепаду напряжения с выхода синхронизатора соответствует отрицательный перепад на выходе инвертора и наоборот. При убывании напряжения заполнения синхронизатор 7 выдает отридательные перепады напряжения, которые не изменяют состояния первой пары 13 триггеров 8 и 9. На выходе инвертора

12 ати перепады оказываются положительными и поданные на тактовые входы второй пары D - триггеров 10 и 11 уста687415

40 навливают их в положение, соответствуюшее потенциалам нв их входах 7 или, что то же самое, на выходах Я первой пары 3 -триггеров. Это происходит в самом конце каждой положительной полуволны напряжения заполнения.

Строб вершины радиоимпульса вырабатывается трактом 2-8-10.

Вы ход н не сигналы синхрониза тора 7 удерживают D -триггер 8 в состоянии

"0" на своем выходе Qe no тех пор, пока амплитуда радиочастотного заполнения не достигнет верхнего уровня дискрими» нации. Все ато время на выходе амплитудного дискриминатора 2 поддерживает ся высокий потенциал. Когда напряжение заполнения достигает порога срабатывания дискриминатора 2, на его выходе возникает отрицательный перепад напряжения, который устанавливает 3 -rpmrrep 8 в состояние 1" (высокий потенциал) на своем выходе Q> . При убывании напряжения заполнения синхронизатор 7 выдает отрицательный перепад напряжения, который не изменяет состояния триггера 8. Пос25 ле инвертирования инвертором 12 этот перепад оказывается положительным и поданный на тактовый вход D триггера

10 переключает его в состояние "1" нв

Зо

его выходе 94 так как на входе Датого триггера тоже действует "1" с выхода 9 g. Следуюший положительный перепад с выхода синхронизатора 7 вновь уствнавли вае т в "0 триггер 8, но не изменяет состояния триггера 10. При

35 повторных превышениях напряжением заполнения верхнего уровня дискриминации имеют место те же переключения: в момент достижения уровня дискриминации дискриминатор 2 устанавливает триггер

8 в состояние 1" н следуюший за этим положительный перепад с выхода инвертора 12 не изменяет состояния триггера

10, так как к моменту его прихода нв тактовый вход С нв входе 3 «триггера

1 0 вновь дейс твует 1 Таким образом, 0 — триггер 10 сохраняет состояние 1 нв своем выходе 3„, все время, пока напряжение заполнения рвдиоимпульсв пересекает уровень срабатывания дискриминатора 2. Однако, когда напряжение заполнения не достигает верхнего уровня дискриминации и дискриминатор 2 не cóàбвтыввет (четвертый период на фиг. 2), триггер 8 не устанавливается в 1. на выходе Я g первый же положительный перепад напряжения с выхода инвертора

12 устанавливает 2 - триггер 10 в сос6 тояние О, и строб вершины радиоимпульса обрывается. Строб оказывается сдви нутым во времени примерно на четверть периода напряжения заполнения радиоимпульса и длительность строба совпадает с истинной длительностью вершины с предельной погрешностью в 2 периода заполнения.

Аналогичным образом работает тракт

3- 9- 11 формирования строба паузы.

Всякий раэ, когда напряжение запол» нения; увеличиваясь, пересекает нижний уровень синхронизации, дискриминатор 3 нижнего уровня выдает отрицательный перепад напряжения, устанввливаюший триггер 9 в состояние 1 на выходе Q

Я

Следуюший зв атим положительный перепад напряжения с выхода инвертора 12 устанавливает по тактовому входу 0 трикстер 11 в состояние "1" нв выходе

Я (0 на выходе@+,). 3 - триггер 11 сохраняет это состояние до тех пор, пока амплитуда заполнения радиоимпульсв не окажется ниже нижнего уровня дискриминации. При атом дискриминатор 3 нижнего уровня не срабатывает. Первым же положительным перецадом с выхода синхронизатора 73 - триггер 9 устанавливается в состояние "0" нв выходе Q u

9 сохраняет его до первого следуюшего превышения нижнего уровня дискриминациина время паузы между импульсами. Вслед эа триггером 9 первым положительным перепадом с выхода инвертора 12 3 триггер 11 переключается в состояние

"0" нв выходе @41 ("1 нв выходе Q ).

Строб паузы с выхода Qgq продолжается до момента, когда напряжение заполнения достигнет уровня срабатывания дискриминатора 3. Его выходной сигнал вновь переключае г триггер 9 в состояние 1" на выходе Qq, а следуюший за этим положительный церепвд с выхода инверторв

12 устанавливает 0" на выходеЯ4 и строб паузы обрывается. Как и строб вершины, строб паузы сдвинут относительно ее истинного положения, и на ту же вели чину.

Формирование стробов среза и фронта осушествляется следуюшим образом (см. фиг. 4).

Срез - есть интервал от момента окончания строба вершины до начала стробв паузы. В момент начала строба вершины отрицательный перепад напряжения с выхода 44p — триггера 10 устанавливает R+ 5 = триггер 4 по входу Ь в состояние 1 на выходе Qg и ато состоя6874

7 ние сохраняется до начала стробв паузы.

В этот момент отрицательный перепад напряжения с выхода Я„„О - триггера 11 вновь устанавливает R5 триггер 4 в состояние «О" на выходе Q.4..длительность строба среза равна длительности совпадения состояний 1 на выходах

5 Он Я g . Строб среза формируется элементом И 5.

Аналогично формируется строб фронта- 10 интервала от момента окончания строба паузы до начала строба вершины. В момент начала строба паузы отрицательный перепад напряжения с выхода© Д - триггера 11 устанавливает Я = триггер

4 в состояние 1" на выходе Q4. Это состояние сохраняется до начала следуюшего строба вершины, когда отрицательный перепад с выхода Q переключает

1 8 = триггер 4 в состояние "0 на вы- 20 ходе Q4 . Строб фронта формируется элементом И 6. Йля единообразия выходные сигналы элементов И 5 и 6 в дальнейшем инвертируются (нв чертеже не показано}, в результате чего все стробы

25 устройства имеют высокий потенциал.

Процесс собственно измерений временных параметров состоит, например, в обычном заполнении сформированных устройством стробов импульсами эталонной частоты.

Предлагаемое устройствопредставляет собой цифровой измерительный прибор высокой точности, который позволяет производить измерения после однократной настройки уровней дискриминации в зависимости от условий измерений. Точность измерений, возрастает с увеличением длительности интервалов. Затраты времени на измерения

40 минимальны и при измерениир например, параметров одиночных импульсов, время измерения равно длительности измеряемого параметра.

15 8

Формула изобретении

Устройство для измерения временных параметров радиоимпульсов, содержашее источник радиоимпульс ов, первы и выход которого соединен с входами дискриминаторов верхнего и нижнего уровней,gg— триггер, выходы которого подключены к первым входам первого и второго элементов И, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены четыре

D - триггера, инвертор и синхронизатор, причем выход дискриминатора верхнего уровня подключен к б — входу первого

Э - триггера, выход которого соединен с Q - входом второго.Э вЂ” триггера, выход дискриминатора нижнего уровня подключен к 5 - входу третьего Э -триггера, выход которого соединен с Ц входом четвертого Э - триггера, второй выход источника радиоимпульсов через последовательно соединенные синхронизатор и инвертор соединен с С - входами второго и четвертого D - триггеров, выход синхронизатора подключен к С - входам первого и третьего D - триггеров, инверсный выход .второго 1) - триггера подключен ко второму входу первого элемента И к SвходуRB - триггера, Я - вход которого соединен с прямым выходом четвертого

D- триггера и со вторым входом второго элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рехин Е. И., Курашов Л. А. и

Чернов П. С. Измерение интервалов вре-, мени в экспериментальной физике, М., Атомиздат, 1967.

2„. Патент Швейцарии № 531179, ЯКи G 01 Я 23/02, 1973.

687415 брод син ни отара дыход ин

6epmopu быхов бис риминап о быхОд Яу быхов Ю

Вы

Вы

Юых бы бых

Фиг. Ф

Составитель П. Плетнева

Редактор Т. Иванова Техред И.Асталощ Корректор Н. Го эват

Заказ 5572/43 Тираж 1090 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раупк:кая, наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4