Устройство для измерения времени задержки импульсов

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬ6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социаяис тически к

Республик (и941 921 (6l ) Дополнительное к авт. свнй-ву (22) Заявлено 04. 02. 80 (2! ) 2883796/18-21 с присоелинением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

С 04 Р 10/00

3Феудэраиавй миятет

ССЕР

° е девая взебретеяив и вткрмтвй

Опубликовано 07.07.82. Бюллетень JA25 (53.) УДК 621. 317. .799:62-501 ° .224(088.8)

Дата опубликования описания 07. 07. 82 (72) Авторы изобретения .

Ю. Н. Полухин и С. А. Маркелов

tg

4 . олева

Куйбышевский ордена Трудового Красного Зна авиационный институт. им. акад. С. П. Ко (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ

ЗАДЕРЖКИ ИМПУЛЬСОВ!

Изобретение относится к области

СВЧ измерений и может быть использовано при измерении времени задержки СВЧ радиоимпульсов при одновременной селекции их по времени задерж5 ки.

Известно ферритовое СВЧ устройство, представляющее собой амплитуд- . ный ферритовый СВЧ модулятор. Устройство состоит из колебательной системы, представляющей собой ферритовый резонатор, размещенный в линии передачи СВЧ, намагниченный постоянным полем магнитной системы и окруженный витками управляющей катушки, подключенной к выходу источника сину" сообразных колебаний. Коэффициент передачи такого устройства зависит о т.времени, поэтому выходной СВЧ-сигнал оказывается модулированным по ам-io плитуде 1 ).

Однако подобное устройство не может бытв использовано для измерения времени задержки СВЧ импульсов.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство, содержащее формирователь стартовых импульсов, в котором из опорного импульса, задающего на- чало отсчета времени, формируется стартовый импульс, запускающий генератор линейно-изменяющегося напряжения, величина которого- пропорциональна текущему времени. Интервал времени между стартовым и задержанным импульсами (время задержки) преобразуется в амплитуду выходного напряжения (2).

Недостатком известного,устройства является невозможность измерения времени задержки СВЧ-радиоимпульса без предварительного детектирования, что приводит к затягиванию переднего фронта импульса и появлению. неустранимой систематической погрешности в определении времени задержки

Кроме того, при детектировании сти3 94192 рается всякая информация о несущем колебании (частоте, фазе) .

Цель изобретения - расширение функциональныхх возможностей ., Эта цель достигается тем, что в устрой ст ве для измерения времени з адержки импульсов, состоящем из последовательно соединенных формирователя стартовых импульсов, преобразо-.. вателя и измерителя амплитуды, пре- 10 образователь выполнен в виде нестационарной колебательной системы, включающей в себя ферритовый резонатор, размещенный в линии передачи СВЧ импульсов, намагниченный 15 постоянным полем магнитной системы и окруженный витками управляющей катушки, генератора синусообраэных колебаний, генератора последовательности опорных видеоимпульсов и сум- 20 матора, причем вход управляющей катушки соединен с выходом сумматора, два входа которого подсоединены к соответствующим выходам генератора синусообразных колебаний и гене- 25 ратора последовательности опорных видеоимпульсов, при этом вход последнего соединен с выходом формирователя стартовых импульсов.

Формирователь 1 стартовых импульсов (Фиг. 1) соединен с преобразователем 2 времени задержки импульсов в амплитуду, который соединен с измерителем 3 амплитуды. Преобразователь 2 времени задержки импульсов в амплитуду состоит иэ линии передачи СВЧ 4, один конец которой служит выходом преобразователя 2 и подсоединен к измерителю 3 амплитуды, а второй конец служит входом преИз известных в настоящее время

СВЧ колебательных систем только Ферритовые резонаторы (монокристаллические образцы ферритов специальной формы, помещенные в линию передачи СВЧ) можно перестраивать с частотой, большей частоты релаксации. Поэтому в качестве нестационарной колебательной системы выбран ферритовый резонатор. Условие резонанса ферритового резонатора обеспечи40 вается наложением постоянного магнитного поля, создаваемого внешней магнитной системой, а перестройка

Фирритового резонатора осуществляется с помощью переменного магнитного 45 поля. Переменное магнитной поле создается с помощью катушки, охватывающей Ферритовый образец. Катуш" ка подключена к выходу сумматора, один вход, которого присоединен к источнику синусообраэного колебания, а другой - к источнику последовательности опорных видеоимпульсов, которые фазируются стартовыми импуЛьсами, подаваемыми с их форми- 55 рователя.

В нестационарной колебательной системе в случае скачка средней

t 4 частоты настройки собственные колебания и их производные будут иметь вид радиоимпульсов. Отсюда следует, что если колебательная система управляется сигналом, представляющим собой смесь синусообразного колебания и последовательности импульсов, то такая система чувствительна к моменту воздействия радиоимпульсов в определенном диапазоне значений времени задержки этих импульсов (в зоне чувствительности). Чувствительность нестационарной колебательной системы к моменту воздействия радиоимпульсов приводит к селективной зависимости амплитуды выходных

СВЧ-импульсов от времени задержки входных СВЧ-импульсов. При этом для измерения времени задержки входных

СВЧ-импульсов достаточно измерить амплитуду выходных СВЧ-импульсов, для чего на выходе устройства включается измерит ел ь амплитуды.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства измерения задержки импульсов; на фиг. 2 - зависимость частоты настройки резонатора й3 от времени t для трех моментов подачи опорного импульса tO, й.1, t> на полях приводится оценка скорости перестройки резонатора, полоса пропускания резонатора при настройке его на частоту сигнала заштрихована, Ю частота сигнала, Ж - средняя частоP та настройки резонатора); на фиг. 3эпюры, поясняющие работу устройства. (а - зависимость напряжения на выходе ГСК от времени, б - зависимость напряжения на выходе ГИ от времени, в - зависимость скорости перестрой-. ки частоты резонатораЯЩ@от времени, г - е. - положения задержанного импульса в моменты t0, t<, и сооТ ветственно, ж - и - отклик нестационарной колебательной системы на импульсы, пришедшие в момент t, t соответственно).

5 94192 образователя 2. Линия 4 передачи

СВЧ размещена между полюсами постоянного магнита 5. Внутри линии 4 передачи СВЧ размещен ферритовый резонатор 6, окружснный витками ка- 5 тушки 7, которая подключена к выходу сумматора 8 (7 ), один вход которого подсоединен к генератору синусообразных колебаний 9 (ГСК), а другой вход - к генератору 10 последовательности опорных видеоимпульсов, вход которого соединен с выходом формирователя 1 .стартовых импульсов.

Предлагаемое устройство работает 15 следующим образом (Фиг 1).

Формирователь 1 стартовых импульсов формирует импульс, задающий на,чало отсчета времени. Этим импульсом фазируется преобразователь 2 20 времени задержки СВЧ радиоимпульсов в амплитуду которая измеряется измерителем 3 амплитуды. При гармоничен ком изменении частоты настройки резонатора 6, входящего в состав преобра-25 зователя 2, частота настройки определяется формулой а =о> +el Ми, р о где0в - средняя частота настройки;

1 1 - девиация частоты, Q. - частота синусообраэных колебаний;

+ - текущее время.

Тогда скорость изменения частоты ! . 35 =<+ Q.F6ßÀ зависит от времени t, --Х 9

Следовательно, от времени будет за-, висеть и амплитуда вынужденных колебаний в нестационарном резонаторе (фиг. 2). Чтобы вынужденные колебания сделать резонансными, резонатор расстраивают по частоте, а управляющи" ми видеоимпульсами периодически настраивают его частоту, близкую к частоте резонанса. Пусть управляющий видеоимпульс приходит.в моменты to, t t (фиг. 2). Тогда скорость переЯ. стройки резонатора меняется, а значит меняется и амплитуда реэонанс-...

50 ных колебаний. Таким образом, различным моментам времени будет соответствовать различная амплитуда резонансных колебаний, т. е. будет происходить преобразование времени за55 держки в амплитуду. Нестационарная колебательная система образуется с помощью ферритового резонатора 6 (фиг. 1), помещенного в линию пере1 6 дачи СВЧ-сигнала 4, например прямоугольный волновод. Резонатор намаг-. ничивается с помощью магнитной системы 5 и управляется с помощью управляющей катушки 7, окружающей резонатор.

К катушке подключается сумматор 8, суммирующий сигналы генератора 9 синусоидальных колебаний и ГИ генератора 10 импульсов. Последний запус. кается от ФСИ 1. Включив генератор синусообраэного колебания, сигнал генератора синусоидальных колебаний подается (фиг. 3 а) на управляющую катушку, периодически изменяя частоту настройки резонатора. Скорость изменения частоты настройки показана на Фиг. 3 в. Если в течение времени t - t подать видеоимпульс о (Фиг. 2 б), то расстройка резонатора уменьшится скачком. Приходящие

СВЧ радиоимяульсы (фиг. 3 г - е) возбуждают в резонаторе настационарные колебания, амплитуда которых зависит от задержки входных СВЧ радиоимпульсов (фи г. 3 ж - и ) ..

Формула изобретения

Устройство для измерения времейи задержки импульсов, состоящее из. последовательно соединенных формирователя стартовых импульсов, преобра= зователя и измерителя амплитуды, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения .функциональных воэможностей, преобразователь выполнен в виде нестационарйой колебатель-, ной системы, включающей в себя ферритовый резонатор, размещенный в линии передачи СВЧ импульсов, намаг.ниченный постоянным полем магнитной системы и окруженный витками управляющей катушки, генератора синусообразных колебаний, генератора последовательности опорных видеоимпульсов и сумматора, причем вход управляющей катушки соединен с выходом сумматора, два входа которого подсоединены к. соответствующим выходам генератора синусообразных колебаний и генератора последовательности опорных видеоимпульсов, при этом вход последнего соединен с выходом формирователя стартовых импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Радиотехника и электроника.

Т. 22, 1977, N 12, с. 2480-2488.

2. Рехин Е. И. и др. Измерение интервалов времени в экспериментальной физике. И., 1967, с. 223.

Составитель В. Рябцев

Техред Т. Иаточка Корректор В. Синицкая

Редактор П. Коссей

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

Заказ 4833/34 Тираж 427 Подписное

ВНИ 1ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, 3-35, Раушская наб., д. 4/5