Измеритель длительности импульсов Советский патент 1983 года по МПК G04F10/04 

2, Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что, каждый измерительный канал содержит последовательно соединенные ключ, расширИ.тель импульса и квадратор, выход которого .соединен с первым входом блола отношений, второй вход которого .является вторым входом измерительного

канала, выход блока отношений подключен ft входам указателя экстремума и пикового детектора, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами иэмеритешьного канала, первым и третьим входами которого являются первый и второй входы . ключа соответственно.

1. ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ, содержащий генератор синхроимпульсов, первый выход которого соединён с первым входсм первого измерительного канала и счетчик ц емени, отличающийся тем, что с целью повышения точности из- . мерений в условиях действия помех при неизвестном положении переднего фронта измеряемого импульса, в него вя.едены многоканальный генератор линейно изменяющегося напряжения. (N-1) измерительных каналов и многоканальн19й решающий блок, первый и второй выходы которого подключены к первому и второму входам счётчика времени соответственно, вход синхронизации которого подключен к первому управляющему выходу генератора синхроимпульсов, второй управлякиаий шлход которого подключен к входу синхронизации многоканального генератора линейно изменяющегося напряжения, (М-1) выходов генератора синхроимпульсов соединены с первыми входами соответствующих (N-1) измерительных каналов, вторые входы всех нзмерительных каналов соединены с соответству- Q гпщими выходами многоканального гене- 9 ,ратора линейно изменяющегося напряжения, входная шина соединена с объединенными третьими входами всех измерительных каналов, г.эрвые выходы KOTOtHix подключены к первой группе входов многоканального решающего s блока, вторая группа входов которого | соединена с соответствующими вторыми выходами измерительных каналов. 00

1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для повышения точности измерения длительности и ряда других параметров одиночных и периодических импульсов в условиях действия помех.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измеритель длительности импульсов, содержащий в первом канале нелинейный пороговый элемент, соединенный с генератором линейно изменяющегося напряжения, выход которого подключен ко входу блока отношений, а во втором канале - управляемый ключ, соединенный с расширителем длительности (интегратором) импульсов, выход которого соединен с квадратором, который подключен ко второму входу блока отношений, к выходу блока отношений подключен указатель экстремума, соединен ньдй со входом счетчика времени, причем пороговый элемент дополнительно соединен с ключом и со счетчиком Г

Недостатком указанного устройства является значительное снижение точности измерения длительности импульса в условиях действия помех из-за неопределенности положения переднего фронта импульса.

Цель изобретения - повышение точности измерений в условиях действия помех при неизвестном положении переднего фронта измеряемого импульса. I

Поставленная цель достигается тем

что в измеритель длительности импульсов, содержащий генератор синхроимпульсов, первый выход которого соединен с первым входом первого измерительного канала и счетчик времени, введены многоканальный-генератор линейно изменяквдегося напряжения, (N-1) измерительных каналов и многоканальный решакмций блок, .первый и второй выходы которого подключены к первому ивторому входам счетчика времени соответственно, вход синхронизации которого подключен к первому управляющему выходу генератора синхроимпульсов, второй управляющий выход которого подключен к входу синхрнизации многоканального генератора линейно изменяющегося напряжения, (N-1) выходов генератора синхроимпульсов соединены с первыми входами соответствующих (N-1) ...измерительных каналов, вторые входы всех измерительных каналов соединены с соответствующими выходами многоканального генератора линейно изменяющегося напряжения, входная шина соединена с объединенными третьими входами все измерительных каналов, первые выходы которых подключены к первой группе входов многоканального решающего ..блока, вторая группа входов которого соединена соответствующими вторыми входами измерительных каналов.

Кроме того, каждый измерительный канал содержит последовательно единенные ключ, расширитель-импульсов и квадратор, выход которого, соединен с первым входом блока отношений, второй вход которого является вторым входом измерительного канала, выход блока отношений подключен к входам указателя экстремгма к пикового детектора, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами измерительного канала, первым и третьим входами которого являются первый и второй входы ключа соответственно.

На чертеже приведена блок-схема предложенного устройства.

Схема включает генератор 1 синхроимпульсов, который выполнен многоканальным, многоканальный-, генератор 2 линейно изменяющегося напряжения (глин), счетчик 3 времени, многоканальный реша1рщий блок 4, измерительные каналы 5.1-5.N ,/ каждый из которых содержит 6jioK б отнсяиений, указатель 7 экстремума, пиковый детектор 8, ключ 9, расширитель 10 импульсов и квадратор 11.

Устройство работает следующим образом.

На вход измерителя длительности поступает аддитивная смесь x(t) я S{t) + n(t) импульса прямоугольной формы S (t) и широкополосной помехи n(t). Рассмотрим обработку принятого сигнала в первом канале, так как обработка сигнала в стальных (N-1) каналах аналогична. Сигнал x(t) поступает на вход ключа 9, который открывается импульсом прямоугольной формы (скачком напряжения), вырабатываемого генератором 1 синхроимпульсов. Длительность импульса от генератора 1 превосходит максимально возможную длительность измеряемого импульса. Временные положения передних фронтов (, t) управляющих импульсов, подаваемых в соседние каналы системы обработки, различаются на интервал дискретизации At(t 1 At, t 0,1 ..., N-1). Однов еменно с выходов генератора 1 уп равляющие сигналы синхронизируют во времени генератор 2 и счетчик 3 времени. Счетчик 3 времени начинает отсчет с момента открывания первого канала. Расширитель 10 длительности импульсов представляет собой интегратор с большой постоянной времени интегрирования. После того, как открылся ключ 9, смесь сигнала и шума x(t) интегрируется (т.е. на выходе р свлирителя 10 образуется сигнал I |x(tW-t) ) и поступает на вход квад i ратора 11. С выхода квадратора 11 преобразованная смесь сигнал - помеха jK(t)t3 поступает на вход блока б отношений. Одновременно на второй вход блока 6 отношений с выхода генератора 2 поступает линейно изменяющййся сигнал, формируемый с .помощью сигнала с генератора 1 с длительностью, равной временному интервалу возможных значений измеряемой л длительности (т.е.Т-t, i 0, 1, N-1 ) . Блок б отнсмйений Лормирует сиг нал,- пропорциональный отношению .))(T-t;i), абсолютный максимум которого достигается в момент времени, соответствующий заднему фронту измеряемого импульса Действительно, как следует из теории потенциальной помехоустойчивости, временное, положение абсолютного максимума (T) соответствует оценке максимального правдоподобия заднего фронта измеряемого импульса. Если по меха отсутствует, то положение абсолютного максимума соответствует истинному значению заднего фронта сигнала S(t). Наибольший (по уровню) и абсолютных максимумов 1 , ( Т )} соответствует тому, каналу обработки, который открывается управляющим импульсом с генератора 1 с временным положением переднего фронта, наиболее близким к истинному временному положению переднего фронта измеряемого импульса. Однако при наличии широкополосной аддитивной помехи совпадение временных положений, сформированных в каналах обработки абсолютных максимумов напряжений, не имеет места. Поэтому для селекции выходного напряжения по амплитуде в каждый канал введен пиковый детектор. Пиковый детектор i-ro канала. (i - 1, N) выделяет абсолютный максимум М t сформированного выходного напряжения канала и уничтожает информацию в его временном положении. Далее решающий блок 4 по выходным напряжениям пиковых детекторов 8 каналов 5.1-5.N определяет номер канала, которому соответствует максимальное выходное напряжение. Затем решающий блок 4 подает на первый вход счетчика 3 времени синхроимпульс этого канала. В решающем блоке 4 осуществляется запоминание выходных напряжений указателей 7 каналов 5.1-5.N, временные местоположения которых соответствуют временным местоположениям абсолютных максимумов, сформированных в каналах обработки напряжений. Как только решающий блок 4 определит номер канала с наибольшим выходным напряжением, то на счетчик 3 времени поступает маркировочный синхроимпульс, указывающий номер этого канала. При поступлении этого импульса счетчик 3 изменяет время отсчета с момента открывания первого канала 5.1 на момент открывания канала с наибольшим выходным напряжением. При этом числа, соответствующие разностям между моментами времени открывания каналов обработки (начиная со второго) и моментом открывания первого канала, могут храниться в долговременной памяти счетчика 3. Указатель 7 эксТремума канала с наиболышм выходным ; напряжением выявляет положение абсолютного максимума М в интервале , t, и через решающий блок 4 на вход счетчика 3 подается соответствующий синхроимпьльс. Затем счетчик 3 производит временной отсчет положения абсолютного максимума М. Таким образом, путем измерения временного положения абсолютного максимума сигнала, сформированного в канале с наибольшим выходным напряжением, измеряется длительность импульсов прямоугольной (или близкой к ней). После того, как выявлен наибольший из абсолютных максимумов, сформированных в каналах, обработки напряжений, и по измеренному его временному положению определена длительность выход(1ого сигна5 , 10181 ла (с помощью блока 4 счетчика 3) генератор 1 в результате подачи оигнала со счётчика 3 прекращает генерацию импульсов, и ключи 9 снова запирают входы каналов обработки.г Использование многоканальной системы обработки в предложенном измерителе позволяет реализовать одновременное вычисление оценок максимального правдоподобия неизвестной ампли-.туды, временного положения переднего фронта (в решаккцем блоке 4) и длительностй изАЮряемого импульсного сигнала (а счетчике 3). При этом неизвестная амплитуда может изменяться в широком динамическом диапа-15 зрне. Операции совместного оцениванйя амплитуды и заднего фронта импульса являются оптимальными, а пе00реднего фронта - близкой к оптимальной. Это позволяет в максимальной степени подавить действие помех, Таким образом, устройство обеспечивает существенный выигрьии в точности измерения длительности импульса . при неизвестном переднем фронте в условиях действия помех, может быть использовано в радиотелеметрическнх системах с односторонней,ШИН, в асинтронных системах связи и др. и может быть реализовано с помощью стандартных блоков времяизмерительной аппаратуры. При этом реализация блока Отношений, экстрематора, решающего устройства, счетчика и. других блоков возможна как в аналоговом, так и в ци(овом вариантах.