Преобразователь начальной амплитуды радиосигналов в интервал времени Советский патент 1984 года по МПК H03K13/20 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в радиотехнике при измерении амплитуды свободных колебаний контура, . Известен преобразователь амплитуды радиосигналов в интервал времени, содержащий входной переключатель, элемент сравнения, блок управления, интегратор, резисторы интегрируюпщх цепей, источники постоянного напряжения П Недостатками известного устройства являются низкая точность преобразования и невысокое быстродействие. Наиболее близким по технической суящости к предлагаемому является преобразователь амплитуды радиосигна лов В интервалы времени, содержащий последовательно соединенные блок зарцда и элемент сравнения, блок выделения целого полупериода, накопитель ный конденсатор и блок разряда, первьй вход которого соединен с выходом блока заряда и .накопителЫ1Ь1М конденсатором, первь й вход блока заряда соединен с сигнгшьным входом устройства и с первь входом блока выделения целого полупериода, выход послед него подключен к второму входу блока заряда 2 . Недостатком известного устройства является низкая точность преобразования, обусловленная зависимостью по грешности преобразования от фазы входного сигнала, Покажем это.. Отклик колебательното контура с резонансной частотой и затуханием об после окончания радио импульса к моменту времени в общем виде может быть представлен u(t)iion- Sin(a)t-(f) (I) где UQ и 1) - соответственно начальны амплитуда и Лаза свобод ных колебаний контура. При линейном заряде накопительног конденсатора первой целой положитель ной полуволной сигнала (1) напряжение на нем к концу заряда достигает величины-oLt , ,,.. (2) 5;il(,COo-Cpl(it, где и - параметр заряда накопительного конденсатора; t - момент нуль-перехода сигнала (I) с положительной производной,причем t.tf/Ug, Преобразование и вычисление интеграла приводят выражение (2) к виду , где АС - постоянная величина, независящая от tf и равная 1 -((Из выражения (3) следует, что -погрешность преобразования начальной амплитуды свободных колебаний контура зависит от начальной фазы сигнала, причкм с уменьшением добротности контура 0 - эта погрешность возрастает, Для контуров средней добротности Q 30-50 погрешность составляет 5-10% и не позволяет измерить начальную амплитуду свободных колебаний контура с более высокой точностью независимо от фазы этих колебаний.. Цель изобретения - повьппение точности преобразования начальной амплитуды свободных колебаний контура в интервал времени. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь начальной амплитуды радиосигналов в интервал времени, содержащий последовательно соелинениые блок заряда и элемент сравнения, блок выделения целого полупериода, накопительный конденсатор и блок разряда, первьш вход которого соединен с выходом блока заряда и накопительным конденсатором, первый вход блока заряда соединен с сигнальным входом устройства и с первьм входом блока выделения целого полу- . периода, выход последнего подключен к второму входу блока заряда, введеifti последовательно соединенные формирователь импульсов и элемент совпадения, а также резистор и ключ, вход которого соединен с вторым выходом формирователя импульсов, вход последнего подключен к второму входу блока выделения целого полупериода и к входу синхронизации устройства, выход элемента сравнения соединен с вторым входом элемента совпадения, первьш вход которого подключен к второму входу блока разряда, причем параллельно накопительному конденсатору включена цепочка последовательно соединенных резистора и ключа.

310

На фиг..1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, характеризующие работу устройства.

Преобразователь начальной амплитуды радиосигналов в интервал времени содержит подключенные к сигнальному входу устройства последовательно соединенные блок 1 заряда, элемент 2 сравнения, второй вход которого подключен к нулевой шине, элемент 3 совпадения , выход которого является выходом устройства, а к входу синхронизации подключен второй вход блока

4выделения целого полупериода, выход которого подключен к второму входу блока 1 заряда, а первый вход блока 4 подключен к сигнальному входу устройства, к выходу блока 1 заряда подключены накопительный коденсатор

5и последовательно соединенные резистор 6 и ключ 7, вход которого соединен с вторым выходом формирователя 8 импульсов, вход последнего подключен к входу синхронизлции, а первый вход формирователя 8 импульсов подключен к второму входу блока 9 разряда и второму входу элемента 3 совпадения.

Преобразователь начальной амплитуды радиоимпульсов в интервал времени работает следующим образом.

На первые входы элемента I заряда и блока 4 вьщеления целого полупериода поступает сигнал (l). На вход синх ронизации поступает сигнал, соответствующий моменту окончания воздействия радиоимпульса на колебательный контур (т.е. моменту начала существования в контуре только свободных колебаний). Блок 4 выделения целого полупериода формирует импульс, совпадающий во времени с первым после окончания импульса синхронизации целым положительным полупериодом измерительного сигнала. Этот импульс поступает на второй вход элемента 1 заряда, разрешая заряд накопительного конденсатора 5 для положительных значений сигнала (l). Причем за время, равное половине периода сигнала (1) накопительный конденсатор 5 зарядится до величины, определяемой выраж.ением (3).

Начиная с момента t окончания заряда накопительного конденсатора 5,

равного t2 ,t7/oJo, ко354

пительный конденсатор 5 начинав рТз- ряжаться через последовательно соединенные резистор 6 и замкнутый ключ l 7, управляемый формирователем 8 импульсов, с постоянной времени ь до момента времени t/,, равного, напримерi

31 ЧВыбор момента t определяется тем,

чтобы к этому моменту успел закончиться один целый положительный полупериод сигнала (1) при любом значении фазы« t Напряжение на конденсаторе 5 к моменту времени t достигает величины .1/л

U,U, (5) где ut - время экспоненциального разряда конденсатора 5 и равно 27-q)

, iul tj-tj w7 (6)

Выражение (5) с учетом выражений (З) и (б) принимает окончательный вид

(7)

Из выражения (7) следует, что при выполнении условия о -х- можно добиться независимости величины заряда накопительного конденсатора от фазы свободного колебания к определенному моменту времени t,,, в результате чего повьшается точность преобразоваггая . амплитуда колебания - величина заряда конденсатора.

Начиная с момента времени tj после окончания импульса с выхода формирователя 8 импульсов, размыкается ключ 7, а разрешающее напряжение с выхода формирователя 8 импульсов поступает на второй вход блока 9 разряда и первый вход элемента 3 совпадения. При этом накопительный конденсатор 5 линеййо разряжается до нуля, причем На выходе элемента 2 сравнения будет формироваться сигнал до момента достижения напряжением на конден- саторе 5 нулевого уровня. Этот сигнал поступает на BTOpoii вход элемента 3 совпадения, на выходе которого формируется импульс, KOTopbrti начинается с момента ta и оканчивается при достижении напряжения на конденсаторе 5 нулевого уровня. Так как в течение этого периода времени конденсатор 5 линейно разряжается до нуля от, величины, описьгеаемой выражением (7), то и время этого разряда будет также линейно зависеть от начальной амплитуды свободных колебаний при любой их начальной фазе. В результате этого повышается точность преобразования начальной амплитуды свободных колебаний в интервал времени. На фиг. 2 представлены эпюры напряхёний в характерных точках устройства, где в соответствии с изложеннь М приняты следующие обозначения: эпюра напряжения на сигнальном входе устройства н характеризует свободное колебание на выходе резонансного контура; В)(7,5д9 - эпюры напряжений на входах, соответственно ключа 7 и блока 9; Вых. - Вых. 4 - эпюры напряжений на выходах, соответственно, блока 1, элемента 2, элемента 3 и блока 4. Таким образом введение в преобразователь начальной амплитуды радиосигналов в интервал времени формирователя импульсов, элемента совпадения, резистора и ключа позволяет между зарядом и линейным разрядом накопительного конденсатора осуществлять .экспонендиальньй разряд этого конденсатора до определенного момента времени с постоянной разряда, равной постоянной времени контура. Это позволяет уменьшить зависимость преобразования начальной амплитуды в интервал времени от фазы колебаний, что в конечном счете повышает точность этого преобразования. В реальных условиях не удается добиться точного выполнения соотношенияi 1/об. Однако даже при отклонении С от номинального- значения на 10%, что достаточно легко выполнить, погретность преобразования начальной амплитуды радиосигналов в интервал времени на порядок меньше, чем в базовом объекте и прототипе.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАЧАЛЬНОЙ АМПЛИТУДЫ РАДИОСИГНАЛОВ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ, содержащий последовательно соедиттЕнпые блок заряда и элемент сравнения, блок выделения целого полупериода, накопительный конденсатор и блок разряда, первый вход которого соединен с выходом блока заряда и -bllH- jj i - -n ; .5 . ,. „ i3 ;-;i;,;l.r v; . V ijMt.iiiOTCitA копительным конденсатором, первый вход блока заряда соединен с сигналь-. ным входом устройства и с первым входом блока выделения целого полупериода, выход последнего подключен к второму входу блока заряда., о т л и - . чающийся тем, что, с целью повышения точности в него введены последовательно соединенные формирователь импульсов и элемент совпадения, а также резистор и ключ, вход которого соединен с вторым выходом формирователя импульсов, вход послед него подключен к второму входу блока выделения целого полупериода и к 9 входу синхронизации устройства, выход элемента сравнения соединен с вторым входом элемента совпадения, первый вход которого подключен к второму входу блока разряда, причем параллельно накопительному конденсатору включена цепочка последовательно соединенных резистора и ключа.

дых. 1

ti

BblK.i

и t

t t

t3