Устройство для измерения длительности импульсов Советский патент 1986 года по МПК G04F10/00 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в радиотехнических устройствах для измерения длительности импульсов.

Цель изобретения - повьшение точности измерения длительности импульса, искаженного модулирующей помехой в условиях действия аддитивной поме хи.

На фиг, 1 представлена структурная схема уЬтрсяйства; на фиг, 2-11 - врепеиные диаграммы,, показывающие вид преобразований, которым подвергается искаженньш мультиплик ативной .помехой импульс при прохолщении через .элементы устройства для измерения длительности импульсов.

Устройство (фиг. 1) содержит управляемый ключ 1, порого1вый элемент 2, первый расширитель 3 длительности импульсов (интегратор)5 первый квадратор 4, блок 5 амплитудных отношений генератор 6 линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) блок 7 указателя экстремума, счетчик 8 импульсов переключатель 9, полосовой фильтр 10 . второй квадратор 11,, второй расширитель 12 длительности импульсов (интегратор), сумматор 13, усилитель- фазоинвертор 14, а также первую 15 и вторую 16 входные шины. Первая входная шина 15 соединена с входом управляющего ключа 15 выход которого соединен с входом полосового фильтра 10 и входом первого расшири еля 3 дли- тельиости импульсов, соединенного выходом с входом первого квадратора 4, выход которого сое,п;инен с первым входом блока 5, вторым входом соединенного с входом усилителя-фазоинвер- тора 14 и выходом ГЛИН 6, вход которого соединен с управляющим входом счетчика 8, входом управления управляющего ключа 1 и выходом порогового элемента 2, вход которого соединен через переключатель 9 с первой 15 и второй 16 входными шинами устройства Выход полосового фильтра 10 подключен к первому входу сумматора 13 через последовательно соединенные второй квадратор 11 и второй расширитель 12 длительности импульсов.Второй вход cyMMatopa 13 соединен с выходом блока 5, Выход усилителя-фазо- инвертора 14 подключен к третьему входу сумматора 13, выход которого через блок 7 указателя экстремума соединен с входом счетчика 8.

На фиг. 2 показан сигнал порогового элемента 2; на фиг, 3 - входной измеряемый импульс S(t); на фиг. 4 - сигнал на выходе первого расширителя

3 длительности импульсов; на фиг.5 - сигнал на выходе первого квадратора 4 (сплошная линия), сигнал на вьосоде ГЛИН 6 (пунктирная линия); на фиг.6 - сигнал на выходе блока 5 амплитудных

отношений; на фиг. 7 - сигнал на выходе второго квадратора 11; на фиг.8- сигнал на выходе второго расширителя 12 длительности импульсов; на фиг.9 - сигнал на выходе усилителя фазоинвертора 14; на фиг. 10 - сигнал на выходе сумматора 13; на фиг. 11 - сигнал на выходе блока 7 указателя экстре- мума.

Устройство работает следующим образом.

На первую входную шину 15 поступает аддитивная смесь

25

x(t)

S(t) + n(t)

видеоимпульса прямоугольной формы S(t) и широкополосной помехи n(t). Измеряемый импульс S(t) искажен паразитной амплитудной модуляцией так, что его можно описать формулой.

S(t)

и + l(t), о t ir

о

о

t t

о

где Ug .- амплитуда неискадсенной части импульса.

(t) - случайный закон амплитудной модуляции, .спектр мощности которого сосредоточен в диапазоне частот Г- Я Л

Форма сигнала S(t) условно на фиг. 3. ЕслИ уровень аддитивной помехи n(t) мал по сравнению с ожидаемой амплитудой сигнала, переключатель 9

устанавливается в положение I и.по-. роговый элемент 2 срабатывает от переднего фронта измеряемого импульса, вырабатывая при этом импульс прямоугольной формы, длительность которого превьш1ает возможные зйачения длительности измеряемого импульса t o . Если уровень аддитивной помехи n(t) значителен и велика вероятность ложного срабатывания порогового элемента

2, предусмотрена возможность использования синхроимпульса, соответствую щего переднему фронту измеряемого импульса. При этом переключатель 9 ус31251.

танавливается в положение II и пороговый элемент 2 срабатывает от синхроимпульса, поступающего по второй входной шине 16, Вырабатываемый пороговым элементом 2 импульс открывает j управляемьш ключ 1 и запускает счетчик 8. Входной сигнал через управляемый ключ 1 поступает на вход пер- . вого расширителя 3 длительности импульсов, который представляет собой 10 интегратор с большой постоянной времени, на выходе которого формируется сигнал (фиг. 4)

x,(t): j x(t)d t

Далее этот сигнал возводится в квадрат в первом квадраторе 4 (фиг.З выходной сигнал которого поступает на первьй вход блока 5. Одновремен- но на второй вход блока 5 поступает линейно изменяющийся сигнал Kj Т длительностью, превьшающей максимально возможную длительность измеряемого сигнала. При этом ГЛИН 6 запуска- ется передним фронтом импульса порогового элемента 2.

Одновременно с выхода управляющего ключа 1 входной сигнал поступает на вход полосового фильтра 10 с по- лосой пропускания, равной полосе

|- ; у 1, занимаемой спектром

мощности мультипликативной помехи, искажающей измеряемый импульс (2), который обеспечивает коэффициент передачи KJ. На выходе полосового фильтра 10 получают сигнал

1

x(t-t )

(X и sinat /2 , .40

21Г

nf

Jt

-со

который отличается от входного сигнала x(t) тем, что в нем подавлены все спектральные составляющие аддитивной помехи n(t), лежащие вне полосы частот

2 амплитуда .

изменена в К, раз. Далее сигнал K2(t) возводится в квадрат во втором квадраторе 11 (фиг. 7), с выхода которого сигнал поступает на вход второго расширителя 12 длительности импульсов, который представляет собой интегра- 55 тор с большой постоянной времени .-На выходе расширителя 12 формируется сигнал

016

(t) |x(t)c)t

j 0

5

Этот преобразованный входной сигнал поступает на первьй вход сумматора 13, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 5, а на третий вход сумматора 13 поступает сигнал с выхода усилителя-фазоин- вертора 14, имекяцего коэффициент усиления -Kj. На выходе блока 14 получают сигнал -KjKj t. На выходе сумматора 13 формируется сигнал, пропорциональный функции: Т

МСо)

+ xi(t)}t -К,К, Г

З) 20 ь- 25 зо

.40

t

45

.

Эта функция достигает наибольше-. го максимума в момент времени, соответствующий заднему фронту измеряемого импульса.

Елок 7 выявляет положение- абсолютного максимума выходного сигнала сумматора 13, а счетчик 8 производит временной отсчет положения абсолютного максимума сигнала M(T) (фиг. 10).

В момент появления заднего фронта запускающего импульса, вьфабатывае- мого пороговым элементом 2, управляемый ключ 1 закрывается, запирая вход измерительного устройства. Таким образом, путем измерения временного положения абсолютного максимума сформированного сигнала измеряется дли- тельность импульса S(t), искаженного паразитной амплитудной модуляцией.

Точность измерения длительности импульса, искаженного аддитивной и мультипликативной помехами, существенно зависит от выбора коэффициен тов К, KJ, KJ, определяющих режим работы ГЛИН 6, полосового фильтра 10, усилителя-фазоинвертора 14.

Анализ точности измерения длительности в предлагаемом устройстве путем применения методов теории потенгщаль- ной помехоустойчивости показал, что максимальная точность измерения длительности достигается при

q .

ц

K -d4l+q)

ГпК q

где К - коэффициент передачи полосового фильтра 10, выбирается в зависимости от конкретных условий работы таким образом, чтобы согласовать

динамические диапазоны входного сигнала и используемой элементной базы;

q - отношение спектра-пьных плотностей модулирующей (мультипликативной) и аддитивной помех.

средняя мощность аддитивной помехи в полосе частот Г-у V1 нимаемой мультипликативной помехой.

Формул-а изобретения

Устройство для измерения длительности импульсов J содержащее первую входную шийу, соединенную с первым входом блока амплитудных отношений через последовательно соединенные управляемый ключ, первьй расширитель длительности импульсов и первый квадратор, второй вход блока амплитудных отношений соединен с выходом генера- -тора линейно изменяющегося напряжения, вход которого соединен соответственно с входом управления управляю щего ключа, управляющим входом счет

чика времени и выходом порогового элемента, вход которого через переключатель соединен с первой входной

j тиной и второй входной шиной соответственно, а выход блока указателя экстремума соединен с входом счетчика импульсов, отличающее- с я тем, что, с целью повьш1ения точ10 ности измерения длительности импульса, искаженного модулирующей помехой в условиях действия аддитивной помехи, в него введены усилитель-фазоин- вертор и последовательно соединенные

fS полосовой фильтр,второй квадратор,второй расширитель длительности импульсов и сумматор 5второй вход которого сое-, динен с выходом усилителя-фазоинвер- тора, вход которого соединен с выхо20 дом генератора линейно изменяющегося напряжения, вход полосового фильтра соединен с выходом управляющего ключа, третий вход сумматора соединен с, выходом блока амплитудных отношений, 75 а выход сумматора подключен к входу блока указателя экстремума.

(pus, 2

Tff

ЭД

фч&. 3

x,rr)

Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в радиотехнических устройствах для измерения длительности импульсов. Целью изобретения является по- вьппение точности измерения длительности импульса, искаженного модулирующей помехой в условиях аддитивной помехи. В устройство, содержащее блок 5 амплитудных отнощений, управляемый ключ 1, расширитель 3 длительности импульсов (интегратор), квадратор 4, генератор 6 линейно изменяющегося напряжения, счетчик 8,импульсов, пороговый элемент 2, блок .7 указателя экстремума, входные шины 15, 16 для достижения цели введены усилитель-фаз оинвертор 14, полосовой фильтр 10, квадратор 11, расширитель 12 длительности и myльcoв (интегратор), сумматор 13. Путем измерения временного положения абсолютного максимума сформированного сигнала измеряется длительность импульса S(t), искаженного паразитной амплитудной модуляцией. Точность измере- tg ния длительности импульса, искаженно- го аддитивной и мультипликативной / помехами, существенно зависит от трех коэффициентов, определяющих режим i работы блоков 6, 10 и 14. Выбор ко- 2 эффициентов осуществляется путем применения методов теории потенциаль ной помехоустойчивости. 11 ил.

xfrr)

(pus. 5

x ff}

fff T

гЮ

.$

ToТ

фиг.

з{Т)

Фае. 8

Редактор Л.Пчелинская

Составитель Во Котов Техред Н.Бонкало

Заказ 4408/43Тираж 398Подписное

ВМШПИ Государственнсго комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

cpws.

фае. ff

(а

-Г

Корректор Л. Пилип.енко,