Измеритель длительности одиночных радиоимпульсов Советский патент 1986 года по МПК G01R29/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в аппаратуре, работающей в условиях априорной неопределенности о несущей частоте и амплитуде радиоимпульсов (РИ) и в условиях, когда диапазон измеряемых длительностей РИ составляет несколько порядков.

Цель изобретения - увеличение быстродействия и пропускной способности измерителя длительности одиночных радиоимпульсов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема измерителядлительности одиночных радиоимпульсов, содержащего полосовой фильтр 1, детектор 2, масштабные усилители 3.1-З.п, фильтры 4.1-4.П нижних частот, ключи 5.1-5.П, пороговые блоки 6.1-б.п, пиковые детекторы 7.1-7.П со сбросом амплитудные компараторы 8,1-8.п, аналоговые ключи 9.1-9.П, блок 10 формирования импульсов считывания и сброса, блок 11 вьщеления двух наибольших из входных напряжений, запоминающий 12 и решающий 13 блоки.

На фиг. 2 представлен пример возможной реализации амплитудного компаратора, который содержит транзистор 14, диод 15, резистор 16, интегральный компаратор 17 напряжений.

На фиг. 3 представлена функциональная схема блока формирования импульсов считывания и сброса, которая содержит логический п-входной элемент 35

ИЛИ 18, дифференцирующую цепь 19, одновибратор 20, дифференцирующую цепь 21, одновибратор 22.

На фиг. 4 представлены временные диаграммы напряжений в характерных точках на выходах функциональных узлов и функциональной схемы устройства, поясняющие его принцип действия и дающие наглядное представление о получаемом положительном эффекте.

На фиг. 5 изображены временные диаграммы, поясняющие принцип формирования импульсов считывания и сброса в блоке 10 формирования импуль.сов считьшания и сброса.

В устройстве (фиг. 1) вход фильтра 1 является входом, а выход через детектор 2 подсоединен к входам усилителей 3.1-З.п, объединенным между собой, выход каждого усилителя 31 подсоединен через 1-й фильтр 4.1 к входу соответствующего ключа5.1, сигнальньм входом соответствующих

блоков 6.1, детекторов 7.1 - к инверсному входу соответствующего компаратора 8.1, выходы всех ключей 5.15.П соединены с землей, а управляющие входы соединены между собой и подключены к пине Сброс, являющейся первым выходом блока 10, к этой же щине подключены все управляющие входы детекторов 7.1-7.П, управляющие входы блоков 6.1-б.п подключены к шине, на которую подается пороговое напряжение U, выход каждого блока 6.1 соединен с входом стробирования соответствующего детек5тора 7.1, выход которого непосредственно подключен к прямому входу соответствующего компаратора 8.1 и к сигнальному входу ключа 9.1, выходы ключей 9.1-9.П соединены с соответ-

0 ствующими входами блока 10, управляюпше входы ключей 9.1-9.П подключены к пине считывания, являкицейся вторым выходом блока 10, а их выходы подключены к соответствующим входам

5 блока 11, первый и второй выходы которого соединены с соответствунщими первым и вторым входами блока 13, а . третий и четвертый выходы - с первым

и вторым входами блока 12, пе15вый и

0 второй выходы блока 12 подключены соответственно к третьему и четвертому входам блока 13, на выходе которого формируется результат оценки длительности радиоимпульса. На базу.

го ключа, подается импульс сброса с пшны Сброс от блока 10.Нормально на этой щине должно быть напряжение, запирающее транзисторы, а во время действия импульса сброса - отпирающее,ij

В качестве амплитудных компараторов можно применить, например, интегральный компаратор, включенный, например, по схеме (фиг. 2), где транзистор 14 вместе с диодом 15 и резистором 16 образуют эмиттерный повторитель, обеспечивающий смещенное на AU(, по отношению к входу изменение.

напряжения на входе интегрального компаратора. Это необходимо, чтобы предотвратить ложные срабатывания компаратора 8.1-8.П при равных или мало отличающихся входных напряжениях. Величину flU следует выбирать порядка десятых долей вольта. Первый и второй входы (фиг. 2) являются инверсным и прямым входами компаратора являющуюся управлякядим входом тако8.i соответственно, выход - выходом компаратора B.i. Блок 10 формирования импульсов считывания и сброса может быть выполнен, например, как на фиг. 3. Он содержит п-входовой логический элемент ИЛИ 18, входы которого связаны с соответствующими выходами компаратора 8.1-8,п, а выход через дифферен цирующую цепь 19 подключен к входу одновибратора 20, выход которого является первым выходом Сброс блока 10 и подключен также через дифференцирующую цепь 21 к входу одновибратора 22, выход которого является вторым входом Считывания блока 10 Измеритель одиночных радиоимпульсов работает следующим образом. Входной радиоимпульс, отселектированный по радиочастоте фильтром 1 и продетёктированный детектором 2, поступает одновременно на входы усилителей 3.1-З.п всех п каналов обработки, имеющих коэффициенты усиления где К, - коэффициент усиления усилителя 3.1, величина которого не имеет принципиального значения и может быт принята равной единице; К f|/fj - коэффициент, определяемый отноше нием частот среза ; и f 1 смежных фильтров 4.i и 4.(i + 1),которые выбираются в соответствии с соотношением f. К . 1 1 -и мин гпакс - частота среза ФНЧ согласованного с минимальной длит-ельностью импульса и мин i - номер канала. В каждом канале после усиления в усилителе 3.1 видеоимпульсы проходят фильтр 4.1 и поступают на сигнальный вход блока 6.1. При этом ключ 5.1 заперт и не влияет на работу канала. Припревышении сигналом на выходе фильтра 4.1 порогового уровня U (фиг. 4), подаваемого на управляю щий вхо;; блока 6.1, последний срабатывает и на его выходе появляется прямоугольный импульс Строб, длительность которого равна времени нахождения блока 6.1 в сработавшем состоянии. Этот импульс, поступая н.а стробирующий вход детектора 7.1, разрешает измерение этим детектором уровня сигнала на выходе 1-го фильтра, соединенного выходом с сигнальным входом детектора 7.1. Напряжение на выходе детектора 7.1 повторяет напряжение на выходе фильтра 4.1 в процессе его нарастания и фиксирует максимальное его значение g пределах строба (момент t на фиг. 4). В зтот момент времени tj, совпадающий с моментом окончания входного импульса, напряжения на выходах всех детекторов 7.1-7.П достигают значений, необходимых для выполнения последующих операций по оценке длительности импульса . Определение момента времени t начала выполнения этих операций осуществляется амплитудными компараторами 8.1-8.П, которые срабатывают при достижении на их входах обратной разности напряженийди ди (фиг. 4). Эта разность напряжений возникает и быстро нарастает вследствие того, что напряжение на выходе детекторов 7.1-7.П после момента времени t остается неизменным, в то время как на выходе фильтров 4.1-4.П напряжение уменьшается . Величина ди. невелика и определяется требуемой помехоустойчивостью компаратор.ов 8.1-8.п. Вследствие разной скорости убывания напряжения на выходах фильтров 4.1 моменты срабатывания компараторов 8.1,. не совпадают, но все они находятся после момента tjокончания имйульса. Поэтому выходы всех компараторов 8.1 объединяются в блоке 10 п-входовых элементов ИЛИ 18 (фиг. 3), на выходе которого формируется прямоугольный импульс, передний фронт которого совпадает с наиболее ранним моментом (фиг. 5). В этот момент времени дифференцирукяцая цепь 19 (фиг. 3) формирует короткий импульс, которым запускается одновибратор 20, вь1рабатываюш;ий на выходе импульс с длительностью t. . Выход одновибратора 20 является вторым выходом блока 10 (фиг. 1) и подключен к шине Считывание. Импульс на шине Считывание отпирает аналоговые ключи 9 на время t,; , достаточное для выполнения логических и арифметических операций в блоках 11, 12 и 13. Через ключи 9.1-9.П напряжения с выходом детекторов 7,1-7т поступают на соответствукнцие входы блока 11, где осуществляется их вза(имное сравнение и выделение двух наибольших из них U и U . Эти напряжения, появляясь на выходах блока 10, поступают на соответствующие входы блока 13. Одновременно с этим на третьем и четвертом выходах блока 10 формируются сигналы, которые, поступая на первый и второй входы блока 12, считывают из него и направляют на его первый и второй выходы напряжения, соответствующие коэффициентам (., и и . Эти напряжения, поступая на третий и четвертый блока 13, участвуют в выполнении арифметической операции по выработке оценки длительности импульса в соответствии с алгоритмом, обоснова ным в прототипе: :°trAОдновременно с появлением импуль са на шине Считывание он поступает на вход дифференцирующей цепи 19 (фиг. 3), на выходе которой формиру ется короткий импульс, совпадающий с задним фронтом импульса считыва- ния. Он запускает одновибратор 20, выход которого является первым выхо дом блока 10 (фиг. 1) и подключен к шине Сброс. Появлякяцийся на это шине импульс, длительностью t , по тупает одновременно на входы всех шючeй 5.i и отпирает их,шунтируя на землю выходы всех фильтров 4.1 и обеспечивая этим быстрый разряд нак пительных элементов фильтров 4.1-4. Одновременно этим же импульсом сбра сываются )напряжения с выходом пиковых детекторов 7.1-7.п. Длительност импульса сброса должна быть до таточной для разряда накопительных элементов в фильтрах 4.1 и детекторак 7.1. По окончании импульса сброса (мо мент t на фиг. 4а) завершается цикл однократного измерения t , начавшийся в момент t поступления импульса- на вход измерителя.

Формула изобретения

Измеритель длительности одиночных радиоимпульсов, содержащий последовательно соединенные полосовой фильтр, вход которого является входом устройства, и детектор, подключенные параллельно к выходу детектора индентичные по структуре п каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные масштабный усилитель, фильтр нижних частот, пороговый блок, пиковый детектор со сбросом, сигнальный вход которогосоединен с выходом фильтра нижних частот, а вход стробирования соединен с выходом порогового блока, и аналогичный ключ, а также единые для всех каналов решающий блок, запоминающий блок и блок вьщеления двух наибольших из входных напряжений, входы которого соединены с выходами аналоговых ключей п каналов, первый и второй выходы соединены с первым и вторым входами решающего блока, третий и четвертый выходы соединены с первым и вторым входами запоминающего блока, первый и второй выходы которого соединены с третьим и четвертым входами решающего блока, выход которого является выходом измерителя, а также блок формирования импульсов считывания и сброса, первым выходо 1 соединенный через шину Сброс с входами управления канальных пиковых детекторов со сбросом, а вторым выходом соединенный через шину считывания с входами управления аналоговых ключей каналов, о т л ичающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и пропускной способности измерителя, в каждый из п каналов введены амплитудный компаратор и ключ, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот этого канала, выход ключа соединен с общей шиной, а вход управ-, ления соединен с первым выходом блока формирования импульсов считывания и сброса, инверсный вход амплитудного компаратора подключен к выходу фильтра нижних частот этого канала, прямой вход подключен к выходу пикового детектора со сбросом этого канала, а выходы всех амплитудных компараторов соединены с входами блока формирования импульсов считывания и сброса,

1

Фиг. 2

Изобретение относится к измерительной технике. Может быть использовано в аппаратуре, работающей в условиях априорной неопределенности о несущей частоте и амплитуде радиоимпульсов. Целью изобретения является повышение быстродействия и пропускной способности измерителя длительности одиночных радиоимпульсов. Устройство содержит полосовой фильтр 1, детектор 2, п идентичных каналов и единые для них решающий блок 13, запоминающий блок 12, блок 11 вьаделения двух наибольших из входных напряжений, блок 10 формирования импульсов считывания и сбора. Каналы содержат: магнитные усилители 3.1З.п, фильтры 4.1-4.П нижних частот, пороговые блоки 6.1-б.п, пиковые детекторы 7.1-7.П со сбросом, аналоговые ключи 9.1-9.п. Введение в каждый из каналов амплитудного компаратора 8.1 (i 1, ...,п) и ключа 5, Л образование новых функциональных свя С зей позволило достичь поставленную цель. 5 ил.

И

1В

19

k

in

tit ts

tu3fil

Ни

tef

Фиг. 5