Устройство для измерения временного положения импульсов Советский патент 1987 года по МПК G04F10/00 

113579

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано 3 радиотехнических устройствах измерения временных положений импуль- j- сов.

Целью изобретения является повышение точности измерения временного положения импульса относительно мо мента замыкания входной клеммы, иска- ю женного модулирующей помехой в условиях действия аддитивного широкополосного шума.

На фиг. 1 представлена структур- ная схема устройства для измерения 15 временного положения импульсов; на фиг. 2-5 - временные диаграммы.

Устройство для измерения временного положения импульсов содержит полосовой фильтр 1, усилитель 2, 20

квадратор 3, сумматор 4, интегратор 5, блок 6 вычитания, линию 7 задержки, указатель 8 экстремума, счетчик 9 времени.

Входная клемма устройства соедине- 25 на соответственно с входом полосового фильтра 1 и входом усилителя 2, выход полосового фильтра 1 через квадратор 3 соединен с первым входом сумматора 4, второй вход которого 30 соединен с выходом усилителя 2, вы- ход сумматора 4 соединен с входом интегратора 5, выход которого соединен с первым входом блока б вычитания и входом линии 7 задержки, выход-35 которой соединен с вторым входом блока 6 вычитания, выход которого через казатель 8 экстремума соединен со счетчиком 9 времени. Интегратор 5, блок 6 вычитания и линия 7 задержки 40 образуют согласованный фильтр.

Устройство работает следующим обазом,

. При замыкании входной клеммы на ходы полосового фильтра 1 и усилите- 45 я 2 поступает аддитивная смесь x(t) S()+n(t) импульса S(t-{)р)и широополосного шума n(t) и одновременно включается счетчик 9 времени. Имульс S(t- 1 ) , временное положение gQ d которого необходимо измерить, искажен модулирующей помехой так, что его можно описать формулой

-U,4.(t), 0.t,; , .

О, , , 55 где и амплитуда неискаженной части ш-шульса;

(t) - модулирующая помеха, обладающая спектром мощности,

S(t)- (

112

сосредоточен1 ым в диапазоне

частот t ; 51 /2 . Через входную клемму аддитивная смесь x(t) поступает на входы полосового фильтра 1 и усилителя 2. Полосовой фильтр I имеет полосу пропускания -Я/2 ; Q /2 и коэффициент передачи в этой полосе К. В результате на выходе полосового фильтра 1 снимается сигнал

,;x(t-t ) dt .(2 J

При этом сигнал на выходе полосо- во го фильтра I отличается от входной смеси x(t) импульса и аддитивного широкополосного шума n.(t) лишь тем, что в сигнале на выходе полосового фильтра 1 подавлены все.спектральные составляющие шума n(t), лежащие вне полосы частот -Й/2 ; 51/2J, и амплитуда изменена в К раз. Усилитель 2 имеет коэффициент усиления К и на его выходе снимается сигнал x(t} (t) (фиг. 2). Сигнал с выхода усилителя 2 в сумматоре 4 суммируется с выходным сигналом квадратора 3 (фиг, 3), в результате чего формируется сигнал (фиг. 4)

(t)x,(t)+x(t), (3) который поступает на вход согласованного фильтра (интегратор 5, блок 6 и линия 7 задержки) для прямоугольного .импульса длительностью И. Формируемый согласованнным фильтром сигнал (вьосод блока 6 вычитания)

Z(,-t(t-,

(4)

при отсутствии аддитивного широкополосного шума достигает наибольшего максимума в момент времени (фиг. 5). Указатель 8 экстремума выявляет положение наибольшего максимума выходного сигнала согласованного . фильтра Z(1), а счетчик 9 времени производит его временной отсчет и размьгкает входную клемму, после чего устройство готово к след})Тощему циклу измерения. Таким образом, временной отсчет положения наибольшего- максимума Z(l ) при отсутствии аддитивного широкополосного шума ) с точносределяет временное положение искаженного модулирующей помехой импульса. Наличие аддитивного широкополосного шума n(t) приводит к смещению положения наибольшего максимума Z( C) относительно точки f +() и вызывает

и н

случайные ошибки измерения.

При этом точность измерения существенно зависит от выбора коэффициентов К и К, , определяющих режимы работы полосового фильтра 1 и усили- теля 2, Максимальная точность измерения временного положения импульса достигается, когда , где q - отношение спектральных плотностей модулирующей помехи и аддитивно- го широкополосного шума n(t), а величина К, выбирается в зависимости от конкретных условий работы измерителя таким образом, чтобы согласовать динамические диапазоны входного сиг- нала x(t) и используемых типовых блоков .

Сигнал Z(f) в устройстве при от

сутствии аддитивного широкополосного шума всегда достигает максимума в точке . Влияние модулирующей помехи (-t) сказывается лишь на крутизне мaкcи мa Z( L). Наличие аддитивного широкополосного шума приводит к смещению положения максимума Z( с) относительно точки появлению ошибок измерения. Величина этих ошибок зависит от соотношения мощностей аддитивного широкополое- ного шума, модулирующей помехи и неискаженной части импульса. Чем больше отношение мощности аддитивного широкополосного шума к мощности неискаженной части импульса, тем больше может быть смещение положения максимума Z(C) относительно точки 2jj+ С . При увеличении отношения мощности модулирующей помехи к мощное- ти неискаженной части импульса уменьшается крутизна максимума Z(i;) и ухудшается точность его фиксации.

с

J

O 15 0

Для повышения точности фиксации в устройстве для формирования максимума Z( 2 ) используется как энергия неискаженной части импульса, так и энергия модулирующей помехи. Наличие выигрыша в точности подтверждается результатами теоретического анализа точности измерений временного положения импульса и описывается формулой

. V. (2+q))

d

где V

5

5

0

п

./P.

(l+qPj+q(-lHl+(l+ci) и V - средние квадраты ошибок измерений в известном и предлагаемом устройствах соответственно; отношение мощности Р, ига1ульса, искаженного модулирующей помехой, к мощности Р, неискажено

НОЙ части импульса. Формула изобретения

Устройство для измерения временного положения импульсов, содержащее входную клемму, усилитель, интегратор, линию задержки, блок вычитания, указатель экстремума, счетчик времени, вход которого через указатель экстремума соединен с выходом блока вычитания, первый вход которого соединен с выходом интегратора и входом линии задержки, выход которой соеди- нен с вторым входом блока вычитания, вход усилителя соединен с бходной клеммой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения временного положения импульса относительно момента замыкания входной клеммы, в него введены последовательно соединенные полосовой фильтр, квадратор и сумматор, второй вход которого соединен с выходом усилителя, выход сумматора соединен с входом интегратора, а вход полосового фильтра соединен с входной клеммой.

io

Фиг. 2

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной технике, а также в системах сбора и обработки данных. Целью изобретения является повышение точности измерения временного положения им-. пульса относительно момента - ния входной клеммы, искаженного модулирующей помехой в условиях действия аддитивного широкополосного шума. Для достижения этой цели в устройство дополнительно введены полосовой фильтр 1, квадратор 3 и сумматор 4. Кроме того, устройство содержит усилитель 2, интегратор 5, блок 6 вычитания, линию 7 задержки, указатель 8 экстремума, счетчик 9 времени. В предложенном устройстве для повьше- ния точности фиксации максимума увеличения отношения мощности модулирую-, щей помехи к мощности неискаженной части импульса используется как энергия этой части импульса, так и энергия модулирующей помехи. Работа устройства поясняется временными диаграммами, приведенными в описании изобретения. 5 ил. СА: ел со «1 . }

Гп1-Г,, t

fpU2.3

зИ}

io

lo-2 iu Т

Составитель В. Котов Редактор И. Шулла Техред М.Дидык

Заказ 5996/47 .Тираж 371Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Корректор С. Шекмар