Управляемая линия задержки Советский патент 1988 года по МПК H03H7/30 H03H9/30 

Podft ee SetuecrSo

-6

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах формирования и обработки информации, в измерительной технике. Цель изобретения - повышение: быстродействия. Устройство содержит программный блок 1, источник 2 информационных сигналов, генератор 3 вспомогательных импульсов, высокочастотный ключ 4, резонансные контуры 5, 6, приемник 7, сумматор 8. Введение высокочастотного ключа, сумматора, дополнительного параллельного резонансного контура позволяет повысить быстродействие. 2 ил. С S (Л

Твшвд -Г

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах формирования и обработки информации, в измерительной технике. г

Цель изобретения - повышение быстродействия.

На фиг. 1 приведена блок-схема управляемой линии задержки; на фиг. 2 - временные диаграммы работы. JQ

Управляемая линия задержки состоит из программного блока 1, источника 2 информационных сигналов, выход которого объединен с выходом генера- j тора 3 вспомогательных импульсовj а вход последнего соединен с выходом

программного блока 1, высокочастотного ключа 4, резонансных контуров 5 и 6, один вывод первого резонансного jO контура соединен с. входом приемника 7 другой вывод с общим проводомJси1 - нальный вход высокочастотного ключа ; подключен к выходам источника 2 информационных сигналов и генератора 3 25 вспомогательных импульсов, первый сигнальный выход - к точке соединени: вывода резонансного контура 5 и ахода

Приемника 7, второй сигнальный выход- к выводу дополнительного резонансного :|Q контура 6, другой вывод которого соединен с общим приводом и к первому дополнительному входу приемника 7 а первый и второй входы управления вы- сокочастотного ключа 4 подключены соответственно к первому и второму дополнительным выходам программного блока 1, выход которого соединен с вторым дополнительным входом источника 2 информационных сигналов,, третий и четвертый дополнительные ВЬЕХОДЫ программного блока 1 подключены соответственно к второму и третьему дополнительным входам приемника 7 р первый дополнительный вход программного блока 1 5 первьш дополнительньа1 вход источника 2 информационных сигналов и дополнительный вход генератора 3 вспомогательных импульсов объединекь и являются входом синхронизации yri35

50

равляемой линии задержкиj, второй до- полнительньш вход программного блока 1 соединен ,с объединенными между собой дополнительными выходами источника 2 информационнь Х сигналов и генератора 3 вспомогательньЕх импульсов, сумматор 8, через который первьш и второй выходы приемника 7 соединены с выходом управляемой линии задержки.

5

0

5

Резонансный контур 5 и дополнительный резонансный контур 6 пред- ставпяет собой RC-контура.

Рабочее вещество управляемой линии задержки является общим сердечником для катушек индуктивности обоих резонансных контуров. Рабочее вещество представляет собой поликристалли ческий ферромагнетик, обладающий эффектом ядерного спинового эха и характеризующийся наличием конечного временя продольной к поперечной релаксации (cooi аатственно Т и Т. ) «

Катушка индуктивности дополнительного резонансного контура 6 охватывает катушку индуктивности резонансно- го контура 5 и расположена ортогонально поатедней. Оба резонансных контура настроены на центральную частоту линии поглощения рабочего веще ства управляемой линии задержки.

Программный блок 1 вырабатывает высокочастотное синусоидальное капрй- жение, частота которого равна центральной частоте линии поглощения ра бочего веществау. оно служит для формирования радиои1 1пульсов и поступает на выход программного блока 1; две последовательности видеоимпульсов типа меандр для управления высокочастотным ключом 4j которые поступают на первый и второй дополнительные выходы программного блока 1| строб-ям- пульсы для запирания -приемнкка 7 на время поступления на рабочее вещество информащюнных сигналов и гательных кьшульсов, строб-импульсы поступают на треогий и четвертый дополнительные выходы программного бло - ка 1.

Источник 2 информационных сигналов вырабатьшает информационные радиоимпульсы, подлежащие yпpaвляe юй задержкеf частота заполне1шя которых равна центральной частоте линии поглощения рабочего вещества, они по ступают на выход источни ка 2 информационных сигнало з| . слзжвбные видеот, и fflyльcы5 используемые для формирования строб-импульсов в nporpat-JMHOM блоке , которые поступают на дополнительный выход источника 2 информационных сигналов.

Генератор 3 вспомогательных импульсов вырабатывает вспомогательные радиоимпульсы, формирующие в каждый период обработки п ередаточную функцию управляемой линии задержки и оп

I4A3132

ределяющие величину управляемой за- при обработке некоторой предваритель- держки информационных сигналов, час- ной информации о временном положении тота заполнения вспомогательных ра- обрабатываемых (в данном случае за- диоимпульсов равна центральной часто- держиваемых информационных) сигналов.

те линии поглощения рабочего вещества, вспомогательные импульсы постуЭтим линия задержки существенно отличается от таких устройств задержки, как, например, линии задержки на ПАВ. Б отличие от линии задержки на ПАВ,

пают на вход генератора 3 вспомогательных импульсов; служебные видеоимпульсы, используемые для формирова-ю которая является пассивным устройст- ния строб-импульсов в программном вом обработки с постоянной передагоч- блоке 1, которые поступают на дополнительный выход генератора 3 вспомогательных импульсов.

ной функцией, предпагаемая управляемая линия задержки является активным устройством обработки, у которого в Высокочастотный ключ 4 предназна- 15 каждый такт обработки формируется чей для коммутирования информационных передаточная функция, сигналов и вспомогательных импульсов, поступающих с выходов источника 2 информационных сигналов и генератора 3 вспомогательных импульсов через этот 20 рительная информация о временном по- ключ на резонансный контур 5 или на ложении обрабатываемых информацион- дополнительный резонансный контур 6. Высокочастотный ключ 4 управляется с помощью двух последовательностей видеоимпульсов типа меандр, поступающих на первый и второй входы управВ связи с этим источник 2 информационных сигналов введен в состав управляемой линии задержки, а предваных сигналах получается за счет того, что управляемая линия задержки .работает в режиме с внешней синхрониза- 25 цией, и временное положение информационных сигналов, подлежащих управляемой задержке (они формируются в самом заявляемом устройстве с помощью источников информационных сигналов). Приемник 7 предназначен для приема ЗО, однозначно определяется внешними и усиления результатов обработки в синхроимпульсами. Таким образом, вреления этого ключа с первого и второго дополнительных выходов программно го блока 1 соответственно.

виде сигналов спинового эха. Сигналы подлежащие усилению, поступают в разные такты обработки либо с резонанс- ног о контура 5 на вход приемника 7, либо с дополнительного резонансного контура 6 на первый дополнительньй вход приемника 7.

Приемник 7 запирается по входу либо по nepBOhry дополнительному входу с помощью строб-импульсов, поступающих срответстве шо на его второй или третий дополнительные входы с соответственно третьего или четвертого дополнительного выхода программного блока 1.

Сумматор 8 предназначен для объединения сигналов спинового эха, поступающих в разные такты обработки с разных выходов приемника 7 и подачи этих сигналов на выход управляемой линии задержки.

Линия работает следующим образом.

Предполагается работа управляемой линии задержки в составе какой-либо системы или устройства обработки (например, в имитационной аппаратуре). Предлагаемой управляемой линии задержки присуща необходимость наличия

Этим линия задержки существенно отличается от таких устройств задержки, как, например, линии задержки на ПАВ. Б отличие от линии задержки на ПАВ,

которая является пассивным устройст- вом обработки с постоянной передагоч-

ной функцией, предпагаемая управляемая линия задержки является активным устройством обработки, у которого в каждый такт обработки формируется передаточная функция, рительная информация о временном по- ложении обрабатываемых информацион-

В связи с этим источник 2 информационных сигналов введен в состав управляемой линии задержки, а предваной функцией, предпагаемая управляемая линия задержки является активным устройством обработки, у которого в каждый такт обработки формируется передаточная функция, рительная информация о временном по- ложении обрабатываемых информацион-

ных сигналах получается за счет того, что управляемая линия задержки .работает в режиме с внешней синхрониза- цией, и временное положение информационных сигналов, подлежащих управменное положение входных синхроимпульсов служит началом отсчета величины управляемой задержки информахц онных сигналов в каждом цикле обра

ботки.

Тактовые c шxpoи myльcы, вырабатываемые внешними синхронизирующими устройствами, подаются на вход управляемой линии задержки.

С выхода программного блока 1 си- нусо щальное напряжение поступает на второй дополнительный вход источника 2 информационных сигналов и на вход

генератора 3 вспомогательных импульсов.

Тактовые синхроимпульсы с входа управляемой линии задержки поступают на вход програмьшого блока 1. На выходе вырабатываются две последовательности видеоимпульсов типа меандр: прямая и инверсная. Период повторения видеоимпульсов меандр на выходе равен удвоенному периоду повторения тактовых синхроимпульсов на его входе.

Прямые и инверсные видеоимпульсы меандр поступают соответственно на первый и второй входы управления высокочастотного ключа 4.

514

Тактовые синхроимпульсы с входа управляемой линии задержки поступают также на входы внешней синхронизации генер.аторов импульсов, входящих в состав источника 2 информационных сигналов и генератора 3 вспомогательных импульсов, и служат для запуска, этих генераторов. Генераторы импульсов вырабатывают видеоимпульсы, спу жащие для формироиания соответственно информационных сигналов и вспомогательных импульсов. С помощью органов управления генераторов устанавливают режим их работы с внешним за-- пуском ( режим), а также устанавливают дпите;1ьности вырабатывающих ими видеоимпульсов, исходя из того, что длительность видеоиг-шульсов на выходе первого генератора иьотуль-;- сов определяет длительность формг-фуе- мых далее информационных сигналов (равна ей), а длительность видеоимпульсов на выходе второго генератора соответственно равна длительности вспомогательных импульсов Величину задержки выходных видеоимпульсов пер вогб генератора относительно ,тактовых синхроимпульсов устанавливают равной нулю,

Величина задержки выходных аццео- и тульсов второго генератора импульсов относительно тактовых синхроимпульсов является переменной,,, поскол.ь- ку она определяет значение управляв- мой задержки информационных сигналов на выходе управляемой линии .надерж- ки относительно запускаюцих тактовых, синхроимпульсов,

Формфователи радиоимпульсов осу- ществляют амплитудную (импульсную) модуляцию синусоидального напряжения а также усиления сформированных радиоимпульсов (соответственно информационных сигналов и вспомогательных импульсов) по мощности, С выходов формирователей радиоимпульсов с частотой заполнения, равной центральной частоте линии поглощения рабочего вещества управляемой линии задерлски подаются на входы соответственно аттенюаторов.

С помощью аттенюаторов сформиро-.: нанные информационные сигналы и вспо- могательные импульсы калиброванно ослабляются до таких уровней 5 что при обработке формируются сигналы спинового эх-а максимальной аг-шлитуды.

326

С выходов аттенюаторов информа- циокные сигналы и вспомогательные импульсы поступают на сигнальный вход высокочастотного ключа 4. На первый и второй входы управления высокочастотного ключа 4 поступают соответственно последовательность прямых и инверсных видеоимпульсов меандр с выходов тр.иггера пporpa)мнoгo блока 1 Эти последовательности импульсов коммутируют диодные ключи, входящие в состав высокочастотного ключа 4, Коммутация осуществляется так, что когда первый диодный клшч открыт для прО хожденн.и через него высокочастотных радиоиг-шульсов, то второй диодный ключ закрыт, и наоборот, .

Положительные видеоимпульсы с дополнительных выходов источника 2 информационных сигналов с; генератора 3 вспомогательньпс имяуЛьсов поступают .на -вторые входы логических схем И- На nporpai iMHoro блока 1, На первые входы .этих логических схем поступают видеоимпульсы меандр с выходов триггера, В моменты времени когда на обоих входах одной из логических схем одновременно присутствуют уро в- ни логической на выходе этой же логической схемы фop иpyeтcя строб- импульс с уровнем логического Длительность сформированного на входе логической схемы строб-импульса и его положение на временной оси определяются дпительностью и временным поло- жен.ием видеои тульса, соответствующего информационному сигналу либо вспомогательному импульсу ка втором пходе этой логической схёмьг

Назовем для удобства нечетными пе риодами обработки временные интервалы, когда на прямом выходе триггера присутствует уровень логической а четными периодами обработки - те, когда присутствует уровень логического Т огда во все нечетные периоды обработки строб-импульсы формируются только на выходе одной логической схемы, а во gfce четные периодь только на выходе д)угой логической схемы,

Поскольку диодные ключи, Бходят.ие в состав высокочастотного ключа 4, открываются для прокождения через них высокочастотных сигналов при подаче. на их вход управления уровня логичес - кой 1, то во все. нечетные периоды обработки информащ-юнные сигналы и

71

вспомогательные WNmynbCbi npojtoflHT только через первый диодный ключ и подаются только на резонансный конту 5 с рабочим веществом и на сигнальный вход второго диодного ключа приемника 7, а во все четные периоды обработки все эти сигналы проходят только через диодный ключ и подаются только на дополнительный резонансный контур 6 с рабочим веществом и на си нальньй вход второго .диодного ключа приемника 7.

Во все нечетные периоды обработки строб-импульсы t выхода логичес- кой схемы поступают на вход управления одного диодного ключа приемника 7 и запирают вход приемника на время подачи на резонансньй контур 5 информационных сигналов и вспомогательных импульсов. Во все четные периоды обработки строб-импульсы с выхода логической схемы поступают на вход управления второго диодного ключа и запирают первый дополнительный вход приемника 7 на время подачи тех же высокочастотных сигналов на дополнительный резонансный контур 6.

Таким образом , во все периоды обработки оба усипителя сигналов спино- вого эха приемника 7 защищены с по мощью диодных ключей от воздействия на них мощных, возбуждающих рабочее вещество управляемой линии задержки информационных сигналов и вспомога- тельных импульсов. При отсутствии запирающих cтpoб-и птyльcoв на втором или третьем дополнительном входе приемника 7 соответствующий канал усиления этого приемника (т.е. один из усипителей сигналов спинового эха открыт для приема и усиления сигналов спинового эха).

Усиленные сигналы спинового эха из обоих каналов усиления прием шка 7 поступают на первый и второй входы сумматора 8, объединяются в нем и проходят на выход управляемой линии задержки.

Рабочее вещество управляемой лк- НИИ задержки, образующее общий сердечник взаимно ортогональных катуп1ек индуктивности резонансного контура 5 и дополнительного резонансного контура 6, представляет собой поликристал-- лический ферромагнетик, обладающий эффектом ядерного спинового эха и находящийся в размагниченном состоянии. Это является существенным, так как в

1328

таком рабочем веществе отсутствует единое выделенное направление ориентации внутренних локальных магнитных полей на ядрах вещества, и все направления ориентации являются равновероятными. Это приводит к тому, что при возбуждении рабочего вещества импульсами линейно поляризованного радиочастотного магнитного поля, каковыми являются импульсы, поступающие на резонансные контуры 5 и 6, ядерна система спинов рабочего вещества генерирует сигналы спинового эха в вид линейно поляризованных вдоль направления возбуждения колебаний макроскопической намагниченности.

Наибольший вклад в сигналы спинового эха вносят магнитные моменты ядер, локальные внутренние магнитные поля на которых перпендикулярны направлению поляризации возбуждающего радиочастотного магнитного поля, а наименьший (нулевой) вклад - та, поля на которых параллельны направлени поляризации возбуждаЕощего поля. Ядра имеющие некоторое промежуточное зна- ориента1ши локальных магнитных полей, дают вютады в сигналы спинового эха с учетом распределения по уг- лу. Но поскольку в управляемой линии задержки обрабатываются информационные paдиoи fflyльcы малого уровня, действие которых приводит к отклонению каждого из ядерных магнитных моментов от положения равновесия на угол, значительно меньший 90 (так называемое максимальное приближение), то в процессе обработки в каждый ее такт участвует лишь часть ядер рабочего вещества, локальные магнитные поля на которых приблизительно перпендикулярны к направлению линейной поляризации возбуждающего радиочастотного поля.

Црскольку катушки индуктивности резонансных контуров 5 и 6 взаимно ортогональны, в процессах обработки сигналов, поступающих на резонансный контур 5 или на дополнительный резонансный контур 6 в разные такты обработки, участвуют магнитные моменты разных ядер рабочего вещества.

Процессы обработки сигналов в двух резонан.сных контурах 5 н 6 при наличии общего для обоих контуров рабочего вещества происходят независимо .

9I4

Положение информационных сигналов на временной оси (фиг.2) в каждый период обработки фиксировано (а именно

начало информационного сигнала совпа-

дает с положением тактового синхроимпульса за счет того, что задержка импульсов, формируемых импульсов источника 2 относительно внешних тактовых синхроимпульсов, сделана равной нулю). Положение тактовых синхроимпульсов на оси времени определяет начало отсчета величины задержки информационных сигналов на выходе управляемой линии задержки.

Управляемая задержка пнформационг ных сигналов осуществляется изменением временного положения вспомогательных импульсов относительно тактовых синхроимпульсов в каждый период обра- ботки.

Задержанные информационные сигналы на выходе предлагаемой линии формируются в виде сигналов спинового эха по двухимпульсной методике.Хана.

Минимальное время задержки соответствует случаю, когда вспомогательный импульс расположен на временной оси сразу за информационным сигн:алом (встык к нему), а максимальное время задержки соответствует случаю, когда вспомогательный импульс расположен на оси времени в конце каждого периода обработки (под периодом обработки имеется в виду период следования так- товых синхроимпульсов на входе управляемой линии задержки).

После каждого обработки (включающего в себя запись информации в резонансную систему с рабочим веществом и считывание результатов обработки в виде сигналов сп шового эха) в.предлагаемой управляемой линии .задержки, как и в других аналогичных устройствах на эффекте спино- вяго эха, следует интервал времени длительностью Т (3-4)Т, , где Т, - время продольной релаксации рабочего вещества. В течение этого интервала ядерная система спинов рабочего ве- щества релаксирует до равновесного состояния. Но поскольку частота следования обрабатываемых сигналов, поступающих на любой из двух резонанс- ribix контуров 5 или 6 данной управляе мой линии задержки, в два раза меньш частоты повторения тактовых синхроимпульсов (и соответственно, информационных сигналов и вспомогательных

3210

импульсов) и в процессах формирования сигналов спинового эха в этих контурах принимают участие магнитные различных ядер рабочего вещества скорость обработки сигналов предлагаемой управляемой линией задержки увеличивается в два раза по сравнению с известной.

Формула изобретения

Заправляемая линия задержки, содержащая источник информационных сигналов, выход которого объединен с выходом генератора вспомогательных импульсов, а вход последнего соединен с выходом программного блока, параллельный резонансный контур, катушка индуктивности которого выполнена с сердечником из поликристаллического ферромагнетика, обладающего эффектом ядерного спинового эха, причем один вывод резонансного контура соединен с входом приемника, другой вывод - с общей шиной, отличающаяся тем, что, с целью повышения быстродействия , в него введены высокочастотный ключ, сумматор, а также дополнительный параллельный резонансный контур, катушку индуктивности которого выполнена охватывагацей катушку индуктивности параллельного резонансного контура и расположена ортогонально ей, сигнальный вход высокочастотного ключа подключен к выходам источника информационных сигналов и генератора вспомогательных импульсовi первый сигнальный выход - к точке соединения вывода резонансного контура и входа приемника, второй сигнальный выход - к выводу дополнительного резонансного контура, другой вывод которого соединен с общей щиной, и к первому дополнительному входу приемника, а первьй и второй входы управления высокочастотного ключа подключены соответственно к первому и второму дополнительным выходам программного блока, выход которого соединен с вторым дополнительным входом источника информационных сигналов, третий и четвертый дополнительные выходь соединены соответственно с вторым и третьим дополнительными входами приемника, первый дополнительный вход программного блока соединен с первым дополнительным входом источника информационных сигналов, дополнительным входом генератора вспсмога.Н 4431321

тельных импульсов и входом синхрони- выходом генератора вспомогательных зации управляемой линии задержки, импульсов, первый и второй входы сум- второй дополнительный вход - с допол- матора соединены с выходами приемпи- цительным выходом источника информа- ка, а выход сумматора - с выходом ционных сигналов и с дополнительным устройства.