Устройство для измерения длительности импульса Советский патент 1991 года по МПК G01R29/02 

-

О 00 Јъ J

со

N3

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах измерения длительности импульса , входящих в состав радио-, гидролокационной и другой аппаратуры. Цель изобретения - повышение точности измерения длительности импульса, искаженного паразитной ампгтитудной модуляцией в условиях действия широкополосной аддитивной помехи большой и умеренной мощности - достигается за счет введения второго сумматора 18, второго генератора управляющих импульсов 5, усилителя 6, третьего и четвертого расшири телей импульса 7 и 21, второго управляемого ключа 13, перемножителя 14, второго блока амплитудных отношений 15, экспоненциального усилителя 20. Кроме того, устройство содержит переключатель 1, первый генератор управляющих импульсов 2,генератор линейно изменяющегося напряжения 3, усилитель-инвертор 4, первый управляемый ключ 8, первый и второй расширители импульсов 9 и 19,первый и второй квадраторы 10 и 17, первый блок амплитудных отношений 11, первый сумматор 12, полосовой фильтр 16.14 ил. с S to

фк/г.1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано г. устройствах измерения длительности импульса, входящих в состав радиогидро- локационной и другой аппаратуры

Цель изобретения - повышение точности измерения длительности импульса, искаженного паразитной амплитудной модуляцией, при наличии широкополосных помех больших и умеренных мощностей.

На фиг0 1 изображена структурная схема устройства; на фиг„ 2-14 - времеменные диаграммы, поясняющие вид преобразований, которым подвергается искаженный мультипликативной помехой импульс при прохождении различных элементов предлагаемого устройства.

I Предлагаемое устройство содержит переключатель 1, первый генератор 2 управляющего импульса, генератор 3 линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), усилитель-инвертор 4, второй генератор 5 управляющего импульса, усилитель 6, первый расширитель 7 длительности импульсов (интегратор), первый управляемый ключ 8, второй расширитель 9 длительности импульсов, первый квадратор 10, первый блок 11 амплитудных отношений, первый сумматор 12, второй управляемый ключ 13, перемножитель 14, второй блок 15 амплитудных отношений, полосовой фильтр 16, второй квадратор 17, второй сумматор 18, третий расширитель 19 длительности импульсов, экспоненциальный усилитель 20 и четвертый расширитель длительности импульсов 21.

Положение I переключателя 1 соответствует работе устройства (при умеренном уровне широкополосных помех), когда генератор 2 управляющего импульса срабатывает от переднего фронта измеряемого импульса. Положение II переключателя 1 соответствует работе устройства (при большом уровне помех) когда генератор 2 управляющего импульса срабатывает от импульса, синхронизированного с передним фронтом измеряемого импульса При работе устройства в режиме II оно обладает наибольшей эффективностью.

Входная клемма устройства через переключатель 1, генератор 2 управляющего импульса и генератор 3 линейно изменяющегося напряжения 3 соединена с первым входом блока 11 ампли0

5

0

5

0

5

0

5

тудных отношений и входом усилителя 6. Второй вход блока 11 амплитудных отношений соединен с входной клеммой через квадратор 10, расширитель 9 длительности импульсов и управляемый ключ 8. Выход блока 11 амплитудных отношений соединен с входом сумматора 12, второй вход которого через расширитель 19 длительности импульсов, сумматор 18, квадратор 17 и полосовой фильтр 16 соединен с выходом управляемого ключа 8. При этом второй вход сумматора 18 соединен с выходом усилителя-инвертора 4, вход которого соединен с выходом генератора 2 управляющего импульса. Выход сумматора 12 че- Ггз экспоненциальный усилитель 20 соединен с входом управляемого ключа t3, управляющий вход которого соединен с выходом генератора 5 управляющего импульса, а вход последнего - с выходом генератора 2 управляющего импульса. Выход управляемого ключа 13 соединен с входом расширителя длительности импульсов 21 и первым входом перемножителя 14, второй вход которого подключен к выходу усилителя 6, а выход перемножителя 14 подключен к входу расширителя 7 длительности импульсов, Входы блока 15 амплитудных отношений соединены с выходами третьего 7 и четвертого 21 расширителей длительности импульсов. Управляющие входы управляемого ключа 8 и расширителей 7, 9, 19 и 21 длительности импульсов соединены с выходом генератора 2 управляющего импульса.

Устройство работает следующим образом.

На вход измерителя длительности импульса поступает аддитивная смесь x(t) s(t) + n(t) импульса s(t) и широкополосной помехи n(t). Измеряемый импульс искажен паразитной амплитудной модуляцией так, что его можно описать формулой:

ил + |f(t), 0 Ј tcЈn;

0

s(t)

О,

t L 0 Јn,

(1)

где U - амплитуда неискаженной части импульса;

|(t) описывает случайный закон амплитудной модуляции и обладает спектром мощности, сосредоточенном в диапазоне чдстот , Q /2, ГФИЧРМ мультипликативные искажения предпопагаются быстрыми, так что, ,, / и 1.

При превышении входным сигналом не- которогп уровня (переключатель 1 в положении I) или при поступлении импульса, синхронизированного г передним фронтом измеряемого импульса (переключатель 1 в положении II), генератор 2 управляющего импульса пырабрты- вает управляющий сигнал Xg(t), нзобболыпой постоянной времени, на выходе которого формируется сиглал л

x,tf)

J x(t)dt.Ш

О

Далее этот сигнал возводится в квадрат в блоке 10 и выходной сигнал квздратора 10 поступает на вход бломенно на второй вход блока 11 с выхода генератора 3 линейно изменяющегося напряжения поступает линейно изменяющийся сигнал

х,(Ј) KJ

(4)

раженный на фш . 2 Длительность пег JQ ка 11 амплитудных отношений. Одновре- вого положительного импульса в управляющем сигнале выбирается равной наибольшей возможной длительности измеряемого импульса Т. Расстояние от заднего Лронта положительного импуль- 15 са до переднего Лронтл второго (отрицательного) импульса тцид выбирается минимальным, но достаточным дан считывания результатов намерения. Td- ким образом, тилд JTO индика- 20 ции. Длигг епьность второго (orpi na- тельного) импульса выбираете я мини - мальнои, но достаточн ш для упраьпг- ния блоками схемы. В исходном состоянии (до включения генератора 2 управ- 25 ляющего сигнала) ключи к п 13 закрыты,управляющий сигнал на входах расширителей 7,9,19 и 21 длительности импульсов входе ГЛИН 3 и генераторе S управлявшего импульса отсутствует. При появлении положительного импульса управс длительностью, ограниченной максимально возможной длительностью измеряемого сигнала Т,

Таким образом, на выходе блока 11 амплитудных отношений Нормируется сигнал х Ј), равный

2/4х„(й) х)/(К,2)

(5)

30

который подается на один из входов сумлтора 12„

На второй вход сумматора 12 поступает выходной сигнал х1Ч(Ј) расганрнте- ля 19 длительности импупьса, входной сигнап которого представляет сооой выход сумматора 1В, т.е. апгебрзичес- кую сумму сигнала с выхода усилителя- инвертора 4, равного отрицатепьной 35 постоянной величине - Кф, и выходного сигнала x1(t) квадратора 17, на

ляюпи го сигнала х,;(О гея

ключ 8 и остается открыта в те Рние времени Т,.В -этом интервале времени на расширитель 9 длительности импульсов и полосовой фильтр 16 поступает аддитивная смесь x(t)s(t)+n(t), где s(t) описывается формулой (1), a n(t) - широкополосная помеха. Полосовой йильтр 16 имеет полосу пропус кания, равную полосе Г-Ф/2; ф /21, занимаемую спектром моиности паразитной амплитудной модуляции измеряемого импульса (1), и должен обеспечивать коэффициент передачи К,,-. В результате на выходе блока 16 имеем сигнал

x(6(t)K,6 j x(t-i )

Q sin(t /2) JJ

-со

-2T -cstra- dt (2

При этом сигнал (2) на выходе блока 16 отличается от входной смеси измеряемого импульса, и аддитивной помехи x(t) лишь тем, что подавлены все спектральные составляющие аддитивной помехи n(t), лежащие вне полосы частот Ј-Т2/2; , и амплитуда изменена в К1б раз.

Расширитепь 9 длительности импульсов предсттвпяет собой интегратор с

болыпой постоянной времени, на выходе которого формируется сиглал л

x,tf)

J x(t)dt.Ш

О

Далее этот сигнал возводится в квадрат в блоке 10 и выходной сигнал квздратора 10 поступает на вход бломенно на второй вход блока 11 с выхода генератора 3 линейно изменяющегося напряжения поступает линейно изменяющийся сигнал

ка 11 амплитудных отношений. Одновре-

х,(Ј) KJ

(4)

литудных отношений. Одновре

ка 11 амплитудных отношений. Одновре-

с длительностью, ограниченной максимально возможной длительностью измеряемого сигнала Т,

Таким образом, на выходе блока 11 амплитудных отношений Нормируется сигнал х Ј), равный

11 амплитудных отношений. Одновр

2/4х„(й) х)/(К,2)

(5)

ка 11 амплитудных отношений. Одновре-

который подается на один из входов сумлтора 12„

На второй вход сумматора 12 поступает выходной сигнал х1Ч(Ј) расганрнте- ля 19 длительности импупьса, входной сигнап которого представляет сооой выход сумматора 1В, т.е. апгебрзичес- кую сумму сигнала с выхода усилителя- инвертора 4, равного отрицатепьной постоянной величине - Кф, и выходного сигнала x1(t) квадратора 17, на

вход KOTopoio поступает сигнал (t) (2). Таким образом, на второй вход сумматора 12 поступает сигнал ), равный

л

L

Vft) - I Lx 6(t) -ЧК

(6)

так

что на выходе сумматора 12 формируется сигнал х.(5) :

xw(fc)x(Ј)/(K,Ј)+} xf6(t), (7)

С выхода сумматора 12 сигнал (7) поступает на -усилитель 20 с экспоненциальной динамической характеристикой, формирующий выходной сигнал х (Ј)

20

вида

Й)

ехр

v. - t -f) )/)+ j x(6(t) (8)

С выхода экспоненциального усили- геля 20 на последующие блоки схемы

сигнал поступает через ключ 13, который открывается с задержкой на время Т Ј Т относительно переднего фронта положительного импульса управляющего сигнала x(t), где Т, - минимально возможная длительность измеряемого импульса. Задержка обеспечивается тем, что генератор 5 управляющего импульса формируют управляющий сигнал, отличный от нуля на интервале Гт,, тЛ (фиг. 3).

Перемножитель 14 формирует произведение (с) сигнала х,(Ј), полученного из выходного сигнала ГЛИН усиле- нием в К/- раз усилителем 6 и сигнала

х..(Ј) с выхода ключа

П:

x6(fl)

) (Ј), T, cЈ± т;

Ј - T ,.

(9)

им образом, на вход интегратои 21 входные сигналы х.,(С) и

начинают поступать после момен- 25 Т + T..w,. получают

Этот сигнал з ь 1ько при t С Т сигнал представл величину, числен му значению длит пульса. Если вых гаемого устройст рез входную смес x(.t), то в интер

Таким образом, величина х,5(Т) представляет собой измеренное значение неизвестной длительности входного импульса.

После окончания в момент времени Т положительного импульса управлляюще го сигнала x(t) ключ 8 закрывается, прекращается йюрмирование линейно изменяющегося сигнала ГЛИН 3, а отрицательным импульсом управляющего сигнала в момент времени Т + Тинд сбрасываются (обнуляются) интеграторы 7, 9, 19 и 21. Измеритель приводится в исходное состояние и готов к работе.

л

ормула изобретения

Устройство для измерения длительности импульса, содержащее усилитель- инвертор, первую и вторую входную шины, которые через последовательно соединенные переключатель и первый генератор управляющего импульса подключены к входу генератора линейно изменяющегося напряжения, последовательно соединенные первый расширитель

та времени Т,,, так что при Т,Ј t Ј Т на выходах интеграторов формируются сигналы: на выходе интегратора 7

x(t) К}К6 |

Јх„(Ј) ctf;

(10)

выходе интегратора 21

J х„(Ј) dЈ.

В результате на выходе блока отношений формируется сигнал

x2((t)

x,s(t) x7(t)/xz,(t).

(12)

Этот сигнал зависит от времени ь 1ько при t С Т. Когда t Т, этот сигнал представляет собой постоянную величину, численно равную измеренному значению длительности входного импульса. Если выходной сигнал предлагаемого устройства x,-(t) выразить через входную смесь импульса и помехи x(.t), то в интервале времени от Т до

5

0

5

длительности импульсов, первый квадратор, первый блок амплитудных отношений и первый сумматор через первый управляемый ключ подключены к первой входной шине, последовательно соединенные полосовой фильтр и второй квадратор подключены к выходу первого управляемого ключа, выход второго расширителя длительности импульсов подключен к второму входу первого сумматора, управляющий вход первого управляемого ключа соединен с входом генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого соединен с вторым входом первого блока амплитудных отношений, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения импульса, искаженного паразитной амплитудной модуляцией в условиях действия широкополосной аддитивной помехи большой и умеренной мощности, в него дополнительно введены второй сумматор, второй генератор управляющего импульса, усилитель, второй управляемый ключ, экспоненциальный усилитель, перемножитель, третий

и четвертый расширители длительности импульсов и второй блок амплитудных отношений, причем первый и второй входы второго сумматора подключены соответственно к выходу второго квадратора и выходу усилителя инвертора, а выход - к входу второго расширителя длительности импульсов, выход первого сумматора соединен с входом экспоненциального усилителя, выход которого подключен к входу второго управляемог ключа, управляющий вход которого соединен с выходом второго генератора управляюших импульсов, вход которого подключен к входу генератора линейно изменяющегося напряжения, а также к управляющим входам первого, второго,

,Ш

,«

set)

0

третьего и четвертого расширителей длительности импульсов, второй вход перемножителя через усилитель подключен к выходу генератора линейно изменяющегося напряжения, первый вход перемножителя соединен с выходом второго управляющего ключа и входом четвертого расширителя импульсов, выход которого подключен к второму входу блока амплитудных отношений, первый вход которого подключен к выходу третьего расширителя длительности импульсов, вход которого соединен с выхо- дом перемножителя, выход второго блока амплитудных отношений является выходом устройства.

Фиг. 8

Тын

Фмг.5

t

Фиг. 4

МТ

Фиг 5

ww-vw /

j,.m

v -fr5

)-4(t)

)

% Ч1 Фмг.в

Фиг. T

Фмг. &

t

1u Т

Фиг. 9

TI $ur. 15 tu T

V°