Устройство для измерения временных параметров радиоимпульсов Советский патент 1979 года по МПК G01R29/02 

1

Изобретение относится к радиотехнике а именно к устройствам для определения временных частотных параметров радиоимпульсов, и может найти применение в измерительной технике, в частности для определения статистических параметров радиоимпульсов, для настройки генераторов радиоимпульсов и т. д.

Известно устройство для определения временных параметров импульсных сигналов.

Однако интервалы, которые измеряются этим устройством, представляют собой, как правило, отрезки времени, начало и конец которых отмечаются одиночными импульсами.

Известно устройство для измерения частоты электрического сигнала, превышающего заданный уровень, содержащее два компаратора (амплитудных дискрим натора), два триггера Шмитта, три одновибратора, два - триггера и две схемы совпадения 2.

Однако это устройство позволяет осуществить измерение лишь одного из временных параметров радиоимпульсов, а именно интервала времени, в течение которого амплитуда радиочастотного заполнения превышает заданный уровень, что соот1 тствует либо длительности радиоимпульса, либо длительности его вершины.

Цель изобретения - расширение функ0циональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения временных параметров радиоимпульсов, содержащее источник радиоимпульсов, первый выход

5 которого соединен с входами дискриминаторов верхнего и нижнего уровней,139 триггер, выходы которого подключены к первым входам первого и второго элементов И, введены четыре D - триггера, ин0вертор и синхронизатор, причем выход дискриминатора верхнего уровня подключен к S - входу первого D - триггера, выход которого соединен с D - входом 368 второго D -триггера, выход дискриминатора нижнего уровня подключен к S-входу третьего D - триггера, выход которого соединен с В - входом четвергого и- триггера, второй выход источника радиоимпульсов через последовательно соединенные синхронизатор и инвертор соедивходами второго и четвертого О - триггеров, выход синхронизатора поа5 I- входам первого и третьего D - триггеров, инверсный выход второго В - триггера подключен ко второму входу первого элемента И и к 5 - входуT5S триггера, Т - вход которого соединен с прямым выходом четвертого D - триггеpa и. со вторым входом второго элемента И. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы формирования строба верщины радиоимпульса; на фиг. 3диаграммы формирования строба паузы; на фиг. 4 - диаграммы формирования стро бов среза и фронта. Устройство содеря ит источник радиоимпульсов 1, дис1фиминаторы верхнего 2 и нижнего 3 уровней, - триггер 4 и связанные с ним элементы И 5 и 6, вклю ченные на выходе устройства, синхронизатор 7,D - триггеры 8-11. Инвертор 12 подключен к выходу синхронизатора. Входы В -триггеров 8 и 9 соединены с земляной шиной, их тактовые входы С подключены к выходу синхронизатора, а входы S соединены с выходами дискриминаторов верхнего и нижнего уровней соответственно. Тактовые входы триггеров 1О и 11 подключены к выходу инвертора 12, а входы 13 соединены с выходами Q D триггеров 8 и 9 соответственно. Причем инверсный выход Q. D - триггера Ю, соединенного с дискриминатором верхнего уровня через 13 - триггер 8, подключен одновременно к входу 5 - триггера и вместе с прямым выходом Q, .последнего - к входам элемента И. Прямой выход Q В - триггера 11, соединенного через D - триггер 9 с дискриминатором. 3 нижнего уровня, подключен одновременно к входу RS - триггера 4 и вместе с инверсным выходом последнего - к входам элемента И 6. . Устройство предназначено для измерения временных параметров самих импульсов с радиочастотным заполнением на основе текущих значений их огибаюшей: фронта (времени нарастания), вершины (плоской части), среза (времени спада) и паузы между повторяющимися радиоим5пульсами. Эти параметры различают, сопоставляя текущие значения огибающей радиочастотного заполнения с постоянными уровнями, составляющими часть максимальной амплитуды заполнения. Длительность фронта можно считать равной, например, интервалу времени, в течение которого амплитуда заполнения нарастает от уровня О,. О,9 Uj QKcSSP HHa ра- ,, - - -. UK.1,1 -W,диоимпульса - интервал, в течение кото-рого амплитуда заполнения превышает O. Ре - интервал, в котором амплитуда заполнения убывает от 0,9lJ| j.j. до О, , .; пауза - интервал, в котором амплитуда меньше 0,lU.,Q,(;j, Устройство работает следующим образом. Тракты 2-8-10 и 3-9-11 осуществляют амплитудный анализ каждой положи- тельной полуволны напряжения заполнения по Верхнему и нижнему уровням дискриминации соответственно и вырабатывают стробы (длинные импульсы) , длительности которых равны длительностям верщин paдиоимпульсов и пауз между ними. Стробы вершины и паузы используются для формирования стробов фронта и среза блоками 4 5 и 6. Синхронизатор 7 (см. фиг. З) выдает непрерывную последовательность импульсов синхронно с частотой заполнения радиоимпульсов, причем уровень срабатывания синхронизатора ниже уровня срабатывания дискриминатора 3. При изменениях напряжения радиочастотного заполнения в сторону увеличения синхронизатор выдает положительные перепады, напряжения которых, будучи поданы на тактовые входы С первой пары 13 - триггеров 8 и 9, устанавливают эти триггеры в состояние О на выходе Q в самом начале каждой положительной полуволны напряжения заполнения, так как потенциал на входах D этой пары равен нулю. fc, Инвертор 12 инвертирует выходной сигнал синхронизатора 7 так, что каждому положительному перепаду напряжения с выхода синхронизатора соответствует отрицательный перепад на выходе инвертора и наоборот. При убывании напряжения заполнения синхронизатор 7 выдает отрицатеттьные перепады напряжения, которые не изменяют состояния первой пары ТЗ триггеров 8 и 9. На выходе инвертора . 12 эти перепады оказываются .положительными и поданные на тактовые входы второй пары Т) - триггеров 10 и 11 yqraнавливают их в положение, соответствующее потенциалам на кх входах 1) или, что то же самое, на выходах Q первой пары D -триггеров. Это происходит в самом конце каждой положительной полуволны напряжения заполнения. Строб вершины радиоимпульса вырабатывается трактом 2-8-10. Выходные сигналы синхронизатора 7 удерживают D -триггер 8 в состоянии О на своем выходе QQ до тех пор, пока амплитуда радиочастотного заполнения не достигнет верхнего уровня дискриминации. Все это время на выходе амплитудного дискриминатора 2 поддерживается высокий потенциал. Когда напряжение заполнения достигает порога срабатывания дискриминатора 2, на его выходе воэ никает отрицательный перепад напряжения который устанавливает В -триггер 8 в состоя1 е I (высокий потенциал) на своем выходе Qij . При убывании напряжени заполнения синхронизатор 7 выдает отрицательный перепад напряжения, который не изменяет состояния триггера 8. После инвертирования инвертором 12 этот перепад оказывается положительным и поданный на тактовый вход В триггера 10 переключает его в состояние 1 на его выходе так как на входе D это го триггера тоже действует 1 с выхода Q а- Следующий положительный перепад с выхода синхронизатора 7 вновь устанавливает в О триггер 8, но не изменяет состояния триггера 1О. При повторных превышениях напряжением заполнения верхнего уровня дискриминации имеют место те же переключения: в момент достижения уровня дискриминации дискриминатор 2 устанавливает триггер 8 в состояние 1 и следующий за этим положительный перепад с выхода инверто ра 12 не изменяет состояния триггера 10, так как к моменту его прихода на тактовый вход С на входе 13 - триггера 10 вновь действует I. Таким образом, 15 триггер 1О сохраняет состояние 1 на своем выходе Qj,(.,Bce время, пока напряжение заполнения радиоимпуль са пересекает уровень срабатывания дискриминатора 2. Однако, когда напряжени заполнения не достигает верхнего уровня дискриминации и дискриминатор 2 не сра батывает (четвертый период на фиг. 2), триггер 8 не устанавливается в , на выходе QU первый же положительный перепад напряжения с выхода инвертора 12 устанавливает D - триггер 10 в сос 68 56 тояние О, и строб вершины радиоимпульса обрывается. Строб оказывается сдвинутым во времени примерно на четверть периода напряжения заполнения радиоимпульса и длительность строба совпадает с истинной длительностью вершины с предельной погрешностью в 2 периода заполнения. Аналогичным образом работает тракт 3-9-11 формирования строба паузы. Всякий раз, когда напряжение заполнения, увеличиваясь, пересекаег нижний уровень синхронизации, дискриминатор 3 нижнего уровня и 1Дает отрицательный перепад напряжения, устанавливающий триггер 9 в состояние на выходе QQ . Следующий за этим положительный перепад напряжения с выхода инвертора 12 устанавливает по тактовому входу D триггер 11 в состояние на выходе Ц. (О на выходе Q;,). D - триггер 11 сохраняет это состояние до тех пор, пока амплитуда заполнения радиоимпульса не окажется ниже нижнего уровня дискриминации. При этом дискриминатор 3 нижнего уровня не срабатывает. Первым же положительным перепадом с выхода синхронизатора 7В - триггер 9 устанавливается в состояние О на выходе Qg и сохраняет его до первого следующего превышения нижнего уровня дискриминации на время паузы между импульсами. 13след за триггером 9 первым положительным перепадом с выхода инвертора 12 D триггер 11 переключается в состояние О на выходе Q (I на выходе Q ). Строб паузы с выхода продолжается до момента, когда напряжение заполнения достигнет уровня срабатывания дискриминатора 3, Его выходной сигнал вновь переключает триггер 9 в состояние на выходе Qn , а следующий за этим положительный перепад с выхода инвертора 12 устанавливает О на выходе0 и строб паузы обрывается. Как и строб вершины, строб паузы сдвинут относительно ее истинного положения, и на ту же величину. Формирование стробов среза и фронта осуществляется следующим образом (см. фиг. 4). Срез - есть интервал от момента окончания строба вершины до начала строба паузы. В момент начала строба вершины отрицательный перепад напряжения с выхода - триггера 10 устанавливает R S триггер 4 по входу 5 в состояние 1 на выходе Оц. и это состоя7. 6 ние сохраняется до начала строба паузы. В этот момент отрицательный перепад напряжения с выхода Q.. D - триггера 11 вновь устанавливает RS триггер 4 в состояние О на выходе О.- .Длитель- носгь строба среза равна длительности совпадения состояний на выходах QfljH Q . Сгроб среза формируется элементом И 5. Аналогично формируется сгроб фронтаинтервала от момента окончания строба паузы до начала строба вершины. В момент начала строба паузы отрицательный перепад напряжения с выхода - триг гера 11 устанавливает R S триггер 4 в состояние на выходе 04- Это состояние сохраняется до начала следующего строба вершины, когда отрицательный перепад с выхода Q переключает 15 S триггер 4 в состояние О на вы ходе Од . Строб фронта формируется элементом И 6. Для единообразия выходные сигналы элементов И 5 и 6 в дальнейшем инвертируются (на чертеже не по казано) , в результате чего все сгробы устройства имеют высокий потенциал. Процесс собственно измерений времен ных параметров состоит, например, в обычном заполнении сформированных устройством стробов импульсами эталонной частоты. Предлагаемое устройство представляет собой цифровой измерительный прибор высокой точности, который позволяет производит измерения после однократной настройки уровней дискриминации в зависимости от условий измерений. Точность измерений, возрастает с увеличением длительности интервалов. Затраты времени на измерени минимальны и при измерении, например, параметров одиночных импульсов, время измерения равно длительности измеряемо параметра. 158 Формула изобретения Устройство для измерения временных параметров радиоимпульсов, содержащее источник радиоимпульсов, первый выход которого соединен с входами дискриминаторов верхнего и нижнего уровней, триггер, выходы которого подключены к первым входам первого и второго элементов И, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены четыре D - триггера, инвертор и синхронизатор, причем выход дискриминатора верхнего уровня подключен к S - входу первого D - триггера, выход которого соединен cD - входом второго-Б - триггера, выход дискриминатора нижнего уровня подключен к S - входу третьего D -триггера, выход которого соединен с ТЗ - входом четвертого ТЗ - триггера, второй выход источника радиоимпульсов через последовательно соединенные синхронизатор и инвертор соединен с С- входами. второго и четвертого Т) - триггеров, выход синхронизатора подключен к С - входам первого и третьего) - триггеров, инверсный выход второго Т) - триггера подключен ко второму входу первого элемента И к S входу Н5 - триггера, Я - вход которого соединен с прямым выходом четвертого 1 - триггера и со вторым входом второго элемента И. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Рехин Е. И. , Курашов Л. А. и Чернов П. С. Измерение интервалов вре- . мени в экспериментальной физике, М., Атомиздат, 1967. 2.Патент Швейцарии № 531179, 23/02, 1973.

а вершина

ФигА

синхроназатора 1

Выюд инвертора 12

вылод ducHpiT мннатора 2

Зыходвв -

Уровни дискри.минаиии

ЦраЗщь cfJHXp

ниэации

±

Выпад ею

Вершина

Вымд QIQ

Выход fly)

Вымд й Выход элемента Не

Выход Q.

Вымд элемента fd