Анализатор формы импульсных сигналов Советский патент 1982 года по МПК G01R23/16 

t

Изобретение относится к измере- ; нию спектров и может быть использовано для создания анализаторов формы импульсных сигналов наносекундной длительности.

Известен анализатор формы импульсных сигналов, содержащий схему синхронизации, вход которой является входом анализатора, генератор пилообразного напряжения, первую группу ) последовательно соединенных .умножителей, вторую группу п умножителей, П интеграторов , блок считывания и блок обработки, причем выход схемы синхронизации соединен с управляняцим входом блока считывания и входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с первыми входами всех умножителей первой группы и со вторым входом первого умножителя первой группы, а также первым входом первого умножителя второй группы. Выход каждого из

умножителей первой группы соединен соответственно с первым входом ка вдого из умноз1ителей второй группы, начиная со второго. Вторые входа умножителей второй груптш соединены со входсж устройства. Выход каждого из )Г) умножителей второй группы соединен соответственно со входсм п интеграторов, выходы которых соединены со входом блока

to считывания выходы которого соединены со входами блока обработки. Выходы блока обработки являются выходами анализатора П.

Недостатком указанного устройtsства является низкое быстродействие, обусловленное необходимостью решения cиcтe l Грамма путем вычисления дополнительных определителей и вычислением спектральных

20 .коэффициентов для каждого входного сигнала.

Цель изобретения - повышение быстрод ейс твия анали з ат ора. 3 1 Поставленная цель достигается тем, что в анализатор формы импульс ных сигналов, содержащий блок синхронизации, вход которого соединен со входом устройства, п умножителей один из входов которых соединен со входом устройства, а выход каждого из которых соединен со входом одного из интеграторов, выходы последних соединены с блоком считнвакия, управляющий вход которого соединен с выходом блока синхронизации дополнительно введены формирователь прямоугольных импульсов, КС-матрица с количеством элементов Спкп1 /П сумматоров, причем вход формирователя прямоугольных импульсов подключен к выходу блока синхронизации а, выход - КГ) .всех элементов RC-матрицы, выход каждого из п элементов матрицы одной строки соединен со входами одного из сумматоров выход каждого из которых соединен со входом одного из умножителей, а коэффициент передачи каждого элемента RC-матрицы определяется по формуле Bij -|7- i,---,- де Л(, - главный определитель систе мы ортогонализации весовых функций анализатора; Alt - дополнительные определятели этой системы. На чертеже изображена функционал ная схема анализатора. Анализатор формы импульсного сиг нала содержит блок 1 синхронизации, выход которого соединен со входом формирователя 2 прямоугольных импуд сов, RC-матрицу 3, состоящую из Lnxn 1 элементов 4,, 4, г, 4зу гп f|i )i « .l. 1. V V vu.-- . где { - текущий нймер строки, J - текущий номер столбца, причем ,2,...,vi, j 1,2,... и . Первая ст ка RC-матрицы 3 составлена из элеме тов 4, ,..., j,..., , вторая строка - 4;,,, 4,,.,..., 4j,j,..., 4,, i -ая строка - ц, ,. .., 4ij,..,, 4{„ и И -строка - 4, ,,..., 4.,, 4}, . Вход каждого элемента от 4/ до 4t,v, RC -матрицы 3 соединен с выходом формирователя 2 прямоугольных импул сбэ . Каждый элемент , ,..., 4| 4|„,... п RC-матрицы 3 характеризуется разницой постоянной времени ttjJ где ,2,...,n, ,2,...,n. 8 и коэффициентом передачи Bjj , где 2, .. . ,п, J l,2,.,,,n. Постоянные времени выбираются из условия t 2,..., гДеСт f-maxсоответственно минимально и максимально возможные постоянные времени, характеризующие априорно известную скорость нарастания входного сигнала, причем две постоянные времени выбираются равными С)п1м и J и все другие не равны между собой и выбираются произвольным образом из указанного диапазона, и т.д. для всех сочетаний параметров i , j . Кроме того, устройство содержит п сумматоров , м умножителей , и интеграторов блок 8 считывания. Выход каждого элемента RC-матрицы 3 подключен ко входу одного из сумматоров. Выходы элементов 4, 4 ,. .,, 4-., tn первой строки подключены ко входам сумматора , выходы элементов второй строки 4 , 4 ,. . ., 4j., ,. ,, входам сумматора и т.д. соответственно.выход элементов и строки 4,, ,..,, ,..., 4 „входам сумматора . Выход сумматора соединен с первым входом умножителя , выход сумматора - с первым входом умножителя и т.д. соответственно. Вторые входы умножителей соединены со входом блока Ь синхронизации. Выход каждого из умножителей соединен со входом одного из интеграторов соответственно. Вьгходы интеграторов 7 1-7 7 соединены с сигнальными входами блока 8 считывания, управлякщий вход которого соединен с выходом блока 1 синхронизации. Анализатор работает следуннцим образом. В момент появления на входе анализатора входного импульсного сигнала W(t), блок 1 синхроьшзации выра батывает два коротких импульса разной полярности, причем первый соответствует началу импульсного сигнала W(t), а второй концу интервала t(j, устанавливаемому из условия априорно известной минимально возможной длительности импульсного сигнала W(t). 5 Разнополярные импульсы с выхода блока I синхронизации на вход формирователя 2 прямоугольных импульсов, где преобразуются в прямоугольные импульсы с крутым передним фронтом, а на управляющий вход блока 8 считывания, где импульсом, соответствуюпшм началу си нала W(t) осуществляется сброс заряда с интеграторов , накопленного при анализе спектра преды дущего импульса W{t), а импульсом, соответствукнцим концу интервала ty - сброс формирователя 2 прямоугольмых импульсов и считывание сигнала с интеграторов м на данном цикле анализа. Прямоугольный импульс длительностью t с крутым передним фронтом поступает на входы всех элементов RC-матрицы 3, начиная с и до- 4„ которые преобразуют передний фронт прямоугольного импульса в сигнал, представляющий собой экспоненциальную функцию вида Вмелр ( В результате на входы первого сумматора поступают экспоненциальные импульсы, сформированные элементами 4, , .,., ,..., первой строки RC-матрицы 3. На ВХОДЫвторого сумматора 5 поступают экспоненциальные импульс сформированные элементами 4j, 4, j,..., 4. На входы и -ого сумматора 5 поступают экспоненциальные импульсы, сформированные элементами , 4i Tin у 8„, «H-Vt«,), виг «хр tVtUaV-., BHJ ехРГТГиг ), 8«,ехК7 ии) На входе каждого из сумматоров формируются сигналы, представлякицие собой копии весовых функций причем на выходе и -го сумматора 5 Р„ Ct) 8и1 )8иг ,Л Вн,ехр ) ц B«j ex (). Копии весовых функций Р,| (t) , Р (t Р.. (t) пor.тvпaют на пеовые вхо Pt,(t) поступают на первые вхо ды умножителей 6 1-6 исрОтветстве но, где перемножаются с входным импульсным сигналом W(t)j поступаикцим на вторые входы умножителей . Таким пбразом, на- вход интеграторов поступают сигналы вида Р, {t)W(t), Pj (t)- W(t),,.., P,(t)-W(t) соответственно, в результате интегрирования которых имеем tt сигналы p(t)W(t)dl,J Pj(t)vtt)dt,..., во г p(t)W(i)olt . При ЭТОМ блок 8 считывания заперт. Он отпирается управляющим импульсом с блока I синхронизации в момент tj и пропускает на свои вхо- . , ды уровни напряжения J ((t)W(t)dt AlTVUЛ1 J ,...,/ a,(t)W{t)dt о.о Поскольку анализатор формы работает по принципу замены исследуемого процесса W(t) частной суммой ряда в системе базисных функций 1 (t) ..и | 1,2,,..,и, т.е. Ч ), IЫ то сигналы на выходе блокао8 считывания в системе базисных функций ), ,2,...,h представляют собой J )(i{t)dt CJ f, (t)P, (t)c|t оi Cjf (щ(«atf.t )R, (i)dt, оS J V{i)pj(t)dt-cJ оS ,Ct)Pj(.. + C,f f,(t)PjU)dt , Sо J VH)PHa) f(t)p(t)flit + cjS., (t) PH (t)dt r. Cj,J (t) a,(t) dt. Q Выбором параметров элементов RC матрицы обеспечено равенство ну;лю :-1ц . . всех коэффициентов j t j о 1,2,..,,п ,2,...,n, когда номер базисной функции i не совпадает с номеом весовой функции, f ч. Ш Р-(t) dt - О J. -f когда и равенств о единице всех ко/ i ,..., п, (t) PJ (t), 2, ..., ДЛЯ которых номер базисной.функции I совпадает с номером базисной функ ции j т.е./ )t 1, ёгЛи i ej сигналы на входе схемы считывания равны соответствующим коэффициентам спектра I Р, (i) и/Ш at Ц О .. О ; J pja)A( ... м J P,lt)w(t)dt« ...+ Cv, , Изобретение позволяет повысить быстродействие анализатора вследств того, что у него появилась новая функция, состоящая в формировании ортогональных весовых функций анали затора, позволянщик обратить в нули i-tu все коэффициенты J Рг И ШоНкогда правой части системы Грамма, кроме диагональных, а диагональные коэффициенты Pi {)Р)11)о1Цдля КОТРо. рых , равны единице Вследствие этого каждый коэффициент левой част лСц системы w(t) Pi(l)dt,гдe i I,2,.o. формируемый на выходе схемы считыва ния, равен коэффициенту спектра С где ,2,...,п т.е. уровень напряжения на входе первого интегратора 7 равен значению коэф4мциента С J уровень напряжения на выходе второго интегратора равен значению коэффициента С, я т.д. Таким образом, отпадает необходи мость в выполнении трудоемких и пр должительных во времени операций, связанных с вычислением дополнител ных определителей системы Грамма и спектральных коэффициентов для к дого входного импульсного сигнала. Отпадает и необходимость в блоке отработки, осуществляющим запомина ние коэффициентов ,,a,...,;hjj,i.a,... 8 и вычисление спектральных коэффициентов по системе Грамма, что позволяет существенно упростить анализатор импульсных сигналов. Формула изобретения Анализатор формы импульсных сигналов,, содержащий блок синхронизации, вход которого соединен со входом устройства, и умножителей, один из входов которых соединен со входом устройства, а выход каждого из которых соединен со входом одного из интеграторов, выходы последних соединены с блоком считывания, управляющий вход которого соединен с выходом блока синхронизации, о т личающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены формирователь прямоугольных импульсов, RCматрица с количеством элементов ихиЗ и и сумматоров, причем вход формирователя прямоугольных импульсов подключен к выходу блока синхронизации, а выход - ко входам всех элементов RC-матрицы, выход каядого из и элементов матрицы одной строки соединен со входами одного из сумматоров, выход каждого из которых соединен со входом одного из умножителей, а коэффициент передачи каждого элемента RC-матрицы определяется по формуле Aij , .-,} ..., где Д - главный определитель системы ортогонализации весовых функций анализатора; - дополнительные определители этой системы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ермакова В.Гг и др. Измерение параметров одиночных импульсов малой длительности. - Приборы и системы управления, 1979, № 4.