Устройство для измерения времени задержки импульсов Советский патент 1982 года по МПК G04F10/00 

1

Изобретение относится к области СВЧ измерений и может быть использовано при измерении времени задержки СВЧ радиоимпульсов при одновременной селекции их по времени задержки.

Известно ферритовое СВЧ устройство, представляющее собой амплитудный ферритовый СВЧ модулятор. Устройство состоит из колебательной систе- f мы, представляющей собой ферритовый резонатор, размещенный в линии передачи СВЧ намагниченный постоянным полем магнитной системы и окруженный витками управляющей катушки, под- ts ключенной к выходу источника синусообразных колебаний. Коэффициент передачи такого устройства зависит о т. времени, поэтому выходной СВЧ-сигнал оказывается модулированным по ам-20 плитуде .

Однако подобное устройство не , может быть использовано для измерения воемеии задержки СВЧ импульсов.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является устройство, содержащее формирователь стартовых импульсов, в котором из опорного импульса, задающего начало отсчета времени, формируется . стартовый импульс, запускающий генератор линейно-изменяющегося напряжения, величина которого пропорциональна текущему времени. Интервал времени между стартовым и задержайным импульсами (время задержки) преобразуется в амплитуду выходного напряжения f2}.

Недостатком известного)устройства является невозможность измерения времени задержки СВЧ-радиоимпульса без предварительного детектирования, что приводит к затягиванию переднего фронта импульса и появлению, неустранимой систематической погрешности в определении времени задержки Кроме того, при детектировании сти3рается всякая информация о несущем колебании (частоте, фазе). Цель изобретения - расширение фу циональных возможностей.. Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения времени за держки импульсов, состоящем из последовательно соединенных формирователя стартовых импульсов, преобразо вателя и измерителя амплитуды, преобразователь выполнен в виде нестационарной колебательной системы, включающей в себя ферритовый резонатор , размещенный в линии передачи СВЧ импульсов, намагниченный постоянным полем магнитной системы и окруженный витками управляющей катушки, генератора синусообразных колебаний, генератора последователь ности опорных видеоимпульсов и сумматора, причем вход управляющей катушки соединен с выходом сумматора , два входа которого подсоединены к соответствующим выходам генератора синусообразных колебаний и генератора последовательности опорных видеоимпульсов, при этом вход после него соединен с выходом формировате ля ст&ртовых импульсов. Из известных в настоящее время СВЧ колебательных систем только фер ритовые резонаторы (монокристаллическиё образцы ферритов специальной формы, помещенные в линию передачи СВЧ) можно перестраивать с частотой, большей частоты релаксации. Поэтому в качестве нестационар ной колебательной системы выбран ферритовый резонатор. Условие резон са ферритового резонатора обеспечивается наложением постоянного магни ного поля, создаваемого внешней магнитной системой, а перестройка фирритового резонатора осуществляется с помощью переменного магнитно поля. Переменное магнитной поле соз дается с помощью катушки, охватывающей ферритовый образец, Катушка подключена к выходусумматора, один вход .которого присоединен к источнику синусообразного колебания а другой - к источнику последовательности опорных видеоимпульсов, которые фазируются стартовыми импульсами, подаваемыми с их формирователя, В нестационарной колебательной системе в случае скачка средней 14 частоты настройки собственные колебания и их производные будут иметь вид радиоимпульсов. Отсюда следует, что если колебательная система управляется сигналом, представляющим собой смесь синусообразного колебания и последовательности импульсов, то такая система чувствительна к моменту воздействия радиоимпульсов в определенном диапазоне значений времени задержки этих импульсов (в зоне чувствительности). Чувствительность нестационарной колебательной система к моменту воздействия радиоимпульсов приводит к селективной зависимости амплитуды выходных СВЧ-импульсов от времени задержки входных СВЧ-импульсов, При этом для измерения времени задержки входных СВЧ-импульсов достаточно измерить амплитуду выходных СВЧ-импульсов, для чего на выходе устройства включается измеритель амплитуды. На фиг, 1 показана функциональная схема устройства измерения задержки импульсов; на фиг, 2 - зависимость частоты настройки резонатораttJ от времени t для трех моментов подачи опорного импульса tp, Ц, полях приводится оценка скорости перестройки резонатора, полоса пропускания резонатора при настройке его на частоту сигнала заштрихована, cfpчастота сигнала, - средняя частота настройки резонатора); на фиг, 3эпюры, поясняющие работу устройства, (а - зависимость напряжения на выходе ГСК от времени, б - зависимость напряжения на выходе ГИ от времени, в - зависимость скорости перестройки частоты резонатора dltfjl l от времени, г - е - положения задержанного импульса в моменты t{j, t, t соответственно, ж - и - отклик нестационарной колебательной системы на импульсы, пришедшие в момент t, t , t 2. соответственно), Формирователь 1 стартовых импульсов (фиг, 1) соединен с преобразователем 2 времени задержки импульсов в амплитуду, который соединен с измерителем 3 амплитуды. Преобразователь 2 времени задержки импульсов в амплитуду состоит из линии передачи СВЧ k, один конец которой служит выходом преобразователя 2 и подсоединен к измерителю 3 амплитуды, а второй конец служит входом преобразователя 2. Линия передачи СВЧ размещена между полюсами постоян ного магнита 5. Внутри линии k передачи СВЧ размещен ферритовый резонатор 6, окруженный витками катушки 7, которая подключена к выходу сумматора 8 (), один вход которого подсоединен к генератору синусообразных колебаний 9 (ГСК), а другой вход - к генератору 10 последовательности опорных видеоимпульсов, вход которого соединен с выходом формирователя 1 стартовых импульсов. Предлагаемое устройство работает следующим образом (фиг 1). . Формирователь 1 стартовых импуль сов формирует импульс, задающий на,чало отсчета времени. Этим импульсом фазируется преобразователь 2 времени задержки СВЧ радиоимпульсов в амплитуду которая измеряется измерителем 3 амплитуды. При гармонине ком изменении частоты настройки резо натора 6, входящего в состав преобр зователя 2, частота настройки определяется формулой aj..+-iiL i iat, г гдеО/0 - средняя частота настройки; UJa - девиация частоты, 51 - частота синусообразных коле баний , t - текущее время. Тогда,скорость изменения частоты |Ь - Шл51СО а зависит от времени Следовательно, от времени будет зависеть и амплитуда вынужденных колебаний в нестационарном резонаторе (фиг. 2). Чтобы вынужденные колебания сделать резонансными, резонатор расстраивают по частоте, а управляющ ми видеоимпульсами периодически настраивают его частоту, близкую к частоте резонанса. Пурть yпpaщr яющfлf видеоимпульс приходит .в моменты t, Ц, 17.(фиг. 2). Тогда скорость пере стройки резонатора меняется, а значит меняется и амплитуда резонанс ных колебаний. Таким образом, различ ным моментам времени будет соответствовать различная амплитуда резо нансных колебаний, т. е. будет происходить преобразование времени задержки в амплитуду. Нестационарная колебательная система образуется с помощью ферритового резонатора ,6 (фиг. 1), помещенного в линию передачи СВЧ-сигнала 4, например прямоугольный волновод. Резонатор намагничивается с помощью магнитной систе- мы 5 и управляется с помощью управляющей катушки 7, окружающей резонатор. К катушке подключается сумматор 8, суммирующий сигналы генератора 9 си нусоидальных колебаний и ГИ генератора 10 импульсов. Последний запускается от ФСИ 1. Включив генератор синусообразного колебания, сигнал генератора синусоидальных колебаний подается (фиг. 3 а) на управляющую катушку, периодически изменяя частоту настройки резонатора. Скорость изменения частоты настройки показана на фиг. 3 в. Если в течение времени t подать видеоимпульс (фиг. 26), то расстройка резонатора уменьшится скачком. Приходящие СВЧ радиоимпульсы (фиг. 3 г - е) возбуждают в резонаторе настационар- . ные колебания, амплитуда которых зависит от задержки входных СВЧ радиоимпульсов (фиг. 3 ж - и). . Формула изобретения Устройство для измерения времейи. задержки импульсов, состоящее из последовательно соединенных формирователя стартовых импульсов, преобра-зователя и измерителя амплитуды, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, преобразователь выполнен в виде нестационарйой колебательной системы, включающей в себя ферритовый резонатор, размещенный в линии передачи СВЧ импульсов, намагниченный постоянным полем магнитной системы и окруженный витками управляющей катушки, генератора синусообразных колебаний, генератора последовательности опорных видеоимпульсов и сумматора, причем вход управляющей катушки соединен с выходом сумматора, два входа которого подсоединены к соответствующим выходам генератора синусообразных колебаний и генератора последовательности опорных видеоимпульсов, при этом вход последнего соединен с выходом формирователя стартовых импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Радиотехника и электроника. Т. 22, 1977, № 12, с. 21 80-2 88. 2.Рехин Е. И. и др. Измерение интервалов времени в экспериментальной физике. М., 1967, с. 223.

Saffep CBV urm.

Ф 1ЛСЯЮ/НЛ

tfft/tfjiteff

ti

«Vrf

w.

«Vex

«

«VM Ч-fjtf /A

/A

(м

Н.

сеч

A/jr

Н

пч

V

Фт.з