SU1330604A1 - Устройство дл измерени длительности импульсных сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехническим средствам измерени  длительности импульсов и позвол ет повысить точность измерени  длительности импульсных сигналов, искаженных паразитной амплитудной модул цией в услови х действи  широкополосной аддитивной помехи. Если уровень аддитивной помехи мал по сравнению с амплитудой сигнала, то переключатель 1 устанавливаетс  в положение I и пороговый элемент 2 срабатывает от переднего фронта измер емого сигнала. Импульс с выхода.порогового элемента 2 открывает управл емый ключ 4 и запускает счетчик 12. В случае, когда уровень аддитивной помехи значителен , предусмотрена возможность срабатывани  порогового элемента 2 от синхроимпульса в положении II переключател  1 . Отсчет временного интервала производитс  счетчиком 12 временного интервала в момент достижени  абсолютного максимума сигнала, сформированного в результате вычитани  напр жени  с генератора 3 линейно измен ющегос  напр жени  из напр жени ,сформированного взаимосв занными полосовым фильтром 5, квадратором 6, усилителем 7, сумматором 8 и расширителем 9, которые реь ализуют функцию M(t) ( ) + о + x(t)jdt, где X|(t) - напр жение на выходе полосового фильтра 5; x-Ct)- напр жение на выходе усилител . 6 ил. с (Л -1 00 о сг: О 4

Description

1

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано в уст ройствах измерени  длительности импульсов , вход щих в состав радио-, гидролокационной и другой аппаратуры

Цель изобретени  - повышение точности измерени  длительности импульс ного сигнала, искаженного паразитной амплитудной модул цией, в услови х действи  широкополосной аддитивной помехи.

На фиг. 1 изображена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2-6 временные диаграммы.

Предлагаемое устройство содержит переключатель 1, пороговый элемент 2, генератор 3 линейно измен ющегос  напр жени , управл емый ключ 4, полосовой фильтр 5, квадратор 6,усилитель 7,сумматор 8, расширитель 9 длительности импульсов, блок 10 вычитани , указатель 11 экстремума, счетчик 12 интервала времени. Блоки , образующие устройство, реализуютс  на основе стандартных радиотехнических устройств, элементов и измерительных приборов, изготовл емых с использованием как традиционной элементной базы, так и элементной базы микроэлектроники.

Входна  клемма устройства соединена с входом управл емого ключа 4 и через переключатель 1 с пороговым элементом 2, последний соединен с генератором 3 линейно измен ющегос  напр жени , вьгиод которого соединен с первым входом блока 10 вычитани . Выход управл емого ключа 4 соединен с полосовым фильтром 5, подключенным к входу квадратора 6. Выход квадратора 6 соединен с вторым входом сумматора 8. К выходу управл емого ключа 4 подключен также вход усилител  7, выход которого соединен с первым входом сумматора 8. Выход сумматора 8 подключен к входу расширител  9 длительности импульсов, выход которого соединен с вторым входом блока 10 вычитании. Выход блока 10 вычитани  через указатель 11 экстремума соединен с входом счетчика 12. Кроме того, выход порогового элемента 2 соединен .с входами управл емого ключа 4 и счетчика J2.

Дл  простоты изложени  временные диаграммы приведены дл  случа  отсутстви  широкополосной 1ДДИТИВНОЙ

помехи, котора  в предлагаемом уст306042

ройстве подавл етс  как за счет частотной фильтрации полосовым фильтром 5 на входе квадратора 6, так и за счет временного усреднени  в расширителе 9 длительности импульсов.Такое подавление широкополосной аддитивной помехи, как следует из теории потенциальной помехоустойчивости, максиIQ мально уменьшает ее вли ние на точность измерени  длительности импульса .

На фиг. 2 пунктиром изображен измер емый импульс, который с точно15 стью до масштаба по оси ординат совпадает с выходным напр жением усилител  7. На фиг.З изображен (с точностью до амплитудного множител ) сигнал на выходе квадратора 6. Здесь

20 отсутствуют провалы в плоской вершине импульса из-за паразитной амплитудной модул ции. После сумматора 8 преобразованный импульс описываетс  формулой X,(t) + Xj(t) и имеет приTj ближенно вид, показанный на фиг.4. На выходе расширител  дпительности импульсов получаем сигнал х(с), изображенный на фиг. 5 сплошной линией . Здесь пунктиром изображено ли30 нейно измен ющеес  напр жение, поступающее на блок вычитани  с выхода генератора 3. На фиг. 6 изображена разность между сплошной и пунктирной кривыми (фиг. 5). Эта разность пропорциональна функции М (с) и всегда (в отсутствии аддитивной помехи) достигает максимума в точке истинного значени  длительности Т измер емого импульса . Нсшичие аддитивной помехи

40 смещает положение абсолютного максимума выходного сигнала блока 10 вычитани  и вызывает ошибки измерени  длительности импульса.

Предлагаемое устройство работает

45 следующим образом.

На вход измерител  длительности поступает аддитивна  смесь x(t) S(t) -f- n (t) импульса S(t) и широкополосной помехи n(t). Измер емый

50 импульс искажен паразитной амплитудной модул цией так, что его можно описать формулой

35

S(t) (t))), Oiti-T,

о

о.

t 0,,

где Ug - амплитуда неискаженной части импульса;

,/L j - индекс паразитной амплитудной модул ции;

эФ эффективное напр жени  мультипликативной помехи; (t) - описывает случайный закон

амплитудной модул ции, и, име  единичную среднюю мощность, обладает спектром мощности,сосредоточенным в диапазоне частот -Й/2; Й/2 .

Если уровень аддитивной помехи n(t) мал по сравнению с амплитудой сигнала, то переключатель 1 на входе порогового элемента 2 устанавливаетс  в положение 1 и пороговый элемент 2, срабатьта  от переднего фронта импульса , вырабатьшает импульс пр моугольной формы, длительность которого превышает возможные значени  длительности измер емого импульса с . Вырабатываемый элементом 2 импульс открывает управл емый ключ 4 и синхронизует во времени счетчик 12 (запускает его).Когда уровень аддитивной помехи n(t) значителен и вели- ка веро тность ложного срабатывани  порогового элемента 2, предусмотрена возможность использовани  синхро импульса, соответствующего переднему фронту измер емого импульса. При этом переключатель 1 на выходе порогового элемента 2 находитс  в положении II и пороговый элемент 2 срабатывает от синхроимпульса.

Полосовой фильтр 5 имеет полосу пропускани ,равную полосе -52/2; 52/2j, занимаемой спектром мощности паразитной амплитудной модул ции измер емого импульса, и должен обеспечивать коэффициент передачи К,. На выходе полосового-фильтра 5 имеем сигнал

x,(t) к x(t-t ) g: X

J2 ii

., sin (nt /2) . . ГаГ72)

При этом указанный сигнал x,(t) на выходе полосового фильтра 5 отличаетс  от входной смеси измер емого импульса и аддитивной помехи x(t) тем, что подавлены все спектральные составл ющие аддитивной помехи n(t), лежащие вне полосы частот -Q/2; Ci/2, и амплитуда изменена в К, раз Усилитель 7 имеет коэффициент усилени  К2 и на его выходе сигнал равен

x(t) -- К,,х (t).

Сигнал Xj(t) с выхода усилител  в сумматоре 8 суммируетс  с выходным сигналом квадратора 6, в результате чего формируетс  сигнал

x(t) + xjt),

который поступает на вход расширител  9 длительности импульсов.

Расширитель 9 длительности импульсов представл ет собой интегратор с большой посто нной времени, на выходе которого формируетс  сигнал

х,(7)- х2(1) + хЛг) dt.

о

Эта преобразованна  смесь сигнала и помехи поступает на вход блока 10 вычитани . Одновременно на второй вход блока 10 вычитани  с выхода генератора 3 линейно измен кицегос  напр жени  поступает линейно измен ющийс  сигнал иСГ) К.С, формируемый с помощью сигнала с порогового эле- мента 2, длительностью, равной интервалу возможных значений длительностей измер емого сигнала. Блок 10 вычитани  формирую т сигнал, пропорциональный функции Т

МСг) j xj(t) + x(t) dt. - К,.

о

Эта функци  достигает абсолютного максимума в момент времени, соответствующий заднему фронту измер емого импульса. Указатель IT экстремума вы вл ет положение абсолютного максимума выходного сигнала блока вычитани , а счетчик 12 производит временной отсчет положени  абсолютного максимума сигнала М(т). Начало работы счетчика синхронизовано сигналом с порогового элемента 2. После того, как вы влен абсолютный максимум сформированного сигнала M{ 2) и измерено его временное положение (с помощью блоков указател  11 экстремума и счетчика 12), пороговый элемент 2 в результате подачи сигнала со счетчика 12 прекращает подачу запускающего импульса и ключ 4 запирает вход измерительного устройства.

Таким образом, путем измерени  временного положени  абсолютного максимума сформированного сигнала измер етс  длительность импульса пр моугольной (или близкой к ней) формы, искаженного паразитной амплитудной модул цией. Точность измерени  длительности импульса, искаженного аддитивной и мультипликативными помехами, определ етс  выбором коэффициентов

К., К

г

К,

xj, определ ющих режим работы блоков генератора 3, полосового фильтра 5, и усилител  7. Анализ точности измерени  длительности в предлагаемом устройстве, а также применение методов теории потенциальной помехоустойчивости показали, что максимальна  точность измерени  длительности достигаетс , когда

К, Knl, К, 2 U,K К,К2 m4Uq)ln(1+q) q-Hj/4,

где q - отношение спектральных плотностей мультипликативной и аддитивной помехи;

величина К выбираетс  в зависимосвходную клемму, соединенную с входом управл емого ключа и с последователь но включенными переключателем, пороговым элементом и генератором линейно измен ющегос  напр жени , последовательно соединенные указатель экстремума и счетчик интервала времени , а также квадратор и расширитель импульсов, причем выход порого10 вого элемента соединен с управл ющим входами ключа и счетчика интервала времени, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  длительности импульсного

15 сигнала, искаженного паразитной амплитудной модул цией, в услови х действи  широкополосной аддитивной помехи, в него введен усилитель, выход которого соединен с первым вхо20 дом сумматора, причем вход усилител  соединен с выходом управл ющего ключа , а второй вход сумматора соединен с выходом квадратора, выход сумматора соединен с входом.расширител  имти от конкретных условий работы изме- пульсов, между выходом управл емого рител  таким образом, чтобы согласовать динамические диапазоны входной смеси сигнал - помеха и используемых типовых блоков (ключ, усилитель и т.д.).

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  длительности импульсных сигналов, содержащее

   ключа и квадратором включен полосово фильтр, кроме того, введен блок вычи тани , первый вход которого соединен с выходом генератора линейно из- 30 мен ющегос  напр жени , второй вход соединен с выходом расширител  импульсов а выход - с входом указател  экстремума.

   т)

   входную клемму, соединенную с входом управл емого ключа и с последовательно включенными переключателем, пороговым элементом и генератором линейно измен ющегос  напр жени , последовательно соединенные указатель экстремума и счетчик интервала времени , а также квадратор и расширитель импульсов, причем выход порогового элемента соединен с управл ющими входами ключа и счетчика интервала времени, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  длительности импульсного

   сигнала, искаженного паразитной амплитудной модул цией, в услови х действи  широкополосной аддитивной помехи, в него введен усилитель, выход которого соединен с первым входом сумматора, причем вход усилител  соединен с выходом управл ющего ключа , а второй вход сумматора соединен с выходом квадратора, выход сумматора соединен с входом.расширител  им пульсов, между выходом управл емого

   ключа и квадратором включен полосовой фильтр, кроме того, введен блок вычитани , первый вход которого соединен с выходом генератора линейно из- 30 мен ющегос  напр жени , второй вход соединен с выходом расширител  импульсов а выход - с входом указател  экстремума.

   I

   V

   фие.2

   А

   (рие.Ъ

   Л

   Го

   xiffl- xM

   фигЛ

   фиг5 Та

   Редактор М.Дылын

   Составитель А. Ефимочкин

   Техред М.Ходанич Корректор Г. Решетник

   Заказ 3581/49Тираж 370Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Уж ород, ул. Проектна , 4