Анализатор формы импульсных сигналов

 

{72) Авторы изобретения

Ь

t

Фрунзенский политехнический инстит Х„

Ж.Шаршеналиев и Н.А.Петровская (7l ) Заявитель (54) АНАЛИЗАТОР ФОРИН ИИПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к измерению 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 (5-1) последовательно соединенных, умножителей, вторую группу т1 умножителей, П интеграторов, блок считывания и блок обработки, причем выход схемы синхронизации соединен с управлякицим входом блока считывания и входом генератора пилообразного напряжения1 выход которого соединен с первыми входами всех умножителей первой группы и со вторым входом первого умножителя первой группы, а такх;е первым входом первого умножителя второй группы. Выход каждого из умножителей первой группы соеди1 неи соответственно с первым входом каждого из умножителей второй группы, начиная со второго. Вторые входы умножителей второй группы соеди" невы со входом устройства. Выход каждого из 0 умножителей второй группы соединен соответственно со входом т интеграторов, выходы которых соединены со входом блока считывания, выходы которого соединены со входами блока обработки.

Выходы блока обработки являются выходами анализатора (13.

Недостатком указанного устройства является низкое быстродействие, обусловленное необходимостью решения системы Грамма путем вычисления дополнительных определителей и вычислением спектральных ,коэффициентов для каждого вход-! ного сигнала.

Цель изобретения — повышение быстродействия анализатора.

9002

50

Поставленная цель достигается тем, что в анализатор формы импульсных сигналов, содержащий блок синхронизации, вход которого соединен со входом устройства, г1 умножителей, один из входов которых соединен со входом устройства, а выход каждого из которых соединен со входом одного из интеграторов, выходы по— следних соединены с блоком считывания, управляющий вход которого соединен с выходом блока синхронизации, дополнительно введены формирователь прямоугольных импульсов, RC"ìàòðèöà с количеством элементов C11 х о1 и1 1

15 сумматоров, причем вход формирователя прямоугольных импульсов подключен к выходу блока синхронизации а выхол — ко вхщтам,всех элементов

RC"èàòðèöb1, выход каждого из 11 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

h, 1.j

ЬЦ = — —; 1,1,..., и; j 1,..., и1 где й„- главный определитель системы ортогонализации весовых функций анализатора;

hr, — дополнительные определите1 ли этой системы.

На чертеже изображена функциональная схема анализатора. 35

Анализатор формы импульсного сигнала содержит блок 1 синхронизации1 выход которого соединен со входом

Формирователя 2 прямоугольных импульсов, RC""ìàòðèöó 3, состоящую из

111х1 1 ) элементов 411, 41, ..., 44,..., / ,44 . 4М. Ъь ° ° ° ? 4. 4R5s Ь 4)3,s ° ° ° °

4д,ф ° ° Ф ф 4„,1ф 41, э 4Ф Я ч где < — текущий ндмер строки, ФФ1 — текущий номер столбца, причем 45

1.=1,2,...,,, j =1,2,... 11. Первая строка ВС-матрицы 3 составлена из элемена тов 41,, 41,...,,..., 41„, вторая строка — 4, 4,..., 4,, 4»„, 1-ая строка — 4 „, 4,..., 4,..., 41 „и И -строка - 4,„, 4 ... °, 4„1...,.

4q Вход каждого элемента от 41 до

4> RC-матрицы 3 соединен с выходом

Формирователя 2 прямоугольных импульсов. каждый элемент 1, 44,..., 4 ), 55

4 „, RC -матрицы 3 характеризуется разницой постоянной времени

4Ъ где 1=1,2,...,и, 1=1,2,...,и, 08 4 и коэффициентом передачи В 1, где

1=1)2)е ° ° рп, =1у2раа ° )пе Постоянные времени выбираются из условия л л л ;„а L j Ь t Ä 1,=1,г,..., И

Ф у у

1&47.... и, (Ъ гдето ;„, I ex- соответственно минимально и максимально возможные постоянные времени, характеризующие априорно известную скорость нарастания входного сигнала, причем две постоянные времени выбираются равл ными 1.„, и l ©, a 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 и сумматоров 5=1-5=1, и умножителей

6=1-6=и, 11 интеграторов 7=1-7= и и блок 8 считывания. Выход каждого элемента RC-матрицы 3 подключен ко входу одного из сумматоров.

Выходы элементов 4 4 ... 4" .Ц 1 ю ° " э 11 э

4 „ первой строки подключены ко входам сумматора 5=1, выходы элемен os aTopoH строки 4 4 . 4

4 „- ко входам сумматора 5=2 и т.д. соответственно выход элементов n + строки 4 4, ... 4 1,... 4 — к входам сумматора 5= 1. Выход сумматора 5=1 соединен с первым входом умножителя 6=1, выход сумматора

5=2 - c первым входом умножителя

6=2 и т,д. соответственно.

Вторые входы умножителей 6=1-6= соединены со входом блока 1 синхронизации. Выход каждого из умножителей 6=1-6= 11 соединен со входом одного из интеграторов 7=1-7= 1 соответственно.

Выходы интеграторов 7=1-7= и соединены с сигнальными входами блока

8 считывания, управляющий вход которого соединен с выходом блока 1 синхронизации.

Анализатор работает следующим образом.

В момент появления на входе анализатора входного импульсного сигнала M(t), блок 1 синхронизации выра. батывает два коротких импульса разной полярности, причем первый соответствует началу импульсного сигнала Ч(t), а второй концу интервала tr,, устанавливаемому из условия априорно известной минимально возможной длительности импульсного сигнала M(t}

5 900208

Разнополярные импульсы с выхода блока I синхронизации пост-пают на вход формирователя 2.прямоугольных импульсов, где преобразуются в прямоугольные импульсы с крутым 5 передним фронтом, а на управляющий

"е вход блока 8 считывания, где импульсом, соответствующим началу сигнала W(t) осуществляется сброс заряда с интеграторов 7=1-7=и, како- 10 пленного при анализе спектра предыдущего импульса ))(((t)j а импульсом, соответствующим концу интервала

t — сброс формирователя 2 прямоугольных импульсов и считывание 15 сигнала с интеграторов 7=1-7= и на данном цикле анализа. Прямоугольный импульс длительностью с крутым передним фронтом поступает на входы всех элементов RC-матрицы 3, начиная с 4„, и до 4 коРсФ торые преобразуют передний фронт прямоугольного импульса в сигнал, представляющий собой экспоненциальную функцию вида 81))Е)(р (фц) .

В результате на входы первого сумматора 5=1 поступают экспоненциальные импульсы, сформированные элементами 4, 4,..., 4,..., 4« первой строки RC-матрицы 3.

ЭО

На входи второго сумматора- 5 2 с поступают экспоненциальные импульсы, сформированные элементами 4»1, 4

4 °... 4„„.

На входы e -oro сумматора 5=п 3s поступают экспоненциальные импульсы, сформированные элементами 4„1, в, ° ° °, 4ijj---» Ь.

SjjÄ e)(1 (/1.И1), Вп» ЕХЕ (/ Г„»),, 4О

Bjtj Е)(ОГ /Г()с > Sjt e 1 (/

6=!-6=и. Таким образом, на вход интеграторов 7 1-7=)) поступают сигналы вида Р1 (t) M(t), P (t) W(t),..., P„ (t) И(с) соответственно, в результате интегрирования которых имеем (А сигиипех ) Р, (t) &(t) dt, f Рен) ххх(()х(е о Ь

t(c

Р„(ОМ МЬИ, При этом блок 8 считывания заперт. Он отпирается управляю» щим,импульсом с блока 1 синхронизации в момент t> è пропускает на свои sxo1Ь Си, ды уровни напряжения 1 P Ct)w(C)dt

)

О

Фспс »Ф„

1 pz(t) ur(tldt, „, f p„(t)v(е),(Р, о Ь

Поскольку анализатор формы работает по принципу замены исследуемого процесса И(й) частной суммой ряда в системе базисных функций +< (й)

I=1j2,. ° .,п, т е. )(I(d((t) a ) g g (g) (л

4ч то сигналы на выходе блокао8 считывания в системе базисных функций (t), i=1,2,..., р) представляют се 4„ собой Ю(Ир и) и С„" р1И)р(Ф)Ж о

Фо Ф„

c,f p,(цpt(t)dtt c„f pÄ(t)p,(t)dt, 4 Ь и и

Ъл/H) P» Ct) c)(t С1 (Р1 Н) Р» И) 411+ о

+ с, у (ца,щ и. рс„" е„()р»й) й, о

t„ t4

ur(t)P„(t) dt = CtJ V, (t),(t) dt + о да входе каждого из сумматоров 5=1

5 j) формируются сигналы, представляющие собой копии весовых функций, причем на выходе и --го сумматора 5

PPt C4) = 8«ехР(. /T«)+Sjj» ех (/7„)+.. сс» е))„иехх(/(„„)=,х С„) ехх(((Ги )

)лх)

Копии весовых функций Р (t), Р (t), Pt,(t) поступают на первые входы умножителей 6=1-6= п соответственно (где перемножаются с входным импульсным сигналом M(t). поступа° C, va(t)PH(t)dt s,.+GHf Vh(t))((t)dt

Ф„

О о

Выбором параметров элементов RCматрицы обеспечено равенство нулю всех коэффициентов j (ре < ) Pj CH cit .1 о

=1,2,... jf1 )=1,2,...,и, когда номер

\ базисной функции 1 не совпадает с,номе ром весовой функции, 1 (I). ($) р. (ц J$ Q ,Лц

j о когда i/j и равенство единице всех ко (t((j 1=1,2 ...,n, )эффициентов J V1 C<) а) C<) cI<, I, 900208 д ля которых номер базисной функции совпадает с номером базисной функ гФЦ ции 1 т.е.J q(<}Pa®о1 =1, если о

1 *) сигналы на входе схемы считывания равны соответствукщим коэффициентам опектоа с„ р,(им а к=c +о+.„о; м

30 «>+(<>4<= 0 С -... О

tö

Р„И1иг(} сН О + 6+.. + C е

Изобретение позволяет повысить быстродействие анализатора вследствие того, что у него появилась новая функция, состоящая в формировании ортогональных весовых функций анализатора, позволяющих обратить в нули гu все коэффициенты P (B Ój (ИсИкогда о правой части системы Грамма, кроме диагональных, а диагональные

Г ц

25 коэффициенты,1 1 i, (Fj Юо1,для кот) — ! о

Рых 1=J равны единице. Вследствие этого каждый коэффициент левой части

)<и системы J w(4) Р (ЧН,где 1=1,2,...,п о формируемый на выходе схемы считывания, равен коэффициенту спектра С где 1=1,2)...,п т.е. уровень напряжения на входе первого интегратора 7=1 равен значению коэффициента С,1 уровень напряжения на выходе второго интегратора 7=2 равен значению коэффициента С и т.д.

Таким образом, отпадает необходимость в выполнении трудоемких и продолжительных во времени операций, связанных с вычислением дополнительных определителей системы Грамма и спектральных коэффициентов для каждого входного импульсного сигнала. iS

Отпадает и необходимость в блоке отработки, осуществляющэм запоминание коэффициентов

t„

Р,(»ю;(»аС,, 1, о и вычисление спектральных коэффи циентов 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 нз входов которых соединен со входом устройства, а выход каждого иэ которых соединен со входом одного иэ интеграторов, выходы последних соединены с блоком считывания, управляющий вход которого соединен с выходом блока синхронизации, о т л и ч а ю шийся тем, что, с це" лью повышения быстродействия, в него дополнительно введены формирователь прямоугольных импульсов, RCматрица с количеством элементов (и и3 и и сумматоров, причем вход формирователя прямоугольных импульсов подключен к выходу блока синхронизации, а выход — ко входам всех .элементов RC-матрицы, выход каждого из и элементов матрицы одной строки соединен со входами одного из сумматоров, выход каждого из которых соединен со входом одного нз умножителей, а коэффициент передачи каждого элемента RC-матрицы определяется по формуле Ч ь = —. 3= ... ) 1".) У l ) ) где d< — главный определитель системы ортогонализации весовых функций анализатора;

+ j — дополнительные определители этой системы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ермакова .В.Г. и др. Измерение параметров одиночных импульсов малой длительности. — "Приборы и системы управления", 1979, Ф 4.

900208

Составитель Е.Данилина

Редактор Н. Бобкова Техред Т.Маточка Корректор В.Синицкая

Заказ 12175/62 Тираж 718 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж"35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал IIIIII Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4