РЕГЕНЕРАТОР СВЕРХКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ С ФУНКЦИЕЙ ОБНАРУЖЕНИЯ

Полезная модель относится к устройствам приема и постобработки сверхкоротких радио- и видеоимпульсов (СКИ) и может быть использована для исследования радиооткликов при зондировании объектов в задачах сверхширокополосного радиовидения, а также для аутентификации сигнальных цифровых устройств, посредством построения их радиоизображения.
Современные практические решения задач численного анализа СКИ, как правило, используют принципы стробоскопического масштабно-временного преобразования (СМВП), так как классическое прямое аналого-цифровое преобразование (АЦП) и параллельное преобразование с мультиплексированием каналов АЦП не эффективно для оцифровки СКИ [Радиоволновые технологии субнаносекундного разрешения: монография / Костин М.С., Бойков К.А. - М.: МИРЗА - Российский технологический университет, 2021. - 142 с], поскольку не обеспечивают субнаносекундного разрешения. Для СМВП необходима строгая последовательность идентичных СКИ, формирование которой в задачах современного радиовидения зачастую невозможно [Gibran J., Shoushun С.А 40 пт CMOS T/H-less flash-like stroboscopic ADC with 23dB THD and >50 GHz effective resolution bandwidth. // 2017 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS), 2017].
Предлагаемая полезная модель позволяет нивелировать указанный недостаток и обеспечивает возможность не только постобработки, но и приема одиночного СКИ.
Технический результат: прием одиночного СКИ заданного уровня и его устойчивая регенерация в виде экспоненциально затухающей последовательности СКИ, каждый импульс которой идентичен принятому, что позволяет провести СМВП посредством программно-определяемой радиосистемы (ПОРС).
Указанный технический результат достигается регенератором СКИ, состоящим из двух малошумящих широкополосных усилителей (МШУ), сверхбыстродействующего коммутатора, обеспечивающего обратную связь, аттенюатора с переменным коэффициентом аттенюации, компаратора с возможностью установки уровня срабатывания и линии задержки.
Предлагаемая полезная модель построена на элементах сверхбыстродействующей полупроводниковой электроники и реализует функцию приема одиночного СКИ с последующим преобразованием его в серию затухающих СКИ с установленным периодом для последующего СМВП посредством ПОРС.
На фиг. 1 представлена блок-схема функционирования регенератора СКИ.
Функционирование представленного регенератора основано на детектировании СКИ, посредством компаратора 4, принятого логопериодической антенной 1 и многократном его повторении, за счет создания замкнутого контура: МШУ 6, линии задержки 7 и аттенюатора 8 через переключенное плечо сверхбыстродействующего коммутатора 3.
Одновременно с приходом СКИ, на вход компаратора 4 подается сигнал управления коммутатором 3. Время нарастания управляющего импульса на выходе компаратора обеспечивает задержку переключения коммутатора не меньше длительности детектированного СКИ. Для исключения ложных срабатываний компаратора, потенциометром 5 выставляется минимальный уровень переключения. Далее СКИ проходит через МШУ 6 и задерживается линией 7, на время необходимое для переключения коммутатора 3. Затем СКИ поступает на:
вход МШУ 6, посредством замкнутого ключа коммутатора 3 через аттенюатор 8, коэффициент аттенюации которого выбирается на 0,5 дБ ниже коэффициента усиления МШУ 6, для обеспечения устойчивости системы;
вход ПОРС 9 и персональный компьютер 10 для дальнейшего СМВП и анализа.
Таким образом, СКИ многократно усиливается через время задержки линии 7 от цикла к циклу. Затухание последовательности регенерированных СКИ в данной системе известно и определяется выражением:
,
A
У
1
У
А
где N - номер импульса, K - коэффициент аттенюации 8, K - коэффициент усиления 6, U - уровень первого импульса, k - коэффициент затухания, зависящий от величины разбаланса между K и K.
Элементная база выбирается исходя из длительности СКИ. Например, для СКИ длительностью 100 пс можно использовать следующую электронную компонентную базу:
1 - ETS-Lindgren 3186;
2, 6 - НМС460;
3 - НМС547;
4 - LTC6269;
5 - M22-R1K EATON;
7 - длительность ≈ 10 нc;
8 - НМС941А;
9 - R820T2;
10 - компьютер (ноутбук), поддерживающий R820T2.
Таким образом относительно наиболее близкого аналога «Череспериодный регенератор квазистационарной последовательности субнаносекундных радиоимпульсов» (RU 180812 U1 опубл. 22.06.2018, Н03 В 5/00) решается несколько существенных технических проблем:
1. обеспечение устойчивости регенератора за счет формирования экспоненциально затухающей последовательности СКИ, посредством аттенюатора 8, с возможностью настройки коэффициента аттенюации (выбирается на 0,5 дБ ниже коэффициента усиления МШУ 6);
2. обеспечение регенерации СКИ с необходимым уровнем сигнала (избавление от ложных срабатываний) за счет возможности установки порога срабатывания 5, посредством компаратора 4.