ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЛИТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ
PULSE RANGE METER

Изобретение относится к области радиотехники и измерительной техники и может быть использовано в системах радиотехнической разведки (РТР) и пассивного целеуказания (ПЦУ), использующих дальнее тропосферное распространение ультракоротких радиоволн (ДТР УКВ), для измерения длительности сигналов, принимаемых радиолокационных станций (РЛС). Известны устройства измерения длительности импульсных сигналов (а.с. СССР №424088, МКИ G01r 29/02, опубл. 1972 г.; а.с. СССР №318013, МКИ G01r 29/02, опубл. 1974 г.), которые могут быть использованы в системах РТР и ПЦУ в условиях приема сигналов в прямой видимости (в пределах радиогоризонта).
Эти измерители по принципу действия можно условно разделить на два типа. К первому типу относятся устройства, содержащие генератор счетных импульсов, временной селектор, счетчик импульсов, устройство индикации (а.с. СССР №424088, МКИ G01r 29/02, опубл. 1972 г.) и работающие по принципу подсчета числа импульсов генератора счетных импульсов за время длительности измеряемого импульса.
Ко второму типу относятся устройства, содержащие линию задержки с отводами, компараторы и индикатор (а.с. СССР №318013, МКИ G01r 29/02, опубл. 1974 г.). В таких устройствах длительность импульса определяется по сработавшим компараторам, которые однозначно связаны с номерами отводов линии задержки.
Точность измерения таких устройств определяется в основном либо частотой счетных импульсов, либо интервалами измерительной линии задержки.
Такие устройства измеряют длительность одиночных импульсов РЛС, форма которых близка к прямоугольной и не искажена (отсутствуют провалы на вершине импульса).
Однако, указанные устройства, будут давать значительные ошибки измерения в системах РТР, использующих явление ДТР УКВ, т.к. в этих условиях, вследствие многолучевости распространения, сигналы РЛС на входе приемного устройства системы РТР и ПЦУ искажены. Эти искажения выражаются в провалах огибающей видеосигнала, что приводит к дроблению принимаемого импульса на несколько отдельных импульсов, длительность которых значительно меньше длительности сигнала разведуемой РЛС.
Поэтому ошибки измерения длительности импульса такими устройствами значительны и могут составлять до 50% измеряемой величины.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому устройству является измеритель интервалов времени методом дискретного счета, используемый в режиме измерения длительности прямоугольного импульса (Г.Я. Мирский. Радиоэлектронные измерения. М., "Энергия", 1975 г., стр.176-177), содержащий генератор счетных импульсов, временной селектор, счетчик. Выход генератора счетных импульсов соединен с первым входом временного селектора, выход которого соединен со счетным входом счетчика; измеряемый импульс поступает на второй вход временного селектора.
Недостатком указанного устройства является невозможность измерения истинной длительности импульса РЛС при наличии провалов в нем, т.к. в счетчике будут последовательно записываться коды длительностей отдельных импульсов, разделенных временными промежутками провалов в огибающей принимаемого сигнала. Поэтому при измерении длительности импульса разведуемой РЛС указанными устройствами будет неизбежно возникать ошибка, обусловленная наличием провалов в огибающей сигнала, прошедшего канал ДТР УКВ, приводящая к недопустимому снижению точности измерения для решения последующих задач: разделения сигналов и опознавания типа РЛС.
Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения длительности сигналов РЛС в системах РТР и ПЦУ, работающих в условиях ДТР УКВ. Указанная цель достигается тем, что в известный измеритель, содержащий генератор счетных импульсов, временной селектор и счетчик импульсов (первый счетчик), вводится триггер приема, второй счетчик, дешифратор, триггер запрета, схема "И", схема "ИЛИ-НЕ", триггер записи и регистр, причем первый вход триггера приема соединен со вторым входом триггера запрета, первый вход которого соединен с выходом дешифратора, а выход присоединен ко второму входу схемы "И", первые входы схемы "И" и временного селектора присоединены к счетному входу второго счетчика, выход которого соединен с дешифратором; вторые входы схемы "ИЛИ-НЕ" и триггера приема соединены между собой; второй вход временного селектора, первый вход схемы "ИЛИ-НЕ", вход установки первого счетчика в "0" присоединены к выходу триггера приема, выход первого счетчика соединен с регистром, а выходы схемы "И" и "ИЛИ-НЕ" соединены соответственно с первым и вторым входами триггера записи, выход которого соединен со входом установки в "0" второго счетчика и входом записи регистра.
Введение указанных элементов позволяет анализировать длительность провала и в случае, если его длительность превышает заданную величину; отсчет длительности измеряемого импульса производится от переднего фронта до начала провала, в противном случае, если длительность провала менее заданной величины, отсчет длительности измеряемого импульса производится от переднего фронта до окончания импульса, включая длительность провала.
На чертеже изображена функциональная схема описываемого устройства, где 1 - генератор счетных импульсов, 2 - временной селектор, 3 - первый счетчик, 4 - регистр, 5 - триггер приема, 6 - второй счетчик, 7 - дешифратор, 8 - триггер запрета, 9 - схема "И", 10 - схема "ИЛИ-НЕ", 11 - триггер записи.
Устройство работает следующим образом: импульс начальной установки поступает на первый вход триггера приема 5 и второй вход триггера запрета 8, устанавливая их таким образом, что потенциал на выходе триггера приема 5 закрывает временной селектор 2, обнуляет первый счетчик 3 и через схему "ИЛИ-НЕ" 10 устанавливает триггер записи 11 в исходное состояние, а потенциал на выходе триггера запрета 8 открывает схему "И" 9, через которую на счетный (первый) вход триггера записи 11 поступают счетные импульсы от генератора счетных импульсов 1.
Потенциал на выходе триггера записи 11, удерживаемый по установочному входу 2 потенциалом с выхода триггера приема 5, обнуляет второй счетчик 6.
После окончания импульса начальной установки с некоторой задержкой на второй (счетный) вход триггера приема 5 поступает измеряемый импульс, который своим передним фронтом перебрасывает триггер приема 5. Полярность сигнала на выходе триггера приема 5 изменится на противоположную, поэтому открывается временной селектор и первый счетчик начинает считать поступающие счетные импульсы.
Измеряемый импульс имеет ту же полярность, что и потенциал на выходе триггера приема 5 после начальной установки, а так как эти сигналы объединяются на схеме "ИЛИ-НЕ" 10, то состояние триггера записи 11 до окончания измеряемого импульса или появления провала в нем не изменяется.
В качестве триггера приема 5, триггера записи 11, триггера запрета 8 применены "Д" триггера (серия 133), по информационным входам которых заведены постоянные потенциалы. Импульс начальной установки на триггер запрета 8 и триггер приема 5 поступает по установочным входам, а выход схемы "ИЛИ-НЕ" 10 также соединен с установочным входом триггера записи 11.
После появления заднего фронта в измеряемом импульсе потенциал на выходе схемы "ИЛИ-НЕ" 10 меняет свою полярность и не удерживает триггер записи 11 в предыдущем состоянии, поэтому при поступлении через схему "И" 9 счетного импульса, по его переднему фронту, триггер записи 11 изменит свое состояние, причем фронт, возникший на выходе триггера записи, 11 поступает на счетные входы триггеров, образующих регистр 4, и в последний записывается код числа, находящегося в этот момент в первом счетчике 3.
Этот код соответствует длительности измеряемого импульса (с точностью одного дискрета) от его переднего фронта до пришедшего заднего фронта.
Потенциал изменившейся полярности на выходе триггера записи 11 не обнуляет второй счетчик 6. Второй счетчик 6 начинает подсчет импульсов и кодовые комбинации, снимаемые с его выходов, поступают на вход дешифратора 7. В случае, если пришедший задний фронт измеряемого импульса был следствием провала в нем и длительность этого провала меньше максимально допустимой величины, то есть число, просчитанное во втором счетчике 6, не достигнет значения соответствующего максимально установленной длительности провала и код на выходе второго счетчика 6 не станет равным коду, на который настроен дешифратор 7, потенциал на выходе дешифратора не изменится, триггер запрета 8 также сохранит свое предыдущее состояние.
После окончания провала на выходе схемы "ИЛИ-НЕ" 10 устанавливается потенциал, возвращающий триггер записи 11 в исходное состояние, соответствующее состоянию, в которое он устанавливается по импульсу начальной установки, в результате чего второй счетчик 6 обнуляется и прекращает счет.
За время провала триггер приема 5 своего состояния не изменяет, то есть временной селектор 2 открыт и первый счетчик 3 продолжает счет.
По окончанию измеряемого импульса в описанной выше последовательности срабатывает триггер записи 11 и в регистр 4 записывается из первого счетчика 3 новое число, соответствующее длительности импульса, одновременно начинает счет второй счетчик 6. Когда код на выходе второго счетчика 6 станет равным коду, на который настроен дешифратор 7, на выходе дешифратора 7 появится импульс, по переднему фронту которого триггер запрета 8 изменит свое состояние и на схему "И" 9 поступает запрещающий потенциал, вследствие чего счетные импульсы перестанут поступать на счетный (первый) вход триггера записи 11 и повторная запись в данном цикле измерения станет невозможной.
Для обеспечения правильной записи числа из первого счетчика 3 в регистр 4 изменение состояний первого счетчика 3 происходит по заднему фронту счетных импульсов, а запись числа в регистр 4 - по переднему фронту счетных импульсов.
Для обеспечения правильной работы измерителя необходимо, чтобы емкость первого счетчика 3 обеспечивала запись числа заведомо большего, чем число, соответствующее максимальной длительности измеряемого импульса с учетом провалов, причем превышение емкости счетчика над максимальной длительностью измеряемого импульса должно быть больше числа, соответствующего максимальной длительности провала.
Предлагаемое устройство измерения длительности импульса в системах РТР и ПЦУ, использующих прием сигналов РЛС, прошедших канал ДТР УКВ, позволяет путем устранения провалов в огибающей сигнала РЛС, повысить точность измерения длительности импульса. Повышение точности измерения длительности импульса дает возможность уменьшить вероятность ошибок разделения сигналов РЛС и исключить дробление цели по указанному параметру, при изменении несущей частоты разведуемой РЛС.