ГЕНЕРАТОР ТЕСТОВЫХ СИГНАЛОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВИДЕОИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ ОБЪЕКТОМ

Полезная модель относится к области радиотехники и предназначена для получения тестовых сигналов, посредством которых исследуется нелинейность преобразования видеоимпульсных сигналов объектом в рамках способа, описанного в патенте RU 2263929 С1 (дата приоритета 07.04.2004, опубликован 10.11.2005).
Известен генератор тестовых сигналов [1], содержащий электронно-вычислительную машину, генерирующую тестовые сигналы в цифровой форме, с выхода которой эти тестовые сигналы поступают на цифро-аналоговый преобразователь, выход которого является выходом генератора. Недостатком известного генератора является сложность и высокая стоимость.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является генератор [2], содержащий источник периодической последовательности коротких видеоимпульсов, выходной сигнал которого поступает на исследуемый объект, а также на первую, вторую и третью линии задержки, время запаздывания в которых составляет соответственно Т, 2Т и 3Т, причем сигнал с выхода второй линии задержки также поступает на исследуемый объект, а сигналы с выходов первой и третьей линий задержек поступают на исследуемый объект соответственно через первый и второй инверторы. В результате на выходе генератора образуются импульсы с различающейся полярностью, но одинаковыми (с точностью до знака) формами. Недостатком данного устройства-прототипа является то, что такой сигнал непригоден для исследования нелинейности преобразования сигналов объектами, для которых S[-х(t)]=-S[x(t)], где S(•) - нелинейный оператор, преобразующий тестовое воздействие на объект x(t) в отклик объекта: u(t)=S[x(t)]. К таким объектам относятся, в частности, безынерционные объекты, вольтамперная характеристика которых является нечетной функцией, а также контакты металл-окисел-металл.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое решение, - создание простого генератора периодического сигнала, в котором повторяются пары импульсов, причем образующие пару импульсы имеют разные формы.
Это достигается тем, что в известном генераторе тестовых сигналов, содержащем источник периодической последовательности коротких видеоимпульсов, дополнительно включен первый электронный коммутатор, вход которого подключен через элемент задержки к выходу источника видеоимпульсов, причем первый выход первого электронного коммутатора подключен к первому входу второго электронного коммутатора, а второй выход первого электронного коммутатора подключен ко входу фазового корректора, выход которого подключен ко второму входу второго электронного коммутатора, при этом выход второго электронного коммутатора является выходом генератора, а входы сигнала переключения электронных коммутаторов подключены к выходу делителя частоты на два, вход которого подключен к выходу источника периодической последовательности коротких видеоимпульсов, причем вход первого электронного коммутатора нормально замкнут с его первым выходом, а первый вход второго электронного коммутатора нормально замкнут с его выходом.
В частном случае источник периодической последовательности коротких видеоимпульсов выполняют в виде двоичного счетчика импульсов и логического элемента И с количеством входов, равным количеству двоичных разрядов счетчика, причем к выходу каждого из разрядов двоичного счетчика импульсов подключен отдельный вход логического элемента И, в то время как выход этого логического элемента является выходом источника периодической последовательности коротких видеоимпульсов, а элемент задержки выполнен в виде регистра сдвига, причем тактовые входы счетчика и регистра подключены к генератору тактовых импульсов.
Фазовый корректор используется для преобразования формы сигнала, поступающего от источника периодической последовательности коротких видеоимпульсов. Второй электронный коммутатор позволяет подавать на выход либо импульсы неизменной формы (такой, какую они имеют на выходе источника периодической последовательности коротких видеоимпульсов), либо импульсы, преобразованные по форме фазовым корректором. Первый электронный коммутатор отключает фазовый корректор от источника периодической последовательности коротких видеоимпульсов в том случае, когда сигналы поступают на выход генератора без преобразования формы. Это нужно для того, чтобы исключить влияние входного импеданса фазового корректора на форму импульсов в этом случае. Делитель частоты на два управляет электронными коммутаторами, обеспечивая чередование на выходе генератора импульсов неизменной и преобразованной формы. Элемент задержки обеспечивает задержку импульса, проходящего через электронные коммутаторы, относительно момента их переключения. Это необходимо для того, чтобы переходные процессы в электронных коммутаторах, связанные с их переключением, полностью закончились к моменту подачи импульса на их входы.
В результате нечетные видеоимпульсы проходят от источника видеоимпульсов на выход генератора без изменений, а четные - через фазовый корректор, который изменяет их форму. Таким образом получается периодическая последовательность пар импульсов, в которой образующие пару импульсы имеют разные формы.
вых
к
На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого генератора тестовых сигналов, где ИИ - источник периодической последовательности коротких видеоимпульсов, ЭЗ - элемент задержки, DA1 и DA2 - соответственно первый и второй электронные ключи, ДЧ - делитель частоты на два. На фиг.2 изображен пример принципиальной схемы, осуществляющей предлагаемую полезную модель. На фиг.3 приведен сигнал u(t) (кривая 1) на выходе генератора, выполненного по схеме фиг.2, а также сигнал u(t) (кривая 2), который в этом генераторе переключает электронные коммутаторы.
Ниже приведен пример осуществления полезной модели.
0
0
0
Источник периодической последовательности коротких видеоимпульсов выполнен на микросхеме DD2 SN74LS161A (фиг.2), которая представляет собой двоичный счетчик импульсов с включенным в ее состав логическим элементом И, входы которого подключены к выходам разрядов счетчика. На элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы DD1 SN74LS00, резисторах R1-R2, конденсаторе С1 и кварцевом резонаторе ZQ1 выполнен генератор тактовых импульсов частотой f=16 МГц. Сигнал с выхода генератора тактовых импульсов поступает на тактовый вход С счетчика DD2. Импульс на выходе логического элемента И (выход ТС микросхемы DD2) счетчика получается в только том случае, когда все разряды счетчика находятся в состоянии логической единицы. Таким образом, на выходе ТС микросхемы DD2 формируется периодическая последовательность коротких видеоимпульсов длительностью 1/f с периодом повторения 16/f (т.е. длительность импульса составляет 1/16 периода сигнала). Выход ТС микросхемы DD2 является выходом источника периодической последовательности коротких видеоимпульсов.
Элемент задержки выполнен на регистре сдвига DD3 SN74LS194A. Импульсы от источника периодической последовательности коротких видеоимпульсов поступают на последовательный вход регистра DSR. К тактовому входу С регистра подключен выход тактового генератора. При поступлении на этот вход фронта тактового импульса происходит сдвиг хранящихся в регистре данных в сторону старших разрядов и запись данных в младший разряд со входа DSR. В результате импульс на выходе Q2 предпоследнего разряда регистра (поступающий на вход первого электронного коммутатора) оказывается задержанным относительно импульса на выходе источника периодической последовательности коротких видеоимпульсов (переключающего триггер делителя частоты на два, который управляет электронными коммутаторами) на три периода частоты тактовых импульсов, т.е. на 188 нc. Этого достаточно, чтобы переходные процессы в электронных ключах, связанные с их переключением, закончились.
Электронные коммутаторы выполнены на микросхеме DA1 ADG5436BRUZ. Переключение электронных коммутаторов осуществляется сигналом с выхода делителя частоты на два, реализованного на микросхеме DD4 SN74LS74A.
Фазовый корректор реализован по известной схеме [3] на элементах С2-С3 и L1-L3. Номиналы элементов корректора рассчитаны на сопротивление нагрузки генератора тестовых сигналов 230 Ом.
На выходе генератора тестовых сигналов получается сигнал, изображенный на фиг.3 и представляющий собой периодическую последовательность пар импульсов, в которой образующие пару импульсы имеют разные формы.
Источники информации, использованные при составлении описания полезной модели:
1. Бомбизов А.А., Ладур А.А., Лощилов А.Г., Малютин Н.Д., Мисюнас А.О., Семенов Э.В., Фатеев А.В., Усубалиев Н.А. Векторный импульсный измеритель характеристик цепей и проводных систем // Приборы. - 2007. - №9. - С.28-31.
2. Авдеев В.Б., Бердышев А.В., Панычев С.Н. Сверхкороткоимпульсная сверхширокополосная нелинейная радиолокация // Телекоммуникации. - 2006. - №8. - С.23-27 - прототип.
3. Сильвинская К.А., Голышко З.И. Расчет фазовых и амплитудных корректоров: Справочник. - М.: Связь, 1969. - 116 с.