Файл: Петренко А.И. Масштабно-временные преобразователи импульсных сигналов.pdf

каналов временного квантования с обособленными запоми­ нающими устройствами. Для обработки широкополосного сигнала число каналов может быть значительно увели­ чено. Применяя коммутатор, распределяющий получаемые

Сигнал, подлежащий временному сжатию, через вход­ ное устройство 1 поступает на устройство временного кван­ тования 2. Интервал квантования At задается синхрони­ затором 3.

Если сигнал необходимо сжать в К раз, то величина

п выходное устройство 5 периодически подключается к вы-

ходу временного квантователя на время ДI и к выходу ли-

10

нии задержки 4 на время At (1 — Через время At

обе выборки поступают в выходное устройство и в линию задержки, причем первая опережает вторую на время Д« .

Рис. 3. Временные диаграммы, поясняющие работу устрой­ ства с рециркулятором для временного сжатия.

В следующий интервал времени At к двум выборкам присоединится третья, отстоящая от второй на время ДI

и от первой на 2-^- и т. д. После получения последней выборки на выходное устройство поступят все выборки сигнала, разделенные интервалами Af* = , что в соот­ ветствии с выражениями (4) и (2) эквивалентно преобразо-

11

ваишо длительности сигнала

В запоминающем устройстве аналогового типа (АЗУ) весь входной сигнал фиксируется в непрерывной форме. Выборку информации с одновременным кодированием ее можно выполнить по любому закону.

Для фиксации непрерывных величин используют само­ писцы или механические осциллографы, пишущий эле­ мент которых непосредственно соединен с подвижной частью магнитоэлектрической системы; оптические осцил­ лографы (шлейфы), у которых движение пишущего эле­ мента заменено движением светового луча, воздействующе­ го на светочувствительный слой носителя; магнитные регистрирующие системы; электронно-лучевые трубки, снаб­ женные фотокамерами или с непосредственной записью электронным лучом, а также трубки с накоплением зарядов.

Сравнительная диаграмма шнрокополосности перечис­ ленных методов записи аналоговых величин приведена на рис. 4. Как видно, для записи одиночных кратковремен­ ных импульсов пригодны магнитная запись, электронно­ лучевые трубки с фотокамерами и трубки с накоплением зарядов. Рассмотрим эти типы АЗУ несколько подробнее.

Современные фотоматериалы достаточно чувствительны и имеют большую разрешающую способность. Для уве­ личения скорости записи иногда используют электронно­ оптические преобразователи изображения [43] или приме­ няют предварительно экспонированную пленку. Поэтому можно считать, что частотный предел АЗУ рассматривае­ мого типа ограничен полосой пропускания осциллографического устройства и составляет 10е — ІО7 гц. Инфор­ мационная емкость ограничена емкостью экрана ЭЛТ.

12

Эксплуатационным недостатком такого АЗУ является за­ держка, связанная с обработкой фотоматериалов. Правда, в настоящее время известны методы, с помощью которых можно свести к минимуму эту задержку, например, ис­ пользуя систему Полароид (США), фотоснимок получают через 10 сек [35]. Сигналы можно непосредственно регист-

Рис. 4. Диаграмма для сравнения широкополосностп методов ана­ логовой записи.

рировать лучом электронно-лучевой трубки на фотоленте, при этом пшрокополосность и информационная емкость АЗУ значительно возрастают [35].

Для снятия информации с фотобумаги или пленки при­ меняют фотооптический метод считывания, который осно­ ван на использовании различия в коэффициентах отраже­ нияили пропускания носителя и линии графика [19]. С помощью источника света осматривают носитель с гра­ фиком и затем фоточувствительными элементами регист­ рируют изменения отраженного пли проходящего световых потоков от элемента изображения.

13

Различают два варианта фотооптического метода счи­ тывания — светооптнческий и электронный — в зависи­ мости от того, выделяется исследуемый элемент непосред­ ственно на самом носителе или на его оптическом изобра­ жении. Элемент изображения можно выделять с помощью светового пятна, проектируемого на носитель (камера бе-

Рпс. 5. Методы выделения элемента графического изображения на:

в плоскости оптического изображения носителя с графиком

(рис. 5, а, б).

Во втором случае этот элемент выделяется обычно на потенциальном рельефе — изображении носителя, воз­ никающем на специальном экране-мишени телевизионной передающей трубки (рис. 5, в). При выделении элемента изображения электронным лучом ток сигнальной пластины трубки пропорционален освещенности выделяемого эле­ мента носителя.

При преобразовании графика в электрические сигналы на носителе или его изображении поочередно выделяются отдельные элементы. Образующиеся при этом электри-

14

записывающей головки должна быть меньше самой корот­ кой записываемой длпны волны А,МІШ. У головок, специаль­ но предназначенных для записи телевизионных сигналов, завор достигает 5 мк [14].

При записи на нпзких частотах, которым соответ­ ствуют длины волн, значительно превышающие протяжен­ ность поля щели записывающей головки, значение запи­ сываемого сигнала мало меняется за время пребывания элемента ленты в поле головки. В результате элемент ленты приобретает остаточную намагниченность, определяемую полем над щелью головки. На высоких частотах, для ко­ торых длпны волн соизмеримы и даже меньше ширины зазора головки, значение сигнала может сильно изменяться за время нахождения элемента ленты в поле головки. При малых длипах воли полярность сигнала может измениться на обратную и даже несколько раз. Последующее влияние поля сигнала обратной полярности действует как стираю­ щее, вследствие чего частично уменьшается намагничен­ ность элемента. Поэтому верхний частотный предел лежит в диапазоне, где длина волны записанного сигнала стано­ вится сравнимой с шириной щели магнитной головки. Как следует из формулы (6), этот предел зависит от ско­ рости движения носителя записи. Поэтому для расшире­ ния верхнего частотного предела применяется метод боль­ шой скорости, при котором вся требуемая полоса частот записывается непосредственно за счет увеличения скорости перемещения головки относительно ленты, и многоканаль­ ные методы, при которых скорость перемещения ленты снижается за счет разделения частотного диапазона сигна­ ла на ряд поддиапазонов, каждый из которых записывается на одну из параллельных дорожек.

Недостатком многоканальных методов является необ­ ходимость компенсации частотных и фазовых искажений па границах каналов при воспроизведении. Например,

іи

для записи сигналов в диапазоне до 100 кгц применяются скорости движения ленты 1—2 місек. Для сокращения расхода ленты и повышения эксплуатационной надежности устройства записи при фиксировании сигналов с полосой до 5—G Мгц применяют поперечно-строчную запись, при которой магнитные головки вращаются с большой ско­ ростью (десятки тысяч оборотов в минуту) поперек носи­ теля записи, движущегося мимо них с небольшой скоро­ стью. При этом относительная скорость между носителем и головками имеет порядок 30—40 місек [14].

При воспроизведении записанного сигнала обычной кольцевой головкой лента перемещается относительно го­ ловки, вследствие чего проникающий в головку от намаг­ ниченной ленты магнитный поток изменяется по закону записанного сигнала и индуцирует в ее обмотке э. д. с. Таким образом, воспроизводящая головка оказывается чув­ ствительной не непосредственно к величине воспроизво­ димого магнитного потока Ф, а к скорости его изменения во

времени ^ . Поэтому выходной сигнал кольцевой головки

^по величине зависит от частоты записанного сигнала и ско­ рости перемещения ленты прн воспроизведении, а по форме повторяет первую производную воспроизводимого сигнала по времени. В результате низкие частоты с магнитной ленты воспроизводятся плохо п забиты большими шумами.

Наряду с собственными шумами ленты в паузе следует учитывать модуляционные шумы при воспроизведении сиг­ налов, появляющиеся вследствие магнитной неоднород­ ности носителя записи, колебаний его сечения, шерохова­ тости поверхности и нарушений контакта с магнитными головками при движении и проявляющиеся в виде амп­ литудной и частотной модуляций сигнала [16]. Практиче-

^ски это означает ограничение снизу передаваемого частот­

ного диапазона частотами порядка 30—40 гц.

3 К /Ч ' Чіу0 - 7 Чѵ