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

рассматривать как заряд таких конденсаторов, когда с обкладки, образованной поверхностью диэлектрика, от­ бираются заряды. Изменением условий отбора зарядов при этом можно изменять глубину зарядного рельефа в соответствии со значениями управляющего сигнала.

Выполняется запись за счет явлений вторичной элект­ ронной эмиссии или наведенной проводимости мппюии [12]. Мишень, поверхность которой предварительно приве­ дена к одинаковому потенциалу Um , бомбардируется остросфокусированным пучком первичных электронов с током іл (рис. 7). Когда ток стенания заряда іст > іл, потенциал бомбардируемого элемента мпшенн Е7Мповышается, если же г'ст < г’л — понижается. При режиме гст = іл потенциал мпшенн и ы приобретает равновесное значепие Up и далее не изменяется. В процессе накопления на элементе заряда q

и н = и с. „ + Л. ;

где Сэ — емкость элемента мпшенн;

Uc.п — потенциал сигнальной пластины;

іс — емкостный ток, протекающий через элементар­ ный конденсатор;

UQ — напряжение на обкладках элементарного конден­ сатора.

Большая допустимая скорость перемещения записы­ вающего луча по мишени — скорость записи ѵа, а значит, высокое быстродействие трубки с накоплением зарядов обусловливаются малыми постоянными времени заряда элементарных емкостей, так как значения Св малы.

Записывая одиночный импульс на мишени, следует различать модуляцию рельефа по геометрической форме и по глубине [7, 20].

26

При модуляции по геометрической форме на мишени фиксируется графическое изображение преобразуемого импульса. Луч в вертикальном направлении отклоняется исследуемым сигналом, а в горизонтальном— разворачи­ вается линейно во времени. Параметры цепей вертикаль­ ного и горизонтального отклонения выбирают так, чтобы вписать полученную кривую в контур рабочей поверх­ ности мишени. Зарядный рельеф образуется только в об­ лученных участках мишени:

Отсчетные значения сигнала фиксируются в виде ор­ динат соответствующих точек кривой потенциального рельефа. Разрешающая способность по амплитуде и по времени определяется соответственно вертикальной и го­ ризонтальной разрешающей способностью мишени N у и Nx (для трубок памяти N u ~ N X — 100 -f- 1000 строк иа ми­

шень).

При записи с модуляцией рельефа по глубине траекто­ рия движения записывающего луча не зависит от формы входного сигнала. Луч разворачивается растром по мишё-

-ни и прочерчивает всю ее активную поверхность. Отбор электронов с поверхности диэлектрика, т. е. глубина за­ писываемого рельефа, управляется входным сигналом

Отсчетные значения сигнала фиксируются в виде по­ тенциалов отдельных элементарных емкостей. Скорость развертки выбирается так, чтобы каждое отсчетное значе­ ние в пределе фиксировалось не менее чем на одном эле­ менте мишени. Разрешающая способность по амплитуде определяется числом различимых градаций по уровню потенциального рельефа т и зависит от отношения сигнал/шум. Для существующих трубок памяти т <<( Ny (т = =6-^-8) [38], что обусловливает целесообразность приме-

27

нення в масштабно-временном преобразователе записи с модуляцией рельефа по геометрической форме.

Следует отметить, что понятия записи по глубине («ин­ тенсивной» записи) и с геометрической модуляцией можно также отнести к магнитной и фотографической записям.

При записи с переменной интенсивностью намагничен­ ность носителя записи по его длине изменяется по закону электрического сигнала, подлежащего записи. Сущность геометрической модуляции заключается в том, что маг­ нитная лента намагничивается до насыщения, причем ширина намагниченной части ленты в каждой точке про­ порциональна мгновенному значению записанного сигнала в данный момент [17].

Обычная фотоосцпллограмма является примером записи с геометрической модуляцией. Но возможны фотоосцилло­ граммы, оптическая плотность которых при переходе от точ­ ки к точке изменяется в соответствии со значениями запи­ санного сигнала [19]. Запись с геометрической модуляцией в каждом случае имеет свои преимущества по сравнению с «глубиной» в отношении линейности, точности и эксплуа­ тационной надежности [17, 19]; правда, с магнитной лентой такой вид записи технически трудно реализуем.

3. МЕТОДЫ СЧИТЫВАНИЯ (ВЫБОРКИ) ЗНАЧЕНИЙ СИГНАЛА

Рассмотрим масштабно-временные преобразователи им­ пульсных сигналов на трубках памяти. Накопленный на их мишенях при записи зарядный рельеф считывается для по­ лучения отсчетных значений ординат в преобразованном масштабе времени. Считывание бывает внутреннее и внеш­ нее [8, 9].

При внутреннем перезарядном считывании зарядный рельеф на мишени коммутируется остросфокусированным считывающим пучком. Рельеф при этом разрушается, хотя

28

его можно восстановить дополнительным фиксирующим электронным пучком [12]. При внутреннем считывании сеточным управлением накопленный зарядный рельеф по­ пользуется для модуляции считывающего пучка по интен­ сивности. В этом случае пучок не соприкасается с рельефом на мишени и считывание выполняется без разрушения накопленной информации, что удобно для многократного периодического воспроизведения сигнала. Внутреннее считывание допускает передачу полутонов и пригодно для воспроизведения сигналов, записанных с модуляцией рельефа по глубине и по геометрической форме.

При внешнем считывании зарядный рельеф с помощью распределенного потока электронов воспроизводится на люминесцентном экране в виде светящейся линии. Полу­ ченное изображение проектируется на светочувствитель­ ную мишень передающей телевизионной трубки, создавая на ней соответствующий зарядный рельеф, подлежащий коммутации при считывании. В связи с ухудшением пере­ дачи полутонов при воспроизведении градаций яркости на люминесцентном экране потенциалоскопа внешнее счи­ тывание рельефа, промодулированного по глубине, не применяется.

Зарядный рельеф на мишени трубки памяти или пере­ дающей телевизионной трубки коммутируется по закону, определяемому методом считывания. В случае записи рель­ ефа с модуляцией по глубине траектория движения считы­ вающего луча совпадает с траекторией луча при записи. Считывание рельефа, промодулированного по геометри­ ческой форме, можно выполнить следящим, развертываю­ щим и комбинированным методами [7]. При следящем и комбинированном методах коммутируются элементы ми­ шени, принадлежащие потенциальному изображению или расположенные вблизи него, при развертывающем — все элементы мишени.

29

J В устройствах следящего считывания (рис. 8,а), рабо­ тающих по схеме замкнутых систем регулирования, ис­ пользуется компенсационный метод измерения, основан­ ный на совмещении кривой графического изображения вводного сигнала на мишени у (х) с положением регист­ рирующего органа s (х), в качестве которого используется считывающий электронный луч. Считывающий луч пере­

Рис. 8. Устройство следящего считывания:

а — блок-схема; б — взаимное расположение потенциального рель­ ефа 2 и считывающего пятна 1.

ѵсч, определяемой размерами мишени Хн и длительностью выходного преобразованного сигнала тиых:

Одновременно луч смещается по оси ординат в соответствии с ходом считываемой кривой у (х), и на выходе устройства генерируются электрические сигналы, отображающие из­ менения ординат кривой.

Нуль-орган HU реагирует на изменение взаимного по­

30

Сигнал рассогласования следящей системы, пропорцио­ нальный площади перекрытия луча н линии рельефа, стре­ мится к установившемуся значению

где г — радиус считывающего пятна;

а— угол между линией потенциального рельефа и направлением горизонтальной развертки считы­

вания (рис. 8, б).

Напряжение сигнала ошибки поступает на управляю­ щее устройство УУ, в котором используется электронный усилитель. Под действием вырабатываемых им сигналов через исполнительное устройство НУ (вертикально-откло- няющне пластины трубки) электронный пучок смещается, компенсируя сползание с линии зарядного рельефа. Из анализа системы [19] видно, что условием ее устойчивой работы является выполнение соотношения между шириной линии потенциального рельефа d и радиусом считывающего пятна г.

Для выполнения этого условия необходимо записывать сигнал расфокусированным пучком, что снижает разре­ шающую способность трубки и, следовательно, увеличивает амплитудную погрешность преобразования. Зависимость сигнала рассогласования от скорости перемещения луча по мишени при изменении коэффициента масштабно-вре­ менного преобразования К, а также возможные структур­ ные неоднородности мишени затрудняют работу следящей системы и вносят дополнительные погрешности.

V В устройствах развертывающего считывания, работаю­ щих по схеме разомкнутых систем регулирования, приме­ няется метод динамического компенсационного измерения.

31

функцией s(x) от блока уравновешивания БУ, отобра­ жающей движение считывающего луча по мишени, и ре­ гистрируется момент времени, когда у — s (рис. 9,а).

6

Рпс. 9. Устройство развертывающего считывания:

а — блок-схема; б — эпюры линейной, ступенчатой п комбинированной строч­ ных разверток считывания.

В отличие от следящего считывания функция s (х) изменя­ ется независимо от у (х) периодически (обычно по линейно­ му закону) в пределах всех возможных значений у (х).

В моменты равновесных состояний, когда считывающий луч пересекается с линией зарядного рельефа, вырабаты­ ваются импульсы-отметки, используемые в устройстве управления УУ для формирования выходного электриче­ ского сигнала (рис. 9,а). Время, отсчитанное от начала цикла измерения до появления импульса-отметки, про-

32

порционалыю ординате измеряемой кривой рельефа (фазоимпульсиая модуляция). Действительно, при развертыва­ нии по линейному закону

1ВЫХГ

имеем

y(x) — s (х) = у (х) — vmt*, .

откуда

‘'сч

где гсч — скорость перемещения считывающего луча; L — длина линейной развертки на мишени;

твых — длительность выходного сигнала;

Nx — число дискретных отсчетов выходного сигнала, т. е. число строк развертывающего растра;

ß — скважность строчной развертки.

Дискретное представление выходного сигнала легко осу­ ществляется с помощью время-пмпульсной схемы подсчета числа стандартных импульсов за интервал времени t*. Для получения непрерывного выходного сигнала обычно осуществляется переход от фазо-импульсной модуляции к амплитудной с последующим сглаживанием.

Скорость перемещения считывающего пучка, как сле­ дует из формулы (14), зависит от тВЫх пЛД , т. е. интервала выборки одного отсчетного значения в преобразованном масштабе времени. При очень больших твых и малых Nx скорость ѵсч может оказаться недопустимо низкой, так как амплитуда импульса-отметки зависит от скорости считы­ вающего луча, возрастая с увеличением усч. От этого не­ достатка линейной развертки свободны ступенчатая и ком­ бинированная развертки (рис. 9, б).