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

При ступенчатой развертке луч во время считывания перемещается по строке скачкообразно. Число скачков на строке определяется допустимой погрешностью пред­ ставления ординаты кривой и ограничено сверху разре­ шающей способностью Трубки Ny. Скорость коммутации рельефа при ступенчатой развертке определяется величи­ ной скачка на мишени ДI и длительностью фронта ступень­ ки Дт:

где Ум — размер мишени по вертикали. Комбинированная строчная развертка образована сум­

мированием строчной линейной развертки считывания, длительность которой определяется интервалом выборки Д С \и ускоряющих импульсов, амплитуда и длительность фронта которых обеспечивают оптимальную скорость счи­ тывания зарядного рельефа при переменных параметрах развертки (рис. 9, б), в частности длительности выходного сигнала. Тактовая частота ускоряющих импульсов опре­ деляется по числу уровней квантования ординаты сигнала, т. е. по точности преобразования отсчетного значения.

Применяя развертывающий метод, можно считывать линии потенциального рельефа с пропусками, которые имеют место вследствие неоднородности мишени. Скорость коммутации потенциального рельефа считывающим лучом может быть выбрана оптимальной, не зависящей от дли­ тельности выходного сигнала тпых, что обеспечивает воз­ можность изменения коэффициента масштабно-временного преобразования в широких пределах.

При комбинированном методе устройство считывания представляет собой следящую систему, сигнал рассогла­ сования которой вырабатывается развертывающим методом [19]. С помощью следящей системы фиксируется пе поло­

34

жение считывающего луча по линии зарядного рельефа, а точка встречи электронного луча и этой линии на мишени. Под действием сигнала обратной связи середина линии раз­ вертки совмещается с линией зарядного рельефа. Для счи­ тывания кривой у (X) с крутыми фронтами угол наклона линии развертки изменяется в соответствии с углом на­ клона считываемой линии. Устройства комбинированного считывания сочетают претгущества следящих и разверты­ вающих устройств: от первых — компенсационную обрат­ ную связь со всеми ее положительными свойствами, от вторых — импульсный принцип работы. Применение дан­ ного метода для считывания зарядного рельефа затруд­ няется тем, что длительность развертки для обеспечения оптимальной скорости коммутации рельефа должна быть выбрана очень малой. По существу, длительность разверт­ ки оказывается соизмеримой с длительностью ускоряю­ щих импульсов предыдущего варианта устройства.

4. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Масштабно-временные преобразователи импульсных сигналов применяются для автоматического ввода в вы­ числительную электронную машину информации об одно­ кратных импульсных процессах; для передачи информа­ ции, содержащейся в широкополосном сигнале, по узко­ полосным каналам связи; периодизации одиночного импульса для обработки на электронных моделях спериодивацией решения и т. д.

При исследовании импульсных процессов, длительность которых твх = 1 -н 10 мксек, а активная ширина спектра сигнала имеет порядок Дтвх = 10 -н 1 Мгц, для сохранения содержащейся в них информации квантование по вре-

'мени должно выполняться с частотой десятки мегагерц и интервалами квантования по уровню десятки наносекунд.

временного сжатия импульсных сигналов [24] или интер­ валов времени [6] для ускоренной передачи информации ставится при повышении пропускной способности каналов связи. Подобное временное сжатие применяется для сокра­ щения времени последовательного аппаратурного анализа спектра импульсных сигналов [27]. Так как время анализа

циент, зависящий от типа резонатора, то при увеличении ширины спектра входного сигнала АFBX в К раз [выра­ жение (3)] во столько же раз может быть расширена по­ лоса пропускания резонатора без снижения разрешающей способности измерения. Время анализа при этом умень­ шается в К раз.

Для эффективного использования существующей ап­ паратуры — осциллографов, анализаторов, моделей тре­ буется подача на устройство обработки периодических входных импульсов в определенном диапазоне длитель- к-иостѳй. Поэтому при исследованпи однократных кратковре­ менных процессов возникает задача превращения одиноч­ ного входного импульса в периодический с одновременным, в случае необходимости, изменением масштаба времени. Такое преобразование выполняется при осциллографическом исследовании одиночных импульсных процессов [9], спектральных измерениях и исследованпи переходных процессов [44], при решении задачи повышения точности технических измерений введением компенсации система­

тической погрешности и т. д.

Компенсатор систематической погрешности является

Рперестраиваемым по длительности генерируемых импуль­ сов функциональным генератором, закон изменения вы­ ходного сигнала которого определяется записью на

37

мпшенп трубки с накоплением зарядов, сделанной при ка­ либровке измерительного прибора. Периодическим воспро­ изведением функции полученной систематической погреш­ ности обеспечивается подача соответствующей компенси­ рующей поправки, исключающей погрешность измерения.

Данный метод компенсации погрешности может быть расширен на общий случай внесения предыскажений элект­ рических сигналов, компенсирующих искажения, обуслов­ ленные передающей системой, и тем самым обеспечивающих неискаженную передачу электрических сигналов через радиотехнические цепи. При этом, как правило, аналити­ ческие выражения для передаточной функции системы и входного воздействия неизвестны, а имеются лишь вре­ менные реализации входного и выходпого напряжений, полученные в процессе эксперимента. Необходимые преды­ скажения определяются при записи на мишени трубки разностного сигнала, получаемого при вычитании нормиро­ ванного по коэффициенту, усиления выходного сигнала и исходного входного. Разностный сигнал при воспроизве­ дении суммируется с входным для получения неискажен­ ного выходного сигнала. Этот же метод может быть приме­ нен для компенсации сигнала ошибки в системах автома­ тического регулирования.

С помощью устройств на запоминающих трубках можно осуществлять масштабно-временное преобразование не только однократных быстропротекающих процессов, но и непрерывных длительных сигналов [3]. С этой целью ис­ пользуются N трубок, на мишенях которых записываются отдельные отрезки сигналов заданной длительности At. Отдельные записи затем считываются в течение промежутка времени At*, причем коэффициент масштабно-временного

преобразования К = Ді* = N — 1. В результате нера­

венства At < At* (при сужении спектра частот) по истѳ-

38

чепии времени At передача информации происходит парал­ лельно с нескольких трубок, для чего должна быть увели­ чена пропускная способность каналов связи. После мо­ мента времени Дг+ At*, когда с первой трубки будет счи­ тана вся информация, происходит запись очередного участка сообщения и т. д.

На приемном конце линии восстанавливается и с х о д н ы й сигнал, для чего поступающие преобразованные отрезки сообщения длительностью Дt* записываются на отдельных трубках, а по окончании записи считываются за время At. Считанные сигналы суммируются, и на выходе сумматора получается непрерывная последовательность в исходном масштабе времени выделенных участков непрерывного сигнала.

Основная погрешность процесса преобразования опре­ деляется разрешающей способностью мишени. Трубки для преобразования электрических сигналов в световые имеют разрешение до 400 строк, а трубки для преобразо­ вания электрических сигналов в электрические — 600— 800 строк. Поэтому точность преобразования рассматри­ ваемых устройств оценивается в один или несколько про­ центов.

Следует отметить, что некоторые зарубежные техниче­ ские фирмы приступили к серийному выпуску разнообраз­ ной аппаратуры масштабно-временного преобразования электрических сигналов.

Известны, например, устройства ED 6021 и GEC 6030

фирмы «General Electrodynamics Corporation», Texas (США)

для преобразования видео, телевизионных и радиолока­ ционных сигналов при передаче по узкополосным каналам связи [45].

/ W W

39

ГЛАВА

l i

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ТРУБКИ С НАКОПЛЕНИЕМ ЗАРЯДОВ

1. ПРИН

ИКЛАССИФИКАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ

Втрубках с накоплением заряда при образовании за­ рядного рельефа на мишени используется явление вто­ ричной электронной эмиссии или наведенной проводи­ мости [12]. Закономерности физических явлений на мише­ ни можно рассмотреть, пользуясь упрощенной моделью трубки, состоящей из электронного прожектора с катодом, мишени со вторично эмиссионными свойствами и коллек­ тора вторичных электронов (рис. 7). На рис. 10 приведена кривая зависимости отношения токов в цепях коллектора

икатода (действующего коэффициента вторичной эмиссии о) от энергии первичных электронов, т. е. разности потен­ циалов катод—мишень t/M. При этом предполагается, что на коллекторе имеется положительный относительно ка­ тода потенциал UKOn.

Если UMмало отличается от нуля, электроны, отражаясь от мишени, поступают на коллектор, и коэффициент вто­ ричной эмиссии а близок к единице. При увеличении Z7M

на несколько вольт коэффициент ст уменьшается, так как часть электронов попадает на мишень, но их энергия еще не достаточна для образования вторичных электронов.

Если Uи = UKрі, число вторичных электронов с мишени примерно равно числу первичных, и коэффициент а снова

4 0

близок к единице. Но в отличие от случая [/„ ~ 0 принцип образования тока коллектора изменяется. При дальнейшем увеличении действующий коэффициент вторичной эмис­ сии а возрастает, проходит через максимум (амакс — 2-1-3) и затем уменьшается, так как вследствие глубокого про­ никновения первичных электронов в материал мишени вы­ ход вторичных электронов затруднен.

Рпс. 10. Кривая зависимости коэффициента действующей вторичной эмиссии от энергии первичных электронов у по­ верхности мишени.

Кривая ABCD' (рис. 10) типична практически для всех материалов. Влияние рода материала сказывается лишь на изменении значения аыакс, смещении кривой вдоль оси Uм и изменении критических значений С/кр і и £/,ф2 (точки В и D'), при которых кривая пересекает уровень а = 1. Приведенная кривая получена в предположении, что по­ тенциал коллектора £/1;ол достаточно высок. При низких значениях {/ьол характер кривой зависимости а = / (£УМ) существенно изменяется: участок кривой АВС будет таким,

41