Патент ссср 103742
Иллюстрации
Реферат
¹ 103742
Класс 21а, 71
21е, ЗО
ECEC01ЭЗ:1 "::
С (. (. Р
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Л. E. Лейхтер
СПОСОЬ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ ИМПУЛЬСОВ
Заявлено 8 мая 1950 r. за № 417574 в Гостехнину СССР с присоодинснисм заявки № 441776 Л-264 от 20 января 1951 r.
Известны и широко применяются импульсные вольтметры, представ ляющие собой последовательно соединенные детектор и конденсатор, к которому подключается или электростатический вольтметр, или ламповый вольтметр с большим входным сопротивлением.
Известно также, что эти импульсные вольтметры критичны к частоте повторения и длительности исследуемых импульсов.
Для того чтобы погрешность, ооусловленная изменением частоты следования импульсов, не превышала 10 — 15 /о, нужно, чтобы конденсатор был шунтирован сопротивлением порядка сотен мегом. При сопротивлении порядка нескольких тысяч мегом эта погрешность может быть снижена примерно до 5 — 10 >о.
Столь высокие требования, предъявляемые к сопротивлению, шунтирующему зарядный конденсатор, значительно усложняют конструкцию прибора и делают его практически пригодным для работы только в лабораторных условиях.
Другим весьма существенным недостатком импульсных вольтметров этого типа является их черезвычайная чувствительность ко всякого рода наводкам, что объясняется электрометрическим режимом измерительной схемы, подключенной к конденсатору.
С целью устранения зависимости показаний измерительного прибора от частоты и длительности импульсов прн сравнительно низком значении сопротивления, шунтирующего зарядный конденсатор, предлагается для измерения амплитуды импульсов использовать в качестве измерительного прибора логометр, на одну обмотку которого подается напряжение, пропорциональное амплитуде измеряемого импульса, а на другую обмотку — то же напряжение после каскада ограничения. Этот жс способ может быть применен для измерения мощности импульсов.
Особенностью способа является также возможность, получения отсчета, пе зависящего от фронта импульсов, что достигается заданием в ограничительном каскаде определенного уровня отсечки. Это особенно существенно для измерения мощности.
1-1а фнг. 1 и 2 представлены два варианта схемы импульсного вольтметра для измерсн1.я импульсных напряжений по предлагаемому способу; на фиг. 3 и 4 — два варианта схемы импульсного ваттметра; фиг.
5 — 7 поясняют значение задания оп№ )03742 т (rc
/ 1
rc RC где U
E,„—! т
f сд
T
Uг У
Я Я ределенной отсечки в ограничительном каскаде.
С помощью логометра Л (фиг. 1) измеряют отношение средних значений тока на сопротивлениях утечки (конденсаторах С1 и С ) двух детекторов Л, и,72. На вход детектора
Л1 подаются исследуемые импульсреднее значение напря>кения на конденсаторе C„ амплитуда исследуемого прямоугольного импульса; длительность импульса; период посылки импульсов; сопротивление детектора; сопротивление, шунтирующее зарядный конденсатор, во много большее сопротивления r; емкость зарядного конденсатора; математическое выражение в квадратных скобках.
Среднее значение тока в обмотке
II логомстра составляет: где U„— напря>кение на выходе ограничителя.
Показания а логометра пропорциональны отношению средних значений токов, протекающих через его обмотки, т. е. т
Г
/ ре с dE я та =- К т
/ ог
У T
pe Н
0 где К вЂ” коэффициент пропорциональности. сы, а на вход детектора Л вЂ” импульсы с ограничительного каскада Лз, возбуждаемого исследуемыми импульсами.
Среднее значение тока в обмотке
I:логометра, включенной на детектор Л, составляет: е М= -". (pe п, л
Из этого выражения видно, что показания логометра не зависят от длительности и периода посылок импульсов во всем диапазоне измеряемых напряжений.
В схеме, приведенной на фиг. 2, логометр Л включен в цепь усилителя постоянного тока, который позволяет применить в вольтметре логометр малой чувствительности. Ток покоя усилительной лампы Л4, протекающий по обмоткам логометра, компенсируется током от батареи
Е,. (Остальные обозначения схемы фиг. 2 аналогичны обозначениям фиг, 1).
Предлагаемый способ может быть использован для измерения импульсной мощности радиоимпульса, которая с учетом длительности фронта достаточно точно описывается следующей формулой:
v )
1 — =.;1, 2Д з где U„, — амплитуда синусоидальных колебаний;
R, -- сопротивление нагрузки;
--- отношение длительности фронта импульса к длительности импульса.
Ila фиг. 3 приведена схема импульсного ваттметра, основанного на предлагаемом способе определения амплитуды импульсов.
Как видно из этой схемы, к испытуемому высокочастотному генератору подсоединяется эквивалент нагрузки R, на который включается детектор Ль постоянная которого подобрана так, чтобы импульс, снимаемый с детектора, практически не искажался. В цепь детектора Л, включена обмотка 1 логометра Л.
ЛЪ 103742
Очевидно, что среднее значение тока, протекающего через эту обмотку логометра, будет равно т
I, F — U, 1г, о где 1 — частота посылок исследуемых импульсов;
U, мгновенное значение напряжения на нагрузке детектора;
Ug --= Кд . (1, где Кд — коэффициент передачи напояжения детектора;
U — мгновенное значение огибающей радиоимпульса. т
Отсюда: 1, — = — — Кв U ° dt.
Из фиг. 5 видно, что значение интеграла равно площади трапеции, высотой которой является амплитуда продетектирова нного импульса
Кд Un, а основаниями — длительности исследуемого импульса в его основании и вершине. С учетом этого можно выразить значение тока:
1(дат (1 . )
Р
Согласно фиг. 3, напряжение с выхода детектора J7> поступает через сопротивление R2 на сетку ограничителя Лз, в цепь которого включена обмотка II логометра. Смещение на ограничитель подобрано такой величины, чтобы в нормальном состоянии лампа ограничителя Л„: была заперта.
При возбуждении ограничителя
Л импульсами с детектора Л в анодной цепи формируются практически прямоугольные импульсы.
Ограничение происходит за счет сеточных токов. Так как импульсы органичителя имеют практически прямоугольную форму, то среднее значение тока I>, протекающего по обмотке 11 логометра, можно определить по формуле:
1 = I,F-. где 1„— амплитуда тока ограничи теля;
-., — длительность импульса ограничителя.
Так как в схеме по фиг. 3 возбуждение ограничителя осуществляется основанием исследуемого импульса, то длительность импульса-ограничителя оказывается равной основанию исследуемого импульса, т. е.
Таким образом: I =- 1,F-..
B случае, если возбуждение ограничителя будет осуществляться средней частью исследуемого импульса на некотором уровне У, TD, как видно из фиг. 6, длительность импульса ограничителя будет
-.„==- -. (1 — 2U ф, где У вЂ” уровень импульса, на котором происходит возбуждение ограничительного каскада.
В этом случае среднее значение тока, протекающего через обмотку
II логометра, будет:
I - — I,-,F-. (1---2U ;).
Показан1гя логометра пропорциональны отношению токов протекаю.цих через его обмотки, т. е.
Р— — Кд U„(1 — — --y
7. - (з
1. У„/ -. (1 — 2У с)
9 к з дал
I,R, (1 — и )
Из этого выражения следует, что показания логометра пропорциональны амплитуде исследуемых импульсов и не зависят от длительности и частоты посылок импульсов.
Зависимость от длительности фронтов исследуемых импульсов учитывается коэффицие) том р.
Так как шкала логометра должна быть проградуирована в значениях мощности исследуемых импульсов, то с учетом этого показания ваттметра будут иметь следующую зависимость от амплитуды импульса и коэффициента
U„— — р
>-=К (1 — 2 U ..;" -) - где К вЂ” — коэффициент пропорциональности. зависящей от параметров схемы.
Подобрав уровень У отсечки порядка / . можно добиться минималь ь (037 12 ного значения погpeUJFIocTH измерения за счет изменения длительности фронта импульса.
Принцип возбуждения ограничителя на заданном уровне закл очается в том, что во время действий исследуемого импульса на ограничитель подается дополнительное запирающее смещение такой величины, при которой ограничитель откроется только тогда, когда напряжение, возбуждающее ограничитель, достигнет величины заданного уровня импульса. Импульс тока будет существовать в ограничителе лишь в течение того времени, пока возбуждающий импульс будет больше дополнительного отрицательного смещения.
Таким образом длительность импульса оказывается равной длительности исследуемого импульса на заданном уровне.
Этот принцип получения ограничения на заданном уровне импульса поясняется фиг. 7.
Рабочая точка выбрана на нижнем сгибе характеристики лампы, на сетку лампы подается отрицательный импульс (дополнительнoe cìeщение) длительностью, большей исследуемого импульса, и амплитудой, равной УК где У амплитуда исследуемого импульса, возбуждающего усилитель. Этот отрицательный импульс запирает лампу. С некоторой задержкой на сетку ограничителя поступает исследуемый импульс. Лампа ограничителя открывается лишь тогда, когда напряжение исследуемого импульса сравняется с амплитудой запирающего импульса.
Так как амплитуда запирающего импульса составляет УК то в ограничителе будет существовать импульс длительностью, определяемоц уровнем У, т. е. -.<"=--.(1 — 2Уз.
Для получения этorc запирающего импульса служит схема, показанная на фиг. 4.
Согласно этой схеме, детектор Л. имеет примерно такую же постоянную времени заряда, как и детектор
Л, однако постоянная времени разряда у него берется гораздо большей с тем, чтобы весьма значительно растянуть его задний фронт. 1асть этого импульса соответствующая заданному уровню У, через катодпый повторитель Л4 подается положительным полюсом на катод ограничителя Лз Таким образом ограничитель получает нужное запирающее смещение. Импульс с детектора Л, поступает на сетку ограничителя через искусственную линию
ОЛ с временем задержк1! t =0,2 —, + 0,5,як сек.
Постоянная времени сопротивления утечки детектора Л, берется такой, чтобы за время, равное t>, конденсатор C разрядился ва несколько процентов.
Нужный уровень импульса определяется положением ползунка на сопротивлении R2. Таким образом очевидно, что на катоде ограничителя Лз будет существовать запирающий импульс с амплитудой, равной требуемому уровню, при любых значения мощности исследуемых импульсов, и длитслыюсть этого запирающего импульса будет перекрывать длительность исследуемых импульсов.
Описанным ваттметром можно измерять импульсную мощность в пределах от сотен ватт до сотен и тысяч к ЫОВатт, ТОЛЬКО В ПОСЛЕДНЕМ СЛУЧаЕ напряжеш;е на детекторы JTi и Л. нужно подавать с части нагрузки.
Предмет изобретения
1. Способ измерения амплитуды импульсов, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью устранения зависимости показаний измерительного прибора
От частоты и длительности импульсов, в качестве измерительного прибора применяют логометр, на одну
Обмотку которого подают напряжение, пропорциональное амплитуде измеряемого импульса, а на другую — то жс напряжение после каскада ограничения.
2. Применение способа по п. 1 для измерения мощности импульсов.
3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а юшийся тем что, с целью получения отсчета, не зависящего от фронта импульсов, в ограничительном каскаде задают определенный уровень отсечки.
Приоритет по п. 1 — 8 мая 1950 r.; по пп. 2 и 3 — 20 января 1951 r.
Ro 303742
Фиг. 7
Ст. редактор А. А. Сержпинская
Стандартгиз. Поди. к печ. 20/Х 1956 г. Объем 0,5 п. л. Тираж 700. Цена 1 руо
Типография изд-ва «Московская правда», Потаповский пер., 3. Зак, 5200.