DE2754256C3

DE2754256C3 - Vorrichtung zur Messung impulsmodulierter WeUen

Info

Publication number: DE2754256C3
Application number: DE2754256A
Authority: DE
Inventors: Shoji Gyoda Saitama Niki (Japan)
Original assignee: Takeda Riken Industries Co Ltd
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1976-12-08
Filing date: 1977-12-06
Publication date: 1980-03-06
Also published as: DE2754256A1; JPS5371877A; DE2754256B2; US4127809A; JPS5512547B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung dient zur Messung der Impulsbreite und/oder der Trägerfrequenz einer impulsmodulierten Trägerwelle, also einer impuls- oder stoßweise ausgesendeten Trägerwelle sehr hoher Frequenz, wie beispielsweise eine von einem Radargerät gesendete elektromagnetische Welle.

Eine geeignete Methode zur Messung der Impulsbreite und der Trägerfrequenz einer mit Impulsen modulierten Trägerwelle, die intermittierend ausgesendet wird, wie eine von einem Radargerät gesendete Welle, ist bisher nicht entwickelt worden. Eine mögliche Methode besteht darin, die impulsmodulierte Trägerwelle mit einem Detektor festzustellen und die Impulsbreite einer durch die Feststellung erhaltenen Rechteckwelle zu messen. Damit aber am Ausgang des Detektors eine Rechteckwelle mit einer Impulsbreite entsprechend der Dauer der impulsmodulierten Welle abgeleitet werden kann, ist ein glättendes Tiefpaßfilter mit einer Zeitkonstante, die ausreichend größer als die Zykluszeit der modulierten Trägerwelle ist, im Detektor enthalten und es wird die Impulsbreite des geglätteten Ausgangssignals des Tiefpaßfilters gemessen. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters besitzt jedoch nur eine schlechte Rechteckform, deren Anstiegs- und Abfallflanken entsprechend der Zeitkonstanten des

Tiefpaßfilters verformt sind. Beim Messen der Impulsbreite eines Signals mit langsamem Anstieg und Abfall ist bekanntlich ein großer Fehler unvermeidlich.

Im Fall der Messung der Trägerfrequenz der intermittierend gelieferten impulsmodulierten Trägerwelle beispielsweise mit einem Digitalzähler kann eine Gatterschaltung zum Durchschaken des zu messenden Signals durch den Anstieg der impulsmodulierten Trägerwelle gesteuert werden. Es ist jedoch schwierig, den Endzeitpunkt der impulsmodulierten Trägerwelle festzustellen. Deshalb wird die Öffnungszeit der Gatterschaltung nach mutmaßlicher Annahme eingestellt Da andererseits der Digitalzänler die Frequenz der Trägerwelle dadurch ermittelt, daß er die Anzahl der Eingangsimpulse durch die Gatteröffnungszeit dividiert, führt die angenommene Gatteröffnungszeit zu ungenügender Meßgenauigkeit Im Fall einer niederfrequenten impulsmodulierten Trägerwelle kann deren Frequenz durch eine geeignete Einrichtung, wie beispielsweise einen Oszillographen, gemessen werden. Es ist jedoch sehr schwierig, die Impulsbreite und die Trägerfrequenz einer impulsmodulierten Trägerwelle mit extrem hoher Trägerfrequenz, wie einer Radarwelle, zu messen.

Aus der DE-OS 21 56 766 ist eine Impulsdauermeßvorrichtung bekannt, mit der die Impulsdauer von Impulsen mit langsamen Impulsanstieg und Impulsabfall gemessen werden kann. Die zu messenden Impulse werden zunächst einer Impulsformungsschaltung zugeführt, die aus einer Schmitt-Kipp-Schaltung und einer Verzögerungsschaltung besteht. Die zu messenden Impulse werden einem Signaleingang der Schmitt-Kipp-Schaltung direkt und einem deren Einschalt- und Ausschaltschwelle festlegenden Bezugsspannungseingang über die Verzögerungsschaltung zugeführt. Während der Dauer der an einem Signalausgang der Schmitt-Kipp-Schaltung auftretenden Impulse wird ein UND-Gatter geöffnet, das während seiner Öffnungszeit Taktimpulse zu einem dem UND-Gatter nachgeschalteten Zähler durchläßt Dessen beim Schließen des UND-Gatters beim jeweiligen Impulsende erreichter Zählstand ist ein Maß für die Impulsbreite des jeweils zu messenden Impulses. Mit dieser bekannten Meßvorrichtung ließe sich allenfalls die Halbperiodendauer einer Trägerfrequenzwelle messen. Zur Messung der Impulsbreite einer impuls- oder stoßförmig ausgesendeten Trägerwelle eignet sich diese bekannte Meßvorrichtung jedoch nicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Meßvorrichtung verfügbar zu machen, mit der sich die '■< Impulsbreite einer impulsmodulierten Trägerwelle möglichst genau messen läßt und welche die Möglichkeit eröffnet, gleichzeitig die Frequenz dieser Trägerwelle zu messen.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden > Teil des Anspruchs 1 des Anspruchs 1 angegeben und in den Unteransprüchen vorteilhaft weitergebildet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Gatterschaltung mit dem Anstieg einer impulsmodulierten Welle geöffnet, und Taktimpulse mit einer Frequenz, ;■ ι die höher als die Trägerfrequenz der impulsmodulierten Welle ist, werden eimern Zähler und einem Impulsabfalldetektor zugeführt, um diese zu starten. Der Impulsabfalldetektor erzeugt eine bekannte Zeitdauer. Er wird bei jedem Zyklus des Trägers der impulsmodulierten ■ Welle zurückgestellt. Auf die Unterbrechung der impulsmodulierten Welle hin erzeugt der Impulsabfalldetek'ir nach einer vorbestimmten Zeitdauer ein Ausgangssignal, das der Gatterschaltung zugeführt wird, um diese zu schließen. In dieser Zeitspanne wird der numerische Wert entsprechend der Zeit, in welcher der Impulsabfalldetektor das Ausgangssignal erzeugt, vom Zählwert des Zählers subtrahiert Aufgrund des Ergebnisses der Subtraktion wird die Impulsbreite der impulsmodulierten Welle gemessen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein zweiter Zähler vorgesehen, der die Zyklen der impulsmodulierten Trägerwelle zählt, und der Zählwert des zweiten Zählers wird durch die der Impulsbreite der impulsmodulierten Trägerwelle entsprechenden Zeit dividiert, wodurch die Trägerfrequenz der impulsmodulierten Trägerwelle automatisch gemessen werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung impulsmodulierter Trägerwellen;

Fig.2A bis 2F Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Ausführungsform der Fig. 1;

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig.4 ein Blockschaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig.5A bis 5E Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der in F i g. 4 gezeigten Ausführungsform. Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 1 kennzeichnet die Bezugsziffer 1 einen Eingangsanschluß für ein zu messendes Signal. Am Eingangsanschluß 1 wird eine impulsmodulierte Trägerwelle Pa zugeführt, wie sie in Fig. 2A gezeichnet ist. Deren Wellenform wird mittels einer Signalformungsschailung 2 in eine Rechteckwelle Pbgemäß Fi g. 2B geformt. Die Signalformungsschaltung 2 kann beispielsweise eine Schmitt-Trigger-Schaltung sein. Das Ausgangssignal der Signalformungsschaltung 2 wird einem Setzanschluß 5 einer Flipflop-Schaltung, beispielsweise einer RS-Flipflop-Schaltung 3, und einem Rücksetzanschluß R eines Impulsabfalldetektors 4 zugeführt. Ein Ausgangssignal Pc (F i g. 2C) vom Ausgangsanschluß Q der RS-Flipflop-Schaltung 3 wird auf einen Eingangsanschluß einer Gatterschaltung 5 gegeben, deren anderem Eingangsanschluß ein Taktimpuls von einem Takteingangsanschluß 6 zugeführt wird. Dieser Taktimpuls Pd (F i g. 2D) ist so gewählt, daß er eine bekannte Frequenz aufweist, die höher als die Trägerfrequenz der impuismodulierten Trägerwelle ist. Die von der Gatterschaltung 5 durchgesteuerten Taktimpulse Pd werden dem Impulsabfalldetektor 4 und einem Zähler 7 mit Voreinstellanschlüssen 8 zugeführt, und das Ausgangssignal des Impulsabfalldetektors 4 wird auf den Rücksetzanschluß R der Flipflop-Schaltung 3 gegeben. Der Impulsabfalldetektor 4 kann mit einer Schaltung aufgebaut sein, die eine vorbestimmte Zeitdauer nach Zuführung eines Eingangssignals ein Ausgangssignal abgibt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Impulsabfalldetektor 4 durch einen Zähler gebildet. Es sei angenommen, daß dieser Zähler unter Abgabe eines Ausgangssignals überläuft, wenn er einen vorbestimmten Zählwert erreicht hat, beispielsweise, wenn er 100 Impulse gezählt hat. Die Frequenz der Taktimpulse Pd und die Zeit zur Erzeugung des Ausgangssignals des Impulsabfalldetektors 4 sind so gewählt, daß der Impulsabfalldetektor 4 bei einem Zyklus der Trägerwelle des zu messenden Signals Pa

nicht überläuft, jedoch bei einer Zeitdauer, die kürzer als die Impulspause oder Unterbrechungszeit T₂ der impulsmodulierten Trägerwelle ist. Wenn die impulsmodulierte Trägerwelle Pa der Eingangsanschluß 1 zugeführt wird, steigt das Ausgangssignal am Ausgangsanschluß Q der RS-Flipflop-Schaltung 3 zum Zeitpunkt fi des Anstiegs des Impulses der impulsmodulierten Trägerwelle Pa auf den Logik wert »1« an, wie es F i g. 2C zeigt, wodurch die Gatterschaltung 5 geöffnet wird und die Taktimpuise Pd zum Impulsabfalldetektor 4 und zum Zähler 7 durchläßt. Die Frequenz der Taktimpulse fWund die Schriltzahl des Impulsabfalldetektors 4 sind so gewählt, daß der Impulsabfalldetektor 4 bei einem Zyklus t der Trägerwelle nicht überläuft, daß er jedoch bei einer Zeitdauer, die kurzer als die Impulspause T₂ der Trägerwelle ist, überläuft. Da das Ausgangssigna! der Signalformungsschaltung 2 auf den Rücksetzanschluß R des Impulsabfalldetektors 4 gegeben wird, wird dessen Zählwert bei jedem Anstieg der Rechtcckwelle Pb zurückgestellt. Folglich wird der Zählstand des den Impulsabfalldetektor 4 bildenden Zählers zurückgestellt, bevor dieser seinen vollen Zählwert K erreicht hat, und während die Trägerwelle vorhanden ist, wird der Impulsabfalldetektor immer wieder zurückgestellt und erzeugt kein Überlaufsignal, wie es in F i g. 2E gezeigt ist.

Wenn die Trägerwelle abbricht, erreicht der den Impulsabfalldetektor 4 bildende Zähler den vollen Zählwert K, so daß ein Überlaufsignal Pf(Fig. 2F) abgegeben wird, durch das die RS-Flipflop-Schaltung 3 zurück gesetzt wird. Demgemäß wird die Gatterschaltung 5 zum Zeitpunkt I2 geschlossen und die Zahl der Taktimpuise Pd vom Zeitpunkt ti bis zum Zeitpunkt f; wird im Zähler 7 gespeichert. Da der Wert des vollen Zählstandcs des Impulsabfalldetcktors 4 bekannt ist, wird dieser Zählwert vom Zählwert des Zählers 7 subtrahiert. Um dies durchzuführen, wird die Zahl, die sich ergibt, wenn man den vollen Zählweri des Inipulsabfalldetektors 4 vom vollen Zählwcrt des Zählers 7 subtrahiert, über den Voreinstellanschluß 8 im Zähler 7 voreingestellt, und das Zählen des Zählers 7 wird mit dem voreingestellten Wert begonnen. Wenn der Zähler 7 in einem solchen Fall den Zählwert entsprechend dem vollen Zählwert des Impulsabfalldetektors 4 gezählt hat, läuft er über und beginnt dann wieder seine Zählung vom Zustand »Null« aus. Die Folge ist: Wenn der Zählvorgang des Zählers 7 durch das Überlaufsignal des Impulsabfalldetektors 4 angehalten wird, ist der Zählwert des Zählers derjenige Wert, der sich ergibt, wenn man den vollen Zählwert des Impulsabfalldetektors 4 vom Zählwert dos Zählers 7 subtrahiert. Aus dem resultierenden Zählwert kann man die Impulsbreite P der impulsmodulierten Trägerwelle Pa erhalten.

Die Zeit r, die der Impulsabfalldetektor 4 benötigt, um seinen vollen Zählwert zu erreichen, umfaßt den letzten Zyklus der impulsmodulierten Trägerwelle Pa vor dem Impulsende. Folglich ist die Impulsbreite T, die sich ergibt, wenn der der Zeit τ entsprechende numerische Wert vom Zählstand des Zählers 7 subtrahiert wird, um eine Periodendauer t der Trägerwelle kleiner als die wirkliche Impulsbreite. Da die Impulsbreite Thunderte bis tausende Trägerperioden umfaßt, ist ein Fehler von einer Periodendauer vernachlässigbar.

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der F.rfindung, bei der ein zweiter Zähler 9 verwendet wird. Bei dieser Ausführungsform wird die Anzahl der Trägerzyklen, die in der impulsmodulierten Welle Pi vorhanden sind, vom zweiten Zähler 9 gezählt, und dei gezahlte Wert wird durch die Impulsbreite des erster Zählers 7 dividiert, um so die Trägerfrequenz dei impulsmodulierten Trägerwelle Pa zu berechnen.

Zu diesem Zweck ist eine zweite Gatterschaltung K vorgesehen, die unter Steuerung des Ausgangssignal· des Ausgangsanschlusses (?der RS-Flipflop-Schaltung 2 geöffnet und geschlossen wird, um die Ausgangsimpulsi Pb (Fig. 2B) von der Signalformungsschaltung i durchzusteuern, und die durchgesteuerten Ausgangsim pulse werden vom zweiten Zähler 9 gezählt. Dei resultierende Zählwert wird einem Rechner 11 züge führt, in dem der Zählwert des Zählers 9 durch der numerischen Wert geteilt wird, welcher der mit derr ersten Zähler 7 erhaltenen Impulsbreite T entspricht wobei die Frequenz der impulsmodulierten Trägerwelle berechnet wird.

F i g. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform dei Erfindung, bei der die dem Frequenzmeßzähler ? zugeführte Rechteckwelle Pb für eine vorbestimmu Einheitszeil von der Gatterschaltung 10 durchgesteuer wird. Die Anzahl der die Gatterschaltung 10 in dei Einheitszeit passierenden Rechteckimpulse wird ge zählt, um die Trägerfrequenz der Trägerwelle zi messen. Das heißt, die Impulsfrequenz kann erhalter werden, indem die Anzahl derjenigen Impulse gezähl wird, welche die Gatterschaltung 10 in einer bekannter Zeit passieren. Zur Verbesserung der Meßgenauigkei ist es erforderlich, in der Einheitszeit möglichst vieli Rechteckimpulse zu zählen. Wenn die Gatteröffnungs zeit auf einen bestimmten Wert festgelegt ist, ergibt siel ein Fehler bei der Messung der Frequenz einei impulsmodulierten Trägerwelle, deren Impulsdauei kürzer als die Gatleröffnungszeit ist.

Um dies zu vermeiden, ist ein Gattersignalgeneratoi 12 vorgesehen, der Gattersignale mit Impulsbreiter unterschiedlicher Einheitszeiten erzeugt. Dann wire jenes Gattersignal des Gattersignalgenerators Ii gewählt und benutzt, dessen Dauer innerhalb dei Impulsbreite Tder impulsmodulierten Trägerwelle an längsten ist. Der Gattersignalgenerator 12 besitz beispielsweise eine Vielzahl Setz-Rücksetz-Flipflop Schaltungen und einen Ringzähler. Den Setzanschlüsser der Flipflop-Schaltungen wird das Ausgangssignal de; Ausgangsanschlusses Q der Flipflop-Schaltung 3 züge führt, um die Flipflop-Schaltungen mit dem Anstieg de: Setzausgangssignals der Flipflop-Schaltung 3 zu setzen Dem Ringzähler werden Taktimpulse bekannter Fre quenz von einem UND-Gatter 13 zugeführt, unc Impulse von einer Vielzahl von Ausgangsanschlüsser des Ringzählers werden je den Rücksetzanschlüsser entsprechender der Flipflop-Schaltungen zugeführt. Die Setzausgangssignale der Flipflop-Schaltungen werder , an Ausgangsanschlüsse 12a, 12Z>, 12a ··· 12n geliefert Mit einer solchen Anordnung erhält man Gattersignale G), G2, Gs ... G_n, die vom Startzeitpunkt dei Taktimpulslieferung an Impulsbreiten Χι, Λ2, Xz ■■ beziehungsweise X_n aufweisen, wie es in F i g. 5 gezeig „n ist. Die Impulsbreiten X_x bis X_n der Gattersignale G₁ bis G_n sind je so eingestellt, daß sie Einheitszeitbreiter darstellen, die beispielsweise als 10ns, 100ns, Ims 10 ms, 100 ms, 1 s usw. definiert sind. Die auf diese Weisi erhaltenen Gattersignale G₁ bis G_n werden einei hi Gattersignalwählschaltung zugeführt. Diese wählt da: Gattersignal, das die längste Gatleröffnungszeit inner halb der Impulsbreite Tder impulsmodulierten Träger welle Pa besitzt. Ein Steuersignal für die Wahl eine;

solchen Gattersignals wird erhalten, indem einer Halteschaltung 16 die Zählausgangssignale geliefert werden, die an den Zählausgangsanschlüssen 7a, 76, Tc ... 7/1 des Zählers 7 abgegeben werden.

Die Halteschaltung 16 enthält eine Vielzahl Flipflop- s Schaltungen 17a, 176, 17c... 17n mit Setzanschlüssen, denen die Zahlausgangssignale der Zählausgangsanschlüsse 7a, 76,7c... 7ndes Zählers 7 zugeführt werden, eine weitere Flipflop-Schaltung 18, die durch das Ausgangssignal der höchstwertigen Stelle des Zählers 7 gesetzt wird, um die Flipflop-Schaltungen 17a bis 176 zurückzustellen, Auffangschaltungen 19a, 196, 19c, ... 19/1 zum Auffangen der Ausgangssignale der Flipflop-. Schaltungen 17a bis YIn und UND-Gatterschaltungen 20s, 206,20c,... 20/n, von denen jedes das Logikprodukt aus dem Ausgangssignal des Setzausgangsanschlusses Q der unmittelbar vorausgehenden der Auffangschaltungen und aus dem Ausgangssignal des invertierten Setzausgangsanschlusses Q der unmittelbar folgenden Auffangschaltung erzeugt Der Wert, der sich ergibt, wenn der volle Zählwert des Impulsabfalldetektors 4 vom vollen Zählwert des Zählers 7 subtrahiert wird, ist zuvor den Voreinstellanschlüssen 8 des Zählers 7 eingegeben worden. Jedes Mal, wenn die impulsmodulierte Trägerwelle Pa am Ende eines Modulationsimpul- ses unterbrochen wird, wird ein Zeitsteuerungsimpuls auf einen Anschluß 21 gegeben, der mit einem Voreinstellbefehlanschluß Pdes Zählers 7 verbunden ist, um den Voreinstellwert einzustellen, der den Voreinstellanschlüssen 8 des Zählers 7 geliefert worden ist Demgemäß beginnt das Zählen des Zählers 7 mit dem voreingestellten Wert, und wenn das Zählen den vollen Zählwert erreicht, läuft der Zähler 7 einmal über, kehrt zu seinem Anfangszustand zurück und zählt vom Anfangszustand aus weiter. Auf diese Weise wird der volle Zählwert des Impulsabfalldetektors 4 vom Zählwert des Zählers 7 subtrahiert. Wenn der Zähler 7 überläuft, wird andererseits die Flipflop-Schaltung 18 vom Oberlaufsignal gesetzt, und durch das Setzausgangssignal der Flipflop-Schaltung 18 werden die Flipflop-Schaltungen 17a bis VIn alle in ihren Rücksetzzustand gebracht Folglich sind in diesem Zustand die Ausgänge der Flipflop-Schaltungen 17a bis YIn alle auf den Logikwert »I« gebracht Die Ausgangsanschlüsse Q der Flipflops 17a bis YIn sind mit den entsprechenden Eingangsanschlüssen der Auffangschaltungen 19a bis 19n verbunden. Jedesmal, wenn die impulsmodulierte Trägerwelle Pa bei Impulsende unterbrochen wird, erhalten die Auffangschaltungen 19a bis 19/7 je den Zeitsteuerungsimpuls vom Anschluß 21, so daß sie das Ausgangssignal einer jeden der Flipflopschaltungen 17a bis YIn einlesen. Die Ausgangsanschlüsse der Auffangschaltungen 19a bis 19n sind mit den Eingangsanschlüssen der zugehörigen UND-Gatter 20a bis 20m verbunden. Die UND-Gatterschaltungen 20a bis 20m sind mit den Auffangschaltungen 19a bis 19n so verbunden, daß jede UND-Gatterschaltung das Logikprodukt aus dem Ausgangssignal des Setzausgangsanschlusses Q der vorausgehenden der benachbarten Auffangschaltungen und aus dem Ausgangssignal des eo invertierten Setzausgangsanschlusses Q der folgenden Auffangschaltung erzeugt

Wenn bei einer solchen Anordnung der Zähler 7 überläuft und dann beispielsweise einen Impuls zählt, wird am Ausgangsanschluß 7a ein Ausgangssignal mit dem Logikwert »1« abgegeben, und durch dieses Ausgangssignal wird die zur ersten Stufe gehörende Flipflop-Schaltung 17a gesetzt Wenn dann der Zähler 7 beispielsweise 10 Impulse zählt, wird am Ausgangsanschluß 76 der Logikwert »1« ausgegeben, um die Flipflop-Schaltung 176 zu setzen. Somit werden bei jedem Zählen von beispielsweise I, 10, 100, 1000 und lOOOO^mpulsen die Flipflop-Schaltungen 17a bis 17n eine nach der anderen gesetzt, wodurch die Zustände derjenigen Flipflop-Schaltungen 17a bis 17n, welche zum Zeitpunkt der Unterbrechung der impulsmodulierten Trägerwelle gesetzt sind, in die zugehörigen der Auffangschaltungen 19a bis 19n gelesen werden. Wenn beispielsweise die Flipflop-Schaltungen 17a bis 17c im Setzzustand sind, wird am Setzausgangsanschluß Q einer jeden der Auffangschaltungen 19a bis 19c der Logikwert »1« erzeugt Folglich wird das Logikprodukt der Eingangssignale einer jeden der UND-Gatterschaltungen 20a und 206 zum Logikwert »0«, und in dem gezeigten Zustand gibt das UND-Gatter 20/n den Logikwert »1« ab. Wenn das UND-Gatter 20/n den Logikwert »1« abgibt, ist lediglich das UND-Gatter 15c der Gattersignalwählschaltung 15 geöffnet, und das vom UND-Gatter 15c gewählte Gattersignal wird im Zyklus der nächsten impulsmodulierten Trägerwelle über ein ODER-Gatter 22 auf das UND-Gatter 10 gegeben, um dieses für diejenige Zeit zu öffnen, welche der Impulsbreite des vom UND-Gatter 15c gewählten Gattersignals Gi entspricht Folglich wird die impulsmodulierte Trägerwelle Pa dem Zähler 9 während der Einheitszeit zum Zählen der Trägerwellenzyklen zugeführt

Wenn der Zählwert des Zählers 7 eine der Zahlen 1 bis 10 ist, wird das Ausgangssignal G\ (Fig.5B) am Ausgangsanschluß 12a des Gattersignalgenerators 12 durch die UND-Gatterschaltung 15a gewählt und der Gatterschaltung 10 Ober das ODER-Gatter 22 zugeführt Wenn der Zählwert des Zählers 7 eine der Zahlen 11 bis 100 ist wird das Ausgangssignal Gi (F i g. 5C) am Ausgangsanschluß 126 des Gattersignalgenerators 12 durch die UND-Gatterschaltung 15 gewählt und der Gatterschaltung 10 zugeführt Gleichermaßen wird das Gattersignal Gj (F i g. 5D) gewählt wenn der Zählwert des Zählers 7 eine der Zahlen 101 bis 1000 ist Während das Zählen des Zählers 7 vorangeht werden die Gattersignale Gi bis G_n gewählt, um das Gattersignal mit der längsten Dauer innerhalb der Impulsbreite Tder impulsmodulierten Trägerwelle Pa herauszugreifen. Für die Einheitszeit des gewählten Gattersignals wird die Trägerwelle Pa dem Zähler 9 zum Zählen zugeführt, so daß deren Trägerfrequenz vom Zählwert des Zählers 9 erhalten werden kann. Aus dem Vorausgehenden ist leicht zu erkennen, daß vom Zählwert des Zählers 7 auch die Impulsbreite Γ der impulsmodulierten Trägerwelle Pa erhalten werden kann.

Wie zuvor beschrieben ermöglicht es die vorliegende Erfindung, die Impulsbreite und die Trägerfrequenz einer impulsmodulierten Trägerwelle mit sehr hoher Frequenz, wie einer Radarwelle, mit hoher Genauigkeit zu messen. Bei der in F i g. 4 gezeigten Ausführungsform ist es auch möglich, die Trägerfrequenz zu messen, beispielsweise, indem ein Gattersignal mit einer Impulsbreite erzeugt wird, die einem Zyklus der Ausgangsimpulse Pb (Fig.5B) der Signalforrnungsschaltung 2 entspricht, die Gatterschaltung durch das Gattersignal gesteuert wird und durch die Gatterschaltung Taktimpulse bekannter Frequenz zum Zählen an den Zähler 9 gegeben werden. Da das von der Signalformungsschaltung 2 abgegebene Signal Pb jedoch eine sehr hohe Frequenz aufweist, wie die einer Radarwelle, ist in diesem Fall als Zähler 9 ein

ultraschnell reagierender Zähler zum Zählen vieler Taktimpulse innerhalb der Zeit einer Periodendauer eines solchen Hochfrequenzsignals erforderlich. Derzeit ist es jedoch unmöglich, einen derart ultraschnell reagierenden Zähler herzustellen. Obwohl zuvor beschrieben worden ist, daß ein Zähler, der Taktimpulse innerhalb der Zeit eines Zyklus der Radarwelle zählen kann, nicht verfügbar ist, verwenden die in den F i g. 1,3 und 4 gezeigten Ausführungsformen einen Zähler als Impulsabfalldetektor 4 zum Zählen einer bestimmten Anzahl der Taktimpulse Pd(F i g. 2D) innerhalb der Zeit eines Zyklus des modulierten Signals einer Radarwelle. In diesem Fall kann jedoch die Zahl der Taktimpulse, die in der Zeit eines Zyklus des modulierten Signals gezählt werden, klein sein, und ein hochschnellreagierender Zähler zum Zählen mehrerer Taktimpulse bis zum Bruchteil eines Taktimpulses ist verfügbar. Demgemäß kann die vorliegende Erfindung praktisch ausgeführt werden.

Gemäß vorausgehender Beschreibung wird ein Zähler als Impulsabfalldetektor 4 verwendet Es kann jedoch ein rückstellbarer monostabiler Multivibrator verwendet werden. Die Arbeitsweise eines rückstellbaren monostabilen Multivibrators, der jedes Mal, wenn ihm ein Triggersignal zugeführt wird, invertiert wird und nach einer bestimmten Zeitdauer in seinen Ursprungszustand zurückkehrt, ist die gleiche wie die Arbeitsweise eines gewöhnlichen monostabilen Multivibrators. Wenn jedoch das Triggersignal vor der Rückkehr in den ursprünglichen Zustand angelegt wird, wird die Rückkehrzeit vom Zeitpunkt des Anlegens des Triggersignals um die bestimmte Zeitdauer ausgedehnt Diese Eigenschaft kann als die Funktion des bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Impulsabfalldetektors verwendet werden. In diesem Fall kann ebenfalls ein Taktsignal mit einer höheren Frequenz als die der modulierten Trägerwelle als Triggersignal verwendet werden, und der Anstieg oder der Abfall des modulierten Impulses kann ebenfalls als das Triggersiis gnal benutzt werden. In einem solchen Fall ist die Rückkehrzeit des Multivibrators von seinem invertierten Zustand so gewählt, daß sie langer als ein Zyklus t der modulierten Trägerwelle und kürzer als die Impulspausenzeit T₂ der impulsmodulierten Trägerwelle ist. Der Impulsabfalldetektor kann beispielsweise auch ein Treppenformwellengenerator sein, der so beschaffen ist, daß er seine Ausgangsspannung bei jedem Anlegen eines Taktes stufenartig erhöht und zurückgestellt wird, wenn die Ausgangsspannung einen vorbestimmten Wert erreicht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

ZEICHNUNGEN BLATT

Int. Cl.z: G 01 R 29/02

Bekanntmachungstag: 5. Juli 1979

Takteingangsanschluß

_r

Signalformungs Schaltung FIG. 3

Q Q C FF R

Zweiter Zähler		Rechner

Zähler

Impulsabfalldetektor

Voreinstell-

-of^ö anschluß

FIG. 5A

Gn

FIG. 5E J" Xn

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Messung der Impulsbreite impulsmodulierter Trägerwellen, mit einer Gatterschaltung, die Taktimpulse bekannter Frequenz passieren läßt, solange die Trägerwelle während eines Modulationsimpulses vorhanden ist, und mit einem die Taktimpulse zählenden Impulsbreitenzähler, gekennzeichnet durch eine Detektor- und Speichereinrichtung (3) zum Feststellen und Speichern des Impulsanstieges der impulsmodulierten Trägerwelle, deren Ausgangssignal der Gatterschaltung (5) als Gatteröffnungssigna! (Pc) zugeführt wird, einen mit der Ausgangsseite der Gatterschaltung (5) verbundenen Impulsabfalldetektor (4), der durch die Taktimpulse (Pd) aktivierbar und durch jeden Anstieg oder Abfall der Trägerwelle (Pa bzw. Pb) rückstellbar ist und nach Ablauf einer von der Aktivierung anlaufenden vorbestimmten Zeit, die länger als die Trägerwellenperiode (t)\ma kürzer als die Impulspause (T2) der impulsmodulierten Trägerwelle (Pa) ist, ein Impulssendesignal (Pf) liefert, eine Einrichtung (4) zum Rückstellen der Detektor- und Speichereinrichtung (3) mit dem Impulssendesignal (Pf) und damit zum Schließen der Gatterschaltung (5), und eine Subtrahiereinrichtung, die vom Zählwert des Impulsbreitenzählers (7) den der vorbestimmten Zeit entsprechenden Zählwert subtrahiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektor- und Speichereinrichtung (3) durch eine Flipflopschaltung gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der (mpulsabfalldetektor durch einen Impulsabfallzähler (4) gebildet ist der auf das Zählen einer vorbestimmten Anzahl Taktimpulse (Pd) hin ein Überlaufsignal (Pf) als Impulssendesignal erzeugt, und daß die impulsmodulierte Trägerwelle einem Rückstellanschluß (R) des Impulsabfallzählers (4) zugeführt wird, um d'esen bei jedem Anstieg oder Abfall der impulsmodulierten Trägerwelle (Pa bzw. Pb) zurückzustellen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektor- und Speichereinrichtung (3) durch das Überlaufsignal (Pf) zum Schließen der Gatterschaltung (5) zurückgestellt wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor- und Speichereinrichtung (3) eine Signalformungsschaltung (2) zum Umformen der Trägerwelle (Pa) in eine Rechteckwelle (Pb) vorgeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Subtrahiereinrichtung durch eine Vorstellvorrichtung (8) des Impulsbreitenzählers (7) gebildet ist und daß der Impulsbreitenzähler (7) mittels der Voreinstellvorrichtung auf einen Anfangszählstand eingestellt ist, der sich durch Subtrahieren des vollen Zählstandes des Impulsabfallzählers (4) vom vollen Zählstand des Impulsbreitenzählers (7) ergibt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Gatterschaltung (10) vorgesehen ist, deren Öffnen und Schließen von der Detektor- und Speichereinrichtung (3) gesteuert und der die impulsmodulierte Trägerwelle zugeführt wird, ferner ein mit de
Ausgangsseite der zweiten Gatterschaltung (10) verbundener zweiter Zähler (9) und eine Dividierschaltung (11), die zur Ermittlung der Frequenz der Trägerwelle den Zählwert des zweiten Zählers (9) durch den Zählwert des Impulsbreitenzählers (7) dividiert

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß eine zweite Gatterschaltung (10) zum Erhalt des Logikproduktes aus dem Ausgangssignal der Detektor- und Speichereinrichtung (3), einem Gattersignal (von 22) und der impulsmodulierten Trägerwelle vorgesehen ist, ferner ein mit der Ausgangsseite der zweiten Gatterschaltung (10) verbundener zweiter Zähler (9), der zur Ermittlung der Frequenz der Trägerwelle deren Zyklen zählt eine von der Detektor- und Speichereinrichtung (3) gesteuerte dritte Gatterschaltung (13), mit der die Taktimpulse zu einem ihr nachgeschalteten Gattersignalgenerator (12) durchschaltbar sind, der Gattersignale, deren Impulsbreiten unterschiedlichen Zeiteinheiten entsprechen, synchron mit dem Anstieg der impulsmodulierten Trägerwelle erzeugt und eine Gattersignalwählschaltung (15) zur Auswahl desjenigen der Gattersignale des Gattersignalgenerators (12), welches die längste Zeit innerhalb der Impulsdauer der impulsmodulierten Trägerwelle aufweist, und zum Zuführen des gewählten Gattersignals zur Eingangsseite der zweiten Gatterschaltung (10).

S. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halteeinrichtung (16) vorgesehen ist, zum Halten der Daten, die der vom Impulsbreitenzähler gezählten Impulsbreite der impulsmodulierten Trägerwelle entsprechen, und daß die Ausgangsseite der Halteeinrichtung (16) mit der Gattersignalwählschaltung (15) verbunden ist, um das Gattersignal für die zweite Gatterschaltung (10) auf der Grundlage der in der Halteeinrichtung (16) gehaltenen Daten zu wählen.