Способ масштабно-временного преобразования одиночного электрического сигнала

 

СПОСОБ МАСШТАБНО-ВРЕМЕННОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОДИНОЧНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА в запоминающей электронно-лучевой трубке с микроканальной пластиной, заключающийся в том, что производят запись преобразуемого сигнала на микроканальной пластине, а затем - считывание сигнала электронным лучом, развернутым -В растр, с той же стороны микроканальной пластины, с которой производят запись, при величине тока считьшающего луча, соответствующей режиму насьпдения каналов микроканальной пластины, выходной ток микроканальной пластины регистрируют как разницу тока с участков микроканальной пластины, на которых была проведена запись, и участков, где запись отсутствовала, при этом общее время считьшания устанавливают из соотношения и 0,1Г СЧПТ Васет общее время считывания, отг-Де-счигсчитанное от момента записи} время восстановления микро- Воест канальной пластины от состояния насыщения до исходного , , отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона преобразования сигнала, (Л запись производят в режиме, при котором величина тока записывающего луча соответствует режиму ненасыщенного накопления заряда в каналах микроканальной пластины, регистрируют токи, возникающие на входном и выходном электродах микроканальной пластины при считьшании, а информационный считанный сигнал получают как совокупность токов входного и вькодного электродов микроканальной пластины и выходного тока микроканальной пластины.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЩМЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(51) Н 01 J 31 58

"сч nr заест °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3633992/24-21 (22) 10 ° 08.83 (46) 30.06.85. Бюл. Н2 24 (72) В.К. Архипбв, А.Г. Берковский, В.Н. Панин, Е.Н.Саратовский, Е.Л. Миркин, В.Н.Михайлов и С.И.Павлов (53) 621.385 ° 832(088 ° 8) (56) 1. Патент США И- 3166426, кл. 315-12, опублик. 16.10.73.

2. Авторское свидетельство СССР и 693482, кл. Н 01 J 31/58, 1977 (прототип). (54)(57) СПОСОБ МАСШТАБНО-ВРЕМЕННОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОДИНОЧНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА в запоминающей электронно-лучевой трубке с микроканальной пластиной, заключающийся в том, что производят запись преобразуемоro сигнала на микроканальной пластине, а затем — считывание сигнала электронным лучом, развернутым .в растр, с той же стороны микроканальной пластины, с которой производят запись, при величине . тока считывающего луча, соответствующей режиму насыщения каналов микроканальной пластины, выходной ток микроканальной пластины регистрируют как .разницу тока с участков микро„„SU„„1124792, канальной пластины, на которых была

1 проведена запись, и участков, где запись отсутствовала, при этом общее время считывания устанавливают из соотношения где - общее время считывания отсчит

Э считанное от момента записи1 овления икровосст канальной пластины от состояния насьпцения до исходного, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона преобразования сигнала, запись .производят в режиме, при . котором величина тока записывающего луча соответствует режиму ненасыщенного накопления заряда в каналах микроканальной пластины, регистри руют токи, возникающие на входном и выходном электродах микроканальной пластины при считывании, а инФ формационный считанный сигнал получают как совокупность токов входного и выходного электродов микроканальной пластины и выходного тока микроканальной пластины.

1124792

Изобретение относится к области электронной техники и может быть ,использовано для масштабно-временного преобразования (МВП) коротких одиночных электрических сигналов в запоминающих электронно-лучевых трубках (ЗЭЛТ), содержащих микроканальную пластину (МКП).

Известен способ МВП информации в ЗЭЛТ с усилительной MKII f1) ..

Способ заключается в том, что про; изводят запись регистрируемого электрического сигнала на запоминаю щем элементе и последующее считывание с упомянутого элемента.

При этом запись сигнала. производят сфокусированным электронным лучом, усиленным МКП, на запоминающей мишени с возбужденной проводимостью со стороны сигнальной пластины мишени, для чего в области переноса электроны с выхода МКП ускоряются до энергии, необходимой для записи. Считывание записанного потенциального рельефа с мишени осуществляют сфокусированным электронным лучом со стороны диэлектричес-. кого слоя мишени при скорости считывания, много меньшей скорости записи.

Недостатками известного способа являются низкая разрешающая способность ЗЭЛТ, вызванная переносом электронного изображения - NKII на запоминающую мишень (диаметр электронного луча записи увеличивается в (1,5-2) раза),и ограниченный динамический диапазон преобразования.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению являет. ся способ масштабно-временного преобразования одиночного электрического сигнала, в запоминающей электронно-лучевой трубке с микроканальной пластиной, заключающийся в том, что производят запись преобразуемого сигнала на микронанальной пластине, а затем — считывание сигнала электронным лучом, развернутым в растр, с той же стороны микроканальной пластины, с кото" рой производят запись, при величине тока считывающего луча, соответствующей режиму насыщения каналов микроканальной пластины, выходной . ток микроканальной пластины регист рируют как разницу тока с,участков микроканальной пластины, на кото.рых была проведена запись, и участков, где запись отсутствовала,при этом общее время считывания устанавливают из соотношения и

oQ кт t RoccT где „„,. — общее время считывания, !

О отсчитанное от момента записи;

" soccr — время восстановления микроканальной пластины от состояния насыщения !

5 до исходного (21 ..

Известный способ реализуется в

ЗЭЛТ, содержащей электронные прожекторы записи и считывания, MKII u сигнальный электрод, электронные щ0 прожекторы расположены по одну сторону МКП, а сигнальный электродпо другую ее сторону по ходу электронных потоков. Выходной ток регистрируют на сопротивлении нагрузки, включенном в цепь сигнального электрода. Достоинством способа

j2) в сравнении со способом (1) является улучшение разрешающей способности и устранение искажений инфор30 мации при считывании, вызванных инерционностью запоминающей мишени.

Недостатком известного способа являются ограниченная скорость записи и небольшой динамический диапазон преобразования входного сигнала. УКазанные недостатки объяс-. няются следующими явлениями.

Максимальная скорость записи

V ö„ù „зависит от величины заряда Я,. накапливаемого в каналах МКП при

40 записи, V . %X Alar q — Т.к ° запись сиг1

Ф нала осуществляется в режиме насыщения каналов МКП, при котором за45 ряд в МКП достигает предельной (максимальной) величины Q Aped, равной

Я рц = ti E r где Š— диэлектрическая проницаемость в канале, r — радиус канала, Š— напряженность

50 электрического поля, то скорость записи ограничена величиной этого предельного заряда. Динамический . диапазон преобразования входного сигнала в ЗЭЛТ определяется отноше55 нием максимальной и минимальной скоростей записи. А Фак как максимальная скорость записи ограничена величиной прем, и не может быть увели1124792 чена, то и динамический диапазон

- преобразования сигнала в известном способе ограничен. При переносе электронного потока, выходящего из

MKH при считывании с выхода MIGI на сигнальный электрод, происходит его перераспределение между выходной плоскостью MKII, находящейся под потенциалом 1 кВ и сигнальным электродом, имеющим потенциал л (2-3) кВ. Из-за разброса вторич- ных электронов по энергиям для медленных вторичньгх электронов, выходящих из MKII при считывании, выходная металлизированная плоскость

MKII является ближайшим коллектором, и часть электронов. перехватывается ею. Это приводит к уменьшению. полезного тока, достигающего сигнального электрода, а значит, и к уменьшению величины информационного считанного сигнала, формируемого за счет выходного тока MKII в цепи сигнального электрода, и к снижению отношения сигнал-шум, а значит к ограничению скорости записи.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона пре. образования сигнала.

Цель достигается тем, что в способе масштабно-временного преобразования, одиночного электрического сигнала в запоминающей электроннолучевой трубке с микроканальной пластиной, заключающемся в том, что производят запись преобразуемого сигнала на микроканальной пластине, а затем — считывание сигнала электронным лучом, развернутым в растр, с той же стороны микроканальной пластины, с которой производят запись, при величине тока считывающего луча, соответствующей режиму насыщения каналов микроначальной пластины, выходной ток микроначальной пластины -регистрируют как разницу тока с участков микроканальной пластины, на которых была произведена запись, и участков, где запись отсутствовала, при этом общее время считывания устанавливают из отношел с л л

HHH ь счпт - o,1 в-.т где" п общее время считывания, отсчитанное л от момента записи, восс — время восстановления микроканальной пластины от состояния насьпцения до исходного, запись производят в режиме, при котором величина тока записывающего луча соответствует режиму ненасьпценного накопления заряда в каналах микроканальной пластины, регистрируют токи, возникающие на входном и выходном электродах микроканальной пластины при считывании, а информационный считанный сигнал получают как совокупность токов входного и выходного электродов микрока-!

0. нальной пластины и выходного тока

Предлагаемый способ MBII согласно изобретению реализуется в ЗЭЛТ со30

У ,цержащей заключенные в стеклянной колбе электронные прожекторы. запи.си и считывания, МКП и сигнальный электрод. Электронные прожекторы расположены по одну сторону MIGI a

У

35 сигнальный электрод — по другую ее сторону по ходу электронных потоков.

Способ МВП и ЗЭЛТ согласно изобретению, заключается в следующем.На входном электроде 1 МКП 2 устанав40 ливают нулевой потенциал, на ее вью ходной электрод 4 подают постоянное напряжение (1, л+ 1 кВ. На сигнальный электрод 5 подают постоянное напряжение UZ О< (порядка

45 2-3 кВ) для создания электрического поля между MKII 2 и сигнальным электродом 5. Затем осуществляют запись исследуемого сигнала. Во

25. микроканальной пластины.

На фиг. 1 изображена схема работы

MIGI на фиг. 2 — эпюры напряжений, снимаемых с электродов МКП.

Предлагаемый способ МВП поясняется фиг. 1, где приняты следующие обозначения: входной электрод 1 MKII, МКП 2, увеличенное изображение одного канала 3 МКП, выходной электрод 4

МКП, сигнальный электрод 5, ток записывающего луча 6, ток считывающего луча 7, ток 8 входного электрода МКП, ток 9 выходного электрода

MIGI выходной ток 10 МКП (ток сигФ нального электрода) нагрузки 11 — 13, подключенные соответственно к электродам 1, 4, 5. время записи электронный записывающий луч 6 облучает входную плоскость МКП 2 по закону исследуемого сигнала. При прохождении записывающего луча 6 через каналы 3 МКП 2 со стенок каналов уходят вторичные электроны, оставляя на них положительные заряды, которые формируют в МКП 2 зарядный рельеф,соответствующий изображению входного

1124792 сигнала. Запись исследуемого сигнала осуществляют в режиме ненасыщенного накопления заряда в каналах..

3 МКП2, который определяется. для требуемой скорости записи параметрами электронноro луча (н частности, током луча) и МКП 2. При этом величина, заряда g канала

MKII. íà его выходе не достигает величины предельного заряда g „, при котором наступает режим насыщения (насыщенное накопление) т. е.

Он < OII)ep . Изменение заряда QII, образуемого при записи на стенках каналов 2 МКП2, .соответствует изменению тока входного сигнала в отличие от известного способа, где величина заряда канала МКП при прохождении через него записывающего луча постоянна, равна Q и < и не зависит от мгновенного значения тока входного сигнала. В отличие от известного способа реализуемый при записи в способе согласно изобретению режим ненасыщенного накопления зарядов позволяет эа счет уменьшения величины разряда каналов (/II< Д „„ц, ) повысить скорОсть записи (Ч

3(л н и расширить динамический диапазон преобразования входного сигнала, равный отношению максимальной скорости записи к минимальной. Кроме того, запись, в режиме ненасыщенного накопления заряда в каналах 3 МКП 2 позволяет расширить ияформационные возможности о входном сигнале, в частности.осуществлять масштабно-временное преобразование электрических сигналов в линейном режиме. т.е. воспроизводить полутона.

Считывание производится с той же стороны МКП 2, что и запись со скоростью, много меньшей скорости записи. Считывающий электронный луч 7, развернутый в растр, сканирует входную плоскость МКП 2. Величина тока считывающего электронного луча 7 соответствует режиму насыщения каналов МКП 2. При прохождении считывающего луча 7 через те участки MKII 2, . где запись отсутствовала, происходит

его усиление. При этом выходной ток MKII 2 максимален. При прохождении считывающего луча 7 через те участки МКП 2, где была произведена запись, происходит модуляция луча записанным зарядным рельефом, приводящая к снижению величины выходного тока МКП 2 (тока сигнального электрода). Выходной ток MKII 2 электрическим полем .(0 — 11, ) 0 отводится на .сигналь5 ный электрод 5 и снимается с сопротивления нагрузки, включенного в цепь сигнального электрода 5. Общее время считывания определяется соотл

< л Л л

HoHIeHHeM гчнт < 0 1 "Boccie > "де "CIIIIt

10 общее время считывания, отсчитанл ное от моь1ента записи, Bocc — время восстановления МКП от состояния насыщения до исходного.

3 процессе считывания при прохождении через каналы "3 МКП 2 считывающего луча на стенках каналов так же, как и при записи, происходит изменение заряда за счет эффекта вторично-электронной эмиссии.

26

Вторичные электроны уходят со стенок каналов, на которых остаются положительные заряды. Этот изменяющийся во времени заряд на стенках каналов 3 МКП 2 вызывает соответствующее изменение заряда на входном электроде 1 MKII 2 ° В результате в цепи входного электрода 1 МКП 2 возникает переэарядный электронный

30 ток JBl, 8. При прохождении считывающего луча через каналы, где была произведена запись, происходит изменение тока 3в» 8 входного электрода 1 МКП 2. Ток I „ 8 оказывается при этом промодулированным зарядным

З5 рельефом, созданным при записи. При считывании в цепи выходного электрода 4 NKII 2 возникает электронный ток 3„„„ 9, промодулированный записанным зарядным рельефом. Этот ток 38 1„

4Д 9 представляет собой суперпозицию двух токов — тока, возникающего, как и ток „ 8, за счет вторично-элект- ронной эмиссии, и электронного тока, -возникающего за счет перераспределения выходного тока MKII 2 при его переносе с MKII 2 на сигнальный электрод 5. Зто перераспределение обусловлено разбросом как по энергиям, так и.по углам вылета вторич1 ных электронов, выходящих иэ каналов 3 IKII 2.Поэтому на сигнальный электрод поступает часть тока, вы-. ходящего иэ MKII 2 при считывании.

Ток 103> поступающий на сигнальМ ный электрод, промодулирован в соответствии с зарядным рельефом, записанным в каналах 3 MIGI 2. Напряжения и q Ugly у (1g сООтветствующие тОку 3 BII

25 повысить его амплитуду, в результате чего повышается максимальная скорость записи и расширяется динамический диапазон преобразования входного сигнала. Осуществление записи в режиме ненасыщенного накопления при величине накапливаемого

MKII заряда Qq(Q pp также способствует увеличению максимальной скорости записи и расширению динамического диапазона преобразования входного сигнала.

Исследования предлагаемого способа проводились на макете ЗЭЛТ, содержащей ИКП. Входной электрод MKII а заземлялся, на выходном электроде 40

MKII устанавливалось постоянное на- . пряжение U< = +(900-1000) В, на сигнальный электрод подавалось постоянное напряжение 02 = +(1500-2500)В.

В качестве сигнального электрода ис- 45 пользовалось алюминированное покрытие люминесцентного экрана, установленного на выходе ИКП на расстоянии (2-3) мм от выходной плоскости MKII.

Считанные сигналы снимались с со- 50 противлений нагрузок, включенных соответственно в цепи входного электрода MKII выходного электрода MKII u сигнального электрода. Эти три сигнала суммировались с учетом фазы каж- 55 дого сигнала, и результирующий информационный сигнал регистрировался осциллографом С8-13. Запись íà MKII

7 1124

8 входного электрода 1 MKII 2, току

Зпцп9 выходного электрода 4 МКП 2 и току II6kn 10 сигнального электрода 5, представленные на фиг. 2, снимают с сопротивлений нагрузок

11 — 13, подключенных соответственно к входному электроду 1 MKII 2, выходному электроду 4 ИКП 2 и сигнальному электроду 5. Информационный считанный сигнал получают как сово- 10 купность этих трех сигналов. Способ

ИВП одиночного электрического сигнала согласно изобретению, позволяет осуществлять преобразование входного сигнала практически без по- 15 терн информации о нем. В прототипе же считанный информационный сигнал предс;тавлял собой лишь долю полезного сигнала, его амплитуда мала.

Поэтому скорость записи невелика, и мал динамический диапазон преобразования входного сигнала. В предлагаемом способе реализация считанного сигнала позволяет значительно

792 8 осуществлялась посредством однократной временной развертки записывающего электронного луча, считывание считывающим электронным лучом, развернутым в раст. При проведении исследований длительность временной развертки записывающего луча устанавливалась соответствующей началу режима насьпцения каналов MKII о чем .свидетельствовало постоянство амплитуды считанного сигнала при дальней шем увеличении длительности разверт ки (при,постоянстве ее амплитуды).

Последующая запись осуществлялась при меньших длительностях развертки (при постоянной ее амплитуде). При этом величина регистрируемого считанного сигнала уменьшалась, т.е. запись осуществлялась в режиме ненасьпценного g„c Q накопления зарядов в каналах МКП. При считыва-. нии сигналы снимались о 3-х электродов (входного электрода MKII выходного электрода MKII и сигнального электрода), и результирующий сигнал представлял собой их совокупность.

Амплитуда его значительно превышала амплитуду считанного сигнала в известном способе, что позволило про-. извести надежное считывание (при отношении сигнал/шум не менее 5).

MBII осуществлялось в соответствии с предлагаемым способом и известным способом — при одном и том же напряжении на ИКП и при одной выбранной величине тока луча записи. В результате исследований было установлено, что при данном, напряжении на ИКП и токе луча записи надежная регистрация информационного сигнала в способе согласно изобретению возможна при длительности развертки записи 2нс, а в известном .способе — при длительности развертки записи 11 нс. Уменьшение длительности развертки записи в известном способе возможно либо при дальнейшем увеличении напряжения на MKII ,либо при увеличении тока луча записывающего прожектора. Однако при: этих условиях в способе согласно изобретению запись осуществляется также при более коротких длительностях развертки записи. Уменьшение длительности развертки записи при постоянстве ее амплитуды эквивалентно повьппению скорости записи, а следовательно, и расширению динами-, 1124792

Л.З

Рие. ã

Техред M.Ïàðîöàé

Редактор С. Титова коРРектоР А. Тяско Заказ 4510/4 . Тираж б79, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ческого диапазона преобразования сигнала.

Таким образом, в способе MBII оди. ночного электрического сигнала в

ЗЭЛТ с MIGI согласно изобретению

I0 в сравнении с известным способом максимальная скорость записи увеличена в (3-5) раз, что соответствует расширению динамического диапазона преобразования сигнала во столько же раз.