Устройство для измерения средней мощности огибающей узкополосного процесса

 

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в аппаратуре анализа помех и полезных сигналов в KB- и УКВ-диапазонах . Цель изобретения - повьппение точности измерений средней мощности огибающей узкополосного; процесса S (Л 0U&t

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU» 1325 (51)4 G О! R 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4022756/24-21 (22) 10.02.86

-(46) 23.07.87. Бюл. 11« 27 (72) О.И.Бондарь, В.Ю.Бортникер, Э.P.Кейн, Л.И.Коржеманов, E.В.Лебединский, В.Л.Пуртов и В.А.Васильев (53) 621.317.38(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 524134, кл. G 01 R 21/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

1l« 736013, кл. G 01 R 21/00, 1980.

uex el (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ ОГИБАЮЩЕЙ УЗКОПОЛОСНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в аппаратуре анализа помех и полезных сигналов в КВ- и УКВ-диапазонах. Цель изобретения — повьппение точности измерений средней мощности огибающей узкополосного. процесса

132537 достигается за счет снижения динамической погрешности преобразования аналоговых значений огибающей в цифровую форму. Для этого в устройство дополнительно введены симметричный ограничитель 5, формирователь 9 импульсов, элемент ИСКЛЮЧАIОЩЕЕ ИЛИ 12, второй элемент И )3, триггер 14 и управляемый источник 16 опорного напряжения. Кроме того, устройство содержит буферный каскад 1, первый 3 и второй 6 ключи, инвертор 4, счетчик 7 порядка, дискретный .аттенюатор

8, арифметико-логический блок 10, блок 11 сравнения, первый элемент

И 5„цифроаналоговый преобразователь 17, регистр 18мантиссы, блок 19 управления регистром мантиссы и управляющий распределитель 20 импульсов.

Работой устройства управляют тактовые импульсы, формируемые из входного сигнала. Вычисление средней мощности огибающей узкополосного процесса осуществляется арифметическим блоком 10„ решающим квадратное уравнение ° 2 ил.

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использованов аппаратуре анализа помех и сигналов в КВ- и УКВ-диапазонах.

Цель изобретения — повышение точности измерения средней мощности огибающей узкополосного процесса пу,.тем снижения динамической погрешности преобразования значений огибающей в цифровую форму. 10

На фиг.! представлена функциональная схема устройства для измерения средней мощности огибающей узкополосного процесса; на фиг.2 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит буферный каскад 1, усилитель 2, первый ключ 3, инвертор 4, симметричный ограничитель 5, второй ключ 6, счетчик 7 по-. рядка, дискретный аттенюатор 8, фор- 20 мирователь 9 импульсов, арифметико;, логический блок 10, блок 11 сравне" ния, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 второй элемент И 13, триггер 14,первый элемент И 15, управляемый источ25 ник 16 опорного напряжения, цифроаналоговый преобразователь 17, регистр

18 мантиссы, блок 19 управления регистром мантиссы, управляющий распределитель 20 импульсов, причем вход буферного каскада 1 является входом устройства, а выход подключен к входу первого ключа 3 и усилителя

2, выход которого через второй ключ

6 соединен с выходом первого ключа З5

3 и входом дискретного аттенюатора 8, выход которого соединен с первым

2 выходом блока 11 сравнения, первый

m- I ðàçðÿäíûé выход управляющего распределителя 20 импульсов, блок 19 управления регистром мантиссы, регистр 18 мантиссы и цифроаналоговый преобразователь 17 соединены последовательно, выход цифроаналогового преобразователя 17 подключен к второму входу блока 11 сравнения, второй вход управляющего распределителя 20 импульсов соединен с первым входом первого элемента И 15, выход которого соединен с счетным входом счетчика 7 порядка, К-1 выходов которого соединены с управляющими входами дискретного аттенюатора 8, а старший К-й разряд соединен с управляющим входом первого ключа 3 и через инвертор 4 с управляющим входом второго ключа 6, все К-разрядных выхода счетчика 7 порядка соединены с первыми входами арифиетико-логического блока 10, третий и четвертый выходы управляющего распределителя

20 импульсов соединены соответственно с вторым и третьим входами счетчика 7 порядка, третий выход управляющего распределителя 20 импульсов соединен, кроме того, с третьии входом блока !9 управления регистром мантиссы,пят1гй т- !-разрядный выход управляющего распределителя 20 импульсов соединен с вторым входом арифиетико= логического блока 10, третийш -I-разрядный вход которого соединен с выходом регистра 18 мантиссы, четвертый вход арифметико-логического блока 10

1:325373

Работой устройства управляют тактовые импульсы, формируемые из входного сигнала. Для этого входной сигнал поступает на симметричный ограничитель 5, который усиливает и ограничивает входной сигнал во всем динамическом диапазоне его изме нения (фиг.2а, б). Полученные прямоугольные импульсы поступают на формирователь 9 импульсов, который формирует три тактовые последовательности импульсов с частоI той, равной удвоенному значению чассоединен с первым входом управляющего распределителя 20 импульсов и является входом Пуск" устройства, а шинный выход арифметико-логического

5 блока 10 является выходом устройства, вход симметричного ограничителя 5 подключен к выходу буферного каскада

1, а выход — к входу формирователя

20 импульсов и входу управляемого источника 16 опорного напряжения, выход которого подключен к второму входу цифроаналогового преобразователя 17, первый выход формирователя 9 импульсов соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1, второй— с первым входом триггера 14, третий— с первым входом второго элемента

И 13, а четвертый — с вторым входом управляющего распределителя 20 импульсов, второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12 соединен с выходом блока 11 сравнения, а выход — с вторым входом второго элемента И 13, выход которого соединен с вторым входом триггера 14 первый вьгход которого соединен с вторым входом первого элемента И 15 и вторым входом блока

19 управления регистром мантиссы, а второй выход — с третьим входом уп- 30 равляющего распределителя 20 импульсов.

Измерение средней мощности огибающей в предлагаемом устройстве осуществляется в цифровой форме.

Для представления аналоговой величины в дискретную используется представление чисел в форме с плавающей запятой 2 М, где P = 1,2,3... порядок числа, а И = мантисса числа. 4О

Аналого-цифровое преобразование разбивается на два этапа. На первом этапе определяется значение кода порядка, а на втором этапе — значение кода мантиссы. 45 тоты сигнала, и сдвинутые одна относительно другой (фиг.2в, r, д).

Третья последовательность тактовых импульсов (фиг.2д) с формирователя 9 импульсов подается на управляющий распределитель 20 импульсов (УРИ), с выхода которого тактовые импульсы аспределяются на первый вход эламена И .15, на блок 19 управления реистром мантиссы и арифметико-логический блок 10.

Первый тактовый импульс, поступающий с третьего выхода УРИ 20, устанавливает счетчик 7 порядка в положение !0001, которое соответствует

Рм«кс+ значению порядка P = — — — —. При

Р„„,„, = I l Р = 6. В этом случае первый ключ 3 открыт, второй ключ 6 закрыт, а коэффициент деления дискретного аттенюатора 8 равен

При этом на первый вход блока !1 сравнения поступает напряжение, равное входному напряжению.

Регистр 18 мантиссы устанавливается в состояние, при котором на второй вход блока 11 сравнения с

UAH 17 подается максимальное эталонНОЕ НалряжЕНИЕ с1 „„„,, раВНОЕ ПО абсолютной величине границе интервала значения уровней при P = 6 (фиг.2е) °

Если амплитуда измеряемого напряжения U больше эталонного напряжения U, то на выходе блока 11 сравнения устанавливается уровень, соответствующий логической "1", в противном случае — логическому 0 (фиг.2ж). Тогда же на выходе блока

11 сравнения превьппение эталонного напряжения измеряемым напряжением (по абсолютной величине) в разные полупериоды фиксируется по-разному: логической "l" — в положительный полупериод и логическим "0" — в отрицательный полупериод. Устранение такой неоднозначности производит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 12, на второй вход которого подаются импульсы с первого выхода формирователя 9 импульсов (фиг.2з). Эти импульсы находятся в противофазе по отношению к импульсам, снимаемым с выхода симметричного ограничителя 5.

С выхода элемента ИСКЛЮЧА1ОЩЕЕ ИЛИ

I2 (фиг.2и) импульсы поступают на второй вход элемента И 13, на первыйl 32 вход которого подведены импульсы опроса, снимаемые с второго выхода формирователя 9 импульсов (фиг.2г).

При наличии обоих импульсов на входах элемента И 13 на его выходе появляется соответствующий импульс (фиг.2к), который переводит триггер

14 в состояние "1". При этом открывается первый элемент И 15, который пропускает синхронный тактовый импульс на вход счетчика 7 порядка (фиг.2м). В результате этого значение счетчика 7 порядка увеличивается на единицу, и коэффициент ослабления дискретного аттенюатора 8 становится равным двум. Амплитуда входного напряжения уменьшается в два раза (на фиг.2е отрицательная полуволна услов. но показана с меньшей величиной амплитуды). Коэффициент ослабления дискретного аттенюатора 8 увеличивается каждый раз в два раза, когда на вход счетчика 7 порядка поступает очередной импульс.

Максимальный коэффициент ослабления равен маркс 1

2 г 7 1

6 сигнала над эталонным этот усиленный сигнал ослабляется дискретным аттенюатором 8, управляемым командами со счетчика 7 порядка, на счетный вход которого через первый элемент

И 15 поступают импульсы с УРИ 20.

Таким образом, в счетчике 7 порядка будет зафиксировано значение порядка уровня напряжения в двоичном коде.

10 !

20 в квадрат чисел, представленных в цифровом виде, ЦАП 17 формирует на

25 каждый шаг квантования ступенчатое напряжение, подчиненное з акону Гх.

Также как и при определении значения кода порядка преобразование этих аналоговых величин производится как во

На втором этапе производится определение значения кода мантиссы амплитуды входного сигнапа. Например, десятым тактовым импульсом, поступающим с УРИ 20 через блок 19 управления регистром мантиссы, регистр 18 мантиссы устанавливается в положение

"000". Затем методом поразрядного взвешивания осуществляется преобразо. вание ранее полученной аналоговой величины в цифровую форму. Причем для обеспечения точности возведения

Это продолжается до тех пор, пока найряжение на выходе дискретного аттенюатора 8 не станет меньше максимального эталонного напряжения. В счетчике порядка будет записано одно иэ значений порядка от 1000 до 1101 (при Р» кс 11)

Если при первоначальном сравнении входного сигнала с максимальным эталонным напряжением окажется, что входной сигнал меньше эталонного напряжения, то элемент И 13 будет закрыт. В этом случае УРИ 20 вторым тактом установит счетчик 7 порядка в состояние "0000". В этом положении счетчик 7 порядка потенциалом, снимаемым с выхода старшего К-ro разряда этого счетчика, открывает второй ключ 6, а первый ключ 3 закрывает.

Коэффициент деления дискретного аттенюатора 8 остается равным единице.

В результате этого на вход дискретного аттенюатора 8 подается сигнал, 5 усиленный в данном случае в 2 раз.

Таким образом, весь динамический диапазон входных сигналов будет раз- бит на две части. В дальнейшем происходит сравнение усиленного сигнала с максимальным эталонным напряжением.

При превышении напряжения усиленного

50 время прихода положительной, так и отрицательной полуволны. Поэтому на выходе 11АП 17 с помощью управляемого источника 16 опорного напряжения формируется двухполярное напряжение, абсолютная величина которого изменяется в зависимости от состояния регистра мантиссы. В слу-чае, если амплитуда сигнала на первом входе блока 11 сравнения будет больше (меньше) по абсолютной величине напряжения, снимаемого с выхода ЦАП !7, то на вьгходах элемента ИСКЛ10ЧА10ЩЕЕ ИЛИ 12 и элемента И 13 в этот момент времени будет присутствовать (отсутствовать) импульс, и триггер 14 установится в положение 1"("0 ). Сигнал, снимаемый с первого выхода триггера !4, подается на блок 10 управления регистром мантиссы с целью изменения состояния регистра мантиссы.

В результате полного преобразования со счетчика 7 порядка и регистра

18 мантиссы снимаются значения кодов порядка и мантиссы и подаются на арифметико-логический блок 10, с помощью которого осуществляется вычисление средней мощности огибающей узкополосного процесса.

Ъ

7 13253

Принцип работы арифметико-логического блока 10 заключается в следующем. Так как с выхода счетчика 7 порядка снимается значение кода порядка Р;, а с выхода регистра 18 мантис5 сы — значение кода мантиссы, квадратичное значение огибающей можно вычислить по формуле (Р;- )2 („,„+ M h.)

X»„+

10 где х щрн минимальное значение огибающей на входе устройства; шаг квантования; текущее значение кода мантиссы.

M.

20 .Формула изобретения устройство для измерения средней мощности огибающей узкополосного процесса, содержащее буферный каскад, вход которого является входом устрой- 25 ства, к выходу подключены первый ключ и усилитель, выход которого через второй ключ соединен с выходом первого ключа и входом дискретного аттенюатора, выход которого соединен с пер- 30 вым входом блока сравнения, последовательно соединенные по первому Ill 1разрядному выходу управляющий распределитель импульсов, блок управления регистром мантиссы, регистр мантиссы

35 и цифроаналоговый преобразователь, подключенный выходом к второму входу блока сравнения, второй выход управляющего распределителя импульсов соединен с первым входом первого

40 элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика порядка, К-1 выходов которого соединены с управляющими входами дискретного аттенюатора, а старший К-й разряд соединен с управляющим входом первого ключа и через инвертор с управляющим входом второго ключа, все К-разрядных выхода счетчика порядка соединены с первыми входами арифметико-логического блока, третий и четвертый выхо73 ды управляющего распределителя импульсов соединены соответственно с вторым и третьим входами счетчика порядка, а третий выход управляющего распределителя импульсов соединен, кроме того, с третьим входом блока управления регистром мантиссы, пятый

m — 1-разрядный выход управляющего распределителя импульсов соединен с вторым входом арифметико-логического блока, третий m — 1-разрядный выход которого соединен с выходом регистра мантиссы, четвертый вход арифметикологического блока соединен с первым входом управляющего распределителя импульсов и является входом Пуск устройства, а шинный выход арифметико-логического блока является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения средней мощности огибающей узкополосного процесса, введены симметричный ограничитель, формирователь импульсов, триггер, второй элемент И, управляемый источник опорного напряжения и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, причем вход симметричного ограничителя подключен к выходу буферного каскада, а выход — к входу формирователя импульсов и входу управляемого источника опорного напряжения, выход которого подключен к второму входу цифроаналогового преобразователя, первый выход формирователя импульсов соединен с первым входом элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй — с первым входом триггера, третий — с первым входом второго элемента И, а четвертый — с вторым входом управляющего распределителя импульсов, второй вход элемента ИСКЛЮЧА10ЩЕЕ ИЛИ соединен с выходом блока сравнения, а выход - с с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом триггера, первый выход которого соединен с вторым входом блока уп-. равления регистром мантиссы и с вторым входом первого элемента И, а второй выход — с третьим входом управляющего распределителя импульсов.

l325373

Редактор А.Козориз

Заказ 3!02/39

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 е

"зв

Изт

Составитель С.Сафохин

Техред В.Кадар Корректор А.Зимокосов

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5