Устройство для автоматической установки заданного отношения сигнал-шум

 

Изобретение относится к радиотехнике , в частности к испытаниям приемных устройств, и может быть использовано в контрольной аппаратуре. Цель изобретения - расширение диапазона допустимых внегоних климатических и механических воздействий. Устройство содержит генератор 1 сигнала, аттенюатор 2, согласующий блок 4, приемный блок 5, измеритель 6 выходного напряжения, ключ 7, блок 8 памяти, блок 12 сравнения, блок 13 управления и блок 15 регулировки усиления. В устройство введены аттенюатор 3, ключ 9, блок 10 памяти, коммутатор 11 и блок 14 фиксации исходного положения аттенюатора 2 с образованием новых функциональных связей. Это позволяет заменить прецизионные аттенюаторы некалиброванными регуляторами уровня сигналов. При этом устройство обеспечивает установку отношения сигналшум, равного единице. Погрешность установки составляет 2/К, где К - коэффициент усиления приемного блока 5. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. i сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (gp 4 С 01 В 29/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3977490/24-21 (22) 14.11.85 (46) 23.03.87. Бюл. У 11 (72) С. Л. Горелик и Б. А. Рухни (53) 621.317.75(088,8) (56) Кузьмин А. Д. Измерения коэффипиента шума приемных устройств. Госэнергоиэдат, 1955, с. 15-17.

ОСТ 4.Г0.202.009, редакция 1-73, 1974, с. 2-5. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ

УСТАНОВКИ ЗАДАННОГО ОТНОР1ЕНИЯ СИГНАЛшуи (57) Изобретение относится к радиотехнике, в частности к испытаниям приемных устройств, и может быть использовано s контрольной аппаратуре.

Цель изобретения — расширение диапазона допустимых внешних климатических

l и механических воздействий. Устройст во содержит генератор 1 сигнала, аттенюатор 2, согласующий блок 4, приемный блок 5, измеритель 6 выходного напряжения, ключ 7, блок 8 памяти, блок 12 сравнения, блок 13 управления и блок 15 регулировки усиления. В устройство введены аттенюатор 3, ключ

9, блок 10 памяти, коммутатор ll u блок 14 фиксации исходного положения аттенюатора 2 с образованием новых функциональных связей. Это позволяет заменить прецизионные аттенюаторы некалиброванными регуляторами уровня сигналов. При этом устройство обеспечивает установку отношения сигналшум, равного единице. Погрешность установки составляет 2/К, где К вЂ” коэффициент усиления приемного блока 5.

1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1 12986

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к испытаниям приемных устройств, и может быть использовано в контрольной аппаратуре, предназначенной для проверки чувствительности, коэффициента шума и других параметров, в процессе контроля которых требуется установка на выходе линейной части приемного устройства заданного отношения величины контрольного сигнала к уровню собственных шумов, в указанных случаях установка заданного отношения сигнал-шум, равного единице, является подготовительной операцией, обеспечивающей исходную привязку сигнала к уровню собственных шумов приемноro устройства.

Пель изобретения — расширение диапазона допустимых внешних климатических и механических воздействий путем замены прецизионных аттенюаторов некалиброванными регуляторами уровня сигналов при сохранении прежней точности установка отношения сигнал-шум.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема блока управления, на фиг. 3 — логиковременная диаграмма работы блока управления.

Устройство содержит последовательно-соединенные генератор 1 сигнала, первый 2 и второй 3 аттенюаторы, согласующий блок 4, приемный блок 5, из35 меритель 6 выходного напряжения, первь|й ключ 7 и первый блок 8 памяти, выход измерителя 6 подключен через второй ключ 9 к второму блоку 10 па- мяти, выходы первого 8 и второго 10 блоков памяти через коммутатор 11 подкл1очены квторому входу блока 12 сравнения, первый вход которого йодключен к выходу измерителя 6 выходного напряжения. Управляющие входы 4> генератора 1 сигналов, первого 2 и второго 3 аттенюаторов, первого 7 и второго 9 ключей, коммутатора ll u блока 12 сравнения подключены к соответствующим выходам блока 13 управле. 5 ния, первый вход которого подключен к выходу блока 12 сравнения, а второй вход через блок 14 фиксации исходного положения аттенюатора — к выходу второго аттенюатора, причем управляющий вход приемного блока 5 подключен к выходу блока 13 управления через блок 15 регулировки усиле. ния.

97 2

Блок 13 управления содержит шест надцатиразрядный сдвиговый регистр

16, четыре блока 17-20 задержки, семь RS-триггеров 21-27, два генера- тора 28 и 29 оциночных импульсов, источник 30 питания аттенюаторов, три реле 31-33, трехвходовой элемент ИЛИ 34, к одному из входов которого подключены последовательно соединенные пятый блок 35 задержки и кнопка 36 пуска, реле 31-33 имеет контакты 37-39.

В устройстве реализуется установка заданного отношения сигнал-шум, равного единице. Работа его может быть условно разбита на шесть этапов (римские цифры, фиг. 3).

На первом этапе работы устройства после нажатия пусковой кнопки 36 блос блока 13 управления происходит его установка в исходное положение, при котором триггеры 21-27 и сдвиговый регистр 16 устанавливаются в нулевое положение, при этом на всех выходах блока 13 управления отсутствуют управляющие сигналы. Через время b t,, необходимое на окончание переходных процессов и определяемое блоком 35 задержки, пусковой сигнал в момент

1 времени 1, через элемент ИЛИ 34 поступает на сдвиговый регистр 16, в результате чего с выхода первого разряда этого регистра сигнал управления (Аиг, 3a l поступает на R-входы триггеров 22 и 23 и на генератор 28 одиночных импульсов.

Переход триггеров 22 и 23 во взведенное состояние приводит к срабатыванию подключенных к ним реле 32 и

33 и возникновению отрицательных потенциалов на втором и шестом выходах блока 13 управления. Управляющие сигналы с этих выходов поступают на двигатели аттенюаторов 2 и 3 и обеспечивают из закрывание в исходное положение. Одновременно генератором 28 формируется одиночный импульс, который с третьего выхода блока 13 управления поступает на первый ключ 7, обеспечивая запоминание напряжения с выхода измерителя 6 в первом блоке 8 памяти, При этом в силу того, что генератор 1 сигнала еще не включен, а величина коэффициента усиления приемного блока.5 соответствует исходному значению (К,), запомненное в первом блоке 8 памяти напряжение 11 соответствует исходному значению мощ—

3 12986 ности (Р ) собственных шумов прием о ного блока 5.

Закрывание второго аттенюатора 3 под действием управляющего напряжения с шестого выхода блока 13 приводит в момент времени С к выработке блоком 14 фиксации исходного положения аттенюатора сигнала, поступающего на второй вход блока 13 управления и далее через элемент ИЛИ 34 на 10 вход сдвигового регистра 16, в результате чего с выхода второго разряда этого регистра сигнал управления (фиг. Зб) поступает на S-вход триггера 23, Н-входы триггеров 24 и 15

26 и на вход блока 17 задержки.

Сброс триггера 23 в нулевое положение приводит к размыканию контактов 37 реле 33 и снятию с шестого выхода блока 13 сигнала управления 20 вторым аттенюатором 3. На этом первый этап работы устройства заканчивается.

На втором этапе работы сигналы взведенных триггеров 24 и 26 с пятого и первого выходов блоков 13 управления поступают соответственно в блок

15 регулировки усиления и генератор

1 сигнала, в результате чего коэффициент усиления приемного блока 5 уменьшается в К раз (и становится равным К /К), а контроЛьный сигнал с выхода включенного генератора 1 сигнала через аттенюаторы 2 и 3 и согласующий блок 4 поступает на сиг- 35 нальный вход приемного блока 5..

Ркс Ры 2 ы

После преобразования выражения (!) имеют (2) К-1

К о

Уменьшение в К раз коэффициента . усиления приемного блока 5 приводит к снижению в К раз исходной мощности собственных шумов (P ) и она стано

Ыр

1 вится равной — Р„, о

Через время д1, (от момента времени t ), необходимое для окончания 45 переходного процесса в измерителе 6 выходного напряжения и определяемое блоком 17 задержки, сигнал управления (фиг. 3в) с его выхода в момент времени t поступает на Р-входы тригге- 50 ров 21 и 27.

Переход триггера 21 во взведенное состояние приводит в результате срабатывания реле 31 к появлению положительного потенциала на втором выходе 55 блока 13, что вызывает открывание первого аттенюатора 2. Одновременно управляющий сигнал взведенного триггера

27 с четвертого выхода блока 13 уп97 4 равления включает блок 12 сравнения.

Таким образом, на первый и второй входы блока 12 сравнения одновременно поступают растущее (вследствие непрерывного открывания первого аттенюатора 2) текущее значение напряжения с вьглода измерителя 6 и запомненное в первом блоке 8 памяти значение напряжения И, соответствующее исходному уровню собственных шумов приемного блока 5.

При равенстве указанных напряжений в момент времени 1 с выхода блока 12 сравнения поступает сигнал на первый вход блока 13 управления и далее через элемент ИЛИ 34 на сдвиговый регистр 16, вызывая появление управляющего сигнала (фиг, 3r) с выхода тре. тьего разряда этого регистра.

Указанный управляющий сигнал (4) (фиг. 3) поступает на Б-входы триггеров 22 и 24 и на вход блока 18 задержки. В результате сброса триггера

22 в нулевое положение происходит размыкание контактов 38 реле 32 и управляющий сигнал с второго выхода блока !3 перестает поступать на двигатель первого аттенюатора 2.

На этом второй этап работы ус."ройства заканчивается. При этом на выходе измерителя б также как и после окончания первого этапа работы имеют величину напряжения, равную U, а следовательно суммарная мощность контрольного сигнала генератора I H собственных шумов приемного блока 5 на выходе его линейной части после окончания второго этапа работы соответствует исходной мощности Р перШр вого этапа. Тогда мощность, .пржсодящаяся на долю контрольного сигнала (Р ), равна разности мощности суммарного сигнала (равной Р,) и мощности собственных шумов (равной

1 — Р„, ), т.е.

На третьем этапе работы в результате сброса триггера 24 снимается сигнал с пятого выхода блока 13 управления, восстанавливая тем самым

5 1298697 исходное значение (К ) коэффициента усиления приемного блока 5. Кроме того, через время nt необходимое для окончания переходного процесса в измерителе 6 и определяемое блоком

18 задержки, сигнал управления (фиг. Зд) с его выхода в момент времени t поступает на вход генератора

29 одиночных импульсов и на вход блока 19 задержки. В результате этого 10

Формируется одиночный импульс на седьмом выходе блока 13 управления, которий поступает на второй ключ 9 и приводит к запоминанию величины (U ) выходного напряжения измерителя 15

6 во втором блоке 10 памяти.

Через время h.t, необходимое для окончания процесса запоминания и определяемое блоком 19 задержки, сигнал управления (фиг. 3e) с его выхода 20 в момент времени t поступает на

R-вход триггера 24 и на вход блока

20 задержки.

На этом работа третьего этапа заканчивается. При этом происходящее на третьем этапе увеличение в К раз коэффициента усиления приемного блока 5 (в процессе восстановления его первоначального значения Ко) приводит к соответствующему увеличению в К раз 30 суммарной мощности сигнала и собственных шумов (и она становится равной

KP ). Кроме того, величина мощности

ul0 собственных шумов приемного блока 5 принимает свое первоначальное значе- 35 ние Р (соответствующее исходному значенйю коэффициента усиления К ), следовательно, на долю контрольного сигнала (Р„ ) приходится величина мощности, равная 40

Ркс KP P

P„, =(К-1) P.

1 — — P нс .

На четвертом этапе работы в резупьтате перехода триггера 24 во взведенное состояние с пятого выхода блока

13 управления выдается сигнал в блок

15 регулировки усиления, что уменьшает коэффициент усиления приемного блока 5 в К раз (и он становится рав6 ным К /К). Кроме того, через время t необходимое для окончания переходного процесса в измерителе 6 и определяемое блоком 20 задержки, сигнал управления (фиг. Зж) с его выхода s момент времени t, поступает на

R-входы триггеров 23 и 25 (фиг. 2).

В результате этого с шестого и восьмого выходов блока 13 управления выдаются управляющие сигналы соответст венно на открывание второго аттенюатора 3 и на подключение к второму сигнальному входу блока 12 сравнения через коммутатор 11 второго блока 10 памяти. Таким образом, на первый и второй входы блока 12: сравнения одновременно поступают растущее (вследствие непрерывного открывания второго аттенюатора 3) текущее значение напряжения с выхода измерителя 6 и запомненное во втором блоке 10 памяти значение напряжения U, (фиг. 1).

При равенстве указанных напряжений в момент времени t8 с выхода блока 12 сравнения поступает сигнал на первый вхоц блока )3 управления и далее через элемент ИЛИ 34 на вход сдвигового регистра 16, вызывая появление управляющего сигнала (фиг. Зз) с выхода четвертого разряда этого регистра (фиг. 2). Указанный управляющий сигнал (фиг. Зз) поступает íà R-вход триггера 22 и Я-входы триггеров 21, 23 и 25. Сброс триггера 23 в нулевое положение приводит к размыканию контактов 37 реле 33 и управляющий сигнал с шестого выхода блока 13 управления перестает поступать на двигатель второго аттенюатора 3.

На этом четвертый этап работы уст ройства заканчивается. При этом на выходе измерителя 6, также как и по-, сле окончания третьего этапа работы, имеют величину напряжения, равную а следовательно суммарная мощность сигнала и собственных шумов соответствует величине суммарной мощности третьего этапа и равна КР о

Кроме того, уменьшение в К раз величины коэффициента усиления приемного блока 5 приводит к соответствующему уменьшению мощности собственных шу1 мов до величины — Р

К ЩО

Тогда мощность, приходящаяся на долю контрольного сигнала, равна

После преобразования выражения (5) имеют

1".98697 этапа. Следовательно, величины мощности сигнала и шума после пятого (6)

Из сравнения выражений (6) и (4) видно, что мощность контрольного сигнала на четвертом этапе изменилась в

K+ 1 — раэ. При этом уменьшение P

К кС 10 в К раз вызвано соответствующим уменьшением коэффициента усиления, а увеличение Р„ в (К + 1) раз — перестройкой второго аттенюатора 3 в про- цессе выполнения четвертого этапа ра- 15 боты устройства.

Таким образом, величина установленного затухания второго аттенюатора в (К + 1) раэ меньше исходного значения его затухания. 20

На пятом этапе работы устройства в результате сброса триггера 25 в нулевое положение в момент времени 1а с восьмого выхода блока 13 управления снимается сигнал, поступавший в

25 коммутатор 11. В результате этого на второй вход блока 12 сравнения из первого блока 8 памяти поступает напряжение, равное Б . Кроме того, в результате ввода триггера 22 и сброса -30 в нулевое положение триггера 21 с второго выхода блока 13 управления выдается отрицательное напряжение на закрывание первого аттенюатора 2, что приводит к уменьшению текущего 35 напряжения с выхода измерителя 6, поступающего на первый вход блока 12 сравнения. В момент равенства укаэанных напряжений из блока 12 сравнения вьдается сигнал на первый вход блока

13 управления и далее через элемент

ИЛИ 34на входсдвигового регистра 16.

В результате этого с выхода пятого разряда этого регистра выдается сигнал. управления (фиг. Зи), который поступает на R-вход триггера 23 и S-входы триггеров 22 и 24, Сброс триггера 22 в нулевое положение снимает сигнал с второго выхода блока 13 управления и останавливает перестройку первого аттенюатора 2.

На этом работа пятого этапа закан-чивается. При этом на выходе измерителя 6 величина напряжения равна Бь-, а значение коэффициента усиления равК но - - т,е. соответствует значениям к этих величин после окончания второго этапа также соответствуют значениям этих величин после окончания второго этапа, т.е, 1 ь1 K Ыь, 7 (7) К вЂ” 1

KQ K ldp (8) К вЂ” 1

P =рм кс К + 1 а о °

Тогда установленное отношение сигнал-шум равно

Р„ К - 1

Ж-, Р„ K+1

На завершающем шестом этапе работы в результате сброса триггера 24 в нулевое положение в момент времени снимается сигнал с пятого выхода блока 13 управления, в результате чего величина коэффициента усиления приемного блока 5 становится равной исходному значению К,. Кроме того, взвод триггера 23 приводит к вьдаче с шестого выхода блока 13 управления отрицательного напряжения на закрытие второго аттенюатора 3. После установки второго аттенюатора 3 в исходное состояние в момент времени t, из блока 14 фиксации исходного положения аттенюатора вьдается сигнал на второй вход блока 13 управления и далее через элемент ИЛИ 34 на вход сдвигового регистра 16. В результате этого с выхода шестого разряда этого регистра вьдается управляющий сигнал (фиг. Зк) íà S-вход триггера 23, что приводит к снятию сигнала управления с второго аттенюатора 3.

На этом работа устройства по установке отношения сигнал-шум, равного единице, заканчивается.

Нри этом мощность собственных шумов после установки исходного значения коэффициента усиления К увеличилась в К раз и стала равной Р„ о °

Мощность контрольного сигнала за счет изменения коэффициента усиления увеличилась в К раз, à sa счет установки второго аттенюатора 3 в исход" ное положение уменьшилась в (К + 1)

pas. Таким образом, после окончания работы устройства имеют!

f5

9 12986

Выражение (11) при условии, что величина К много больше единицы, мож можно привести к виду

-И- = 1 — — + — (12) р 2

Р К К

Пренебрегая составляющими второго порядка, окончательно получают к 1

Рк 2

Рщ К (13) Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает установку отношения сигнал-шум, равного единице.

При этом погрешности установки сос2 тавляют величину — которая не преК вышает погрешность известного устрой. ства и может быть уменьшена путем увеличения К.

Формула изобретения!. Устройство для автоматической установки заданного отношения сигнал- 25 шум, содержащее генератор сигнала, выход которого соединен с сигнальным входом первого аттенюатора, последовательно соединенные согласующий блок, приемный блок и измеритель выходного напряжения, к выходу которого подключены первый сигнальный вход блока сравнения и последовательно соединенные первый кхпоч и первый блок памяти, а также блок управления, вы-. 35 ходы которого с первого по пятый соединены соответственно с управляемы97 10 ми входами генератора сигнала, первого аттенюатора, первого ключа, блока сравнения и блока регулировки усиления, выход которого подключен к управляемому входу приемного блока, причем выход блока сравнения соединен с первым входом блока управления, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона допустимых внешних климатико-механических воздействий, в него введены второй аттенюатор, блок фиксации исходного положения аттенюатора, коммутатор и подключенные к выходу измерителя выходного напряжения последовательно соединенные второй ключ и второй блок памяти, выход которого через второй сигнальный вход коммутатора соединен ,с вторым сигнальным входом блока сравнения, при этом выход первого блока памяти соединен с первым сигнальным входом комйутатора, выход первого аттенюатора соединен с входом согласующего блока через второй аттенюатор, второй выход которого через блок фиксации исходного положения аттенюатора подключен к второму входу блока управления, а управляемые входы второго аттенюатора, второго ключа и коммутатора соединены соответственно с шестым, седьмым и восьмым выходами блока управления.

2. Устройство по п. l, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что первый и второй аттенюаторы выполнены в виде некалиброванных регуляторов уровня сигнала.

1298697

Вк а

Вк " (изб ф (ВAT

Вьи

В (Вю

Вьи е (В"" йа (Вю

Ве у (В ко

Ва ц (б

Фиа3

ВНИИПИ Заказ 886/49 Тираж 731 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4