Устройство для определения квадрата амплитуды сигнала

 

Изобретение относится к устройствам для определения квадрата амплитуды сигнала. Целью изобретения является повышение точности определения квадрата при наличии помех. Для этого в устройство введены управляемый аттенюатор 2, элемент 15 задержки и сумматор 4. Гармонический сигнал с помехой с зажима 3 через аттенюатор 1 и 2 поступает на входы сумматора 4, с выхода которого он поступает на входы перемножителей 5 и 6, а далее через интеграторы 7 и 11, квадраторы 8 и 10 на входы сумматора 9. Генератор 12 сигнала выдает копию входного сигнала, который, пройдя через фазовращатель 14, поступает на вход перемножителя 5, на входе которого присутствует косинусоида, а на входе перемножителя 6 - синусоида. Изменяя с помощью формирователя 13 импульсов, содержащего преобазователь 17 и формирователь 18, коэффициенты передачи аттенюаторов 1 и 2, а также управляя работой интеграторов 7 и 11 в строгом соответствии с периодом сигнала на зажиме 16, получают квадрат амплитуды сигнала, отфильтрованный от помех. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

5ц 4 С 01 R 19/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

Ж

Сл

СО

1Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1370582 (21) 4343235/24-21 (22) 14.12.87 (46) 23.12.89. Бюл. В 47 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) С.И.Богомолов и Д.П.Елизаров (53) 621.317.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР .У 1370582, кл. С 01 R 1 9/02, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КВАДРАТА АМПЛИТУДЫ СИГНАЛА 57) Изобретение относится к устройствам для определения квадрата амплитуды сигнала, Целью изобретения является повышение точности определения квадрата при наличии прмЕх.

Для этого в устройство введены управляемый аттенюатор 2, элемент 15 задержки и сумматор 4. Гармоничес„SUÄÄ 1531010 А 2,2 кий сигнал с помехой с зажима 3 через аттенюаторы 1 и 2 поступает на входы сумматора 4, с выхода которого он поступает на входы перемножителей 5 и 6, а далее через интеграторы 7 и 11, квадраторы 8 и 10 на входы сумматора 9. Генератор 12 сигнала выдает копию входного сигнала, который, пройдя через фазовращатель

14, поступает на вход перемножителя 5, на входе которого присутствует косинусоида, а на входе перемножителя 6 — синусоида. Изменяя с помощью формирователя 13 импульсов, содержащего преобразователь 17 и формирователь 18, коэффициенты передачи аттенюаторов 1 и 2, а также управляя работой интеграторов 7 и 11 в строгом соответствии с периодом сигнала на зажиме 16, получают квадрат амплитуды сигнала, отфильтрованI, ный от помех. 1 ил.! 53 () 10

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в радиотехнике при измерении амплитуды гармонических сигналов на фоне с нестационарным средним значением и является усовершенствованием изобретения по авт. вс. Р 1370582.

Цель изобретения — повышение точности определения квадрата амплитуды гармонического сигнала при увеличении степени нелинейности изменяю10

35 щегося напряжения помехи.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

l5

Устройство для определения квадрата амплитуды сигналов содержит аттенюаторы 1 и 2, входы которых объединены и соединены с входным зажимом 3, выходы аттенюаторов 1 и 2 20 соединены с соответствующими входами сумматоров 4, выход которого соединен с первыми входами перемножителей 5 и 6, выход перемножителя 5 через интегратор 7 и квадратор 8 со- 25 единен с первым входом сумматора 9, второй вход которого через квадратор 10 и интегратор 11 соединен с выходом перемножителя 6, выход генератора 12 сигнала соединен с входом ,формирователя 13 импульсов, вторым входом перемножителя 6 сигналов и. через фазовращатель 14 с вторым входом перемножителя 5, первый выход формирователя 13 импульсов соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора 1 и через элемент 15 задержки с управляющим входом управ-, ляемого аттенюатора 2, второй выход формирователя 13 импульсов соединен с. установочными входами интеграторов

7 и 11, выход сумматора 9 соединен с выходным зажимом 16. Формирователь

13 импульсов может быть выполнен в виде последовательно соединенных пре- 45 образователя 17 формы сигналов и собственно формирователя 18.импульсов, выполненного по схеме распределителя импульсов.

Устройство работает следующим об50 разом.

Генератор 12 сигнала формирует гармоническое колебание с частотой

,>, которое поступает на вход перемножителя 6 непосредственно, а на вход перемножителя 5 — через фазоо вращатель 14, повернутое на 90 . В результате, на входы перемножителей

5 и 6 поступают косинусоидальное и синусопдальное напряжения соответственно, с частотой и (периодом Т).

Одновременно сигнал с выхода генератора 12 сигнала через преобразователь 17 формы сигнала поступает на формирователь 18 импульсов. В результате напряжение на первом выходе формирователя 18 импульсов, соответствующее уровню логической "1" на интервале времени (0,5Т-Т) поступает на управляющий вход управляемого аттенюатора 1. Коэффициент передачи управляемого аттенюатора 1 равен единице при управляющем напряжении, равном уровню логической "1" на интервале времени (0,5Т-Т) и коэффициент передачи аттенюатора 1 равен 0,5 при управляющем напряжении, равном уровню логического "О" на интервалах времени (0-0,5Т) и (Т-2Т). С второго выхода формирователя 18 импульсов управляющее напряжение поступает на установочные входы интеграторов 7 и 11, уровнем логической "1" устанавливая интеграторы 7 и 11 в нулевое состояние в моменты времени t = О, подготавливая устройство к очередному циклу измерений.

Кроме того, сигнал с первого выхода формирователя 18 импульсов через. элемент 15 задержки поступает на управляющий вход управляемого аттенюатора 2 в виде последовательности импульсов, аналогичных по форме сигналу, поступающему на управляющий вход аттенюатора 1, но сдвинутых по времени на величину, равную времени задержки элемента 15 задержки, выбираемую равной половине периода исследуемого колебания.

Таким образом, напряжение на выходе элемента 15 задержки, соответсвующее уровню логической "1" на интервале времени (Т1, 5Т) поступает на управляющий вход аттенюатора 2.

Коэффициент передачи управляемого аттенюатора равен 0,5 при управляющем напряжении, равном уровню логического"0" на интервале времени (О-Т) и (1,5Т-2Т), при управляющем напряжении, равном уровню логической "1", коэффициент передачи равен 1 на интервале времени (Т-1,5T).

На входной зажим 3 устройства, а следовательно, и на сигнальные входы аттенюаторов 1 и 2 поступает входное напряжение

5,5

Оп)(()=Ucos (vt-4)+kU+k, tik t, (1)

k(,),kT,T,k г — параметры помехи

U — амплитуда сигнала;

Ч вЂ” фазовьп сдвиг.

В соответствии с алгоритмом функционирования аттенюатора 1 входной сигнал с весом 0,5 на интервале времени (0-0,5T) и (Т-2Т) и с весом 1 на интервале времени (0,5Т-Т) поступает на один из входов сумматора 4.

На второй вход сумматора 4 в соответствии с алгоритмом функционирования аттенюатора 2 поступает входной сигнал с весом 0,5 на интервалах времени (О-Т) и (1,5Т-2Т) и с весом 1 на интервале (Т-i 5T). Напряжение с выхода сумматора 4, равное сумме входных напряжений сумматора 4, поступает на входы перемножителей 5 и 6. С выхода перемножителей 5 и 6 напряжения, пропорциональные произведению напряжений на их входах с учетом коэффициенттов аттенюаторов

1 и 2, поступают на интеграторы 7 и 11.

Таким образом, на выходе интегратора 7 к концу интервала интегрирования, равного 2Т, напряжение дос"тигает величины

15f

0 (2Т) * — -- j U (t) sink)tdt+->1 5

Ьх

0 fT

< U <<(t)sinutdt+ — - ) U<„(t) sinvtdt, О, 5

О,ST (2) 31010

1 5

+ - - ) U,„(t ) co su>td t+ опт гт

+ 3 U (t) cosrdtdt. (4)

Подставляя в выражение (4) значение U <„(t) из (1), после преобразований имеют гт.

10 Uo (2T) -в- 1 (Ucos(rat-t()+k,+k„t+

О 5

0,$5T

Ф 1

+ktt ) cosat4t+ — -11и coo(tst-ч)+

ОUT

+k +k, t +k t ) соиtdt =0,5UcosЧ+

+ 1сг )() +0,5созЧ-k1(ь) =Ucosq. (5)

Напряжения (3) и (5) поступают на входы квадраторов 8 и 1О соответственно, на выходах которых напряжения принимают значения

U>(2Т) U (2Т) = U sin Ч; (6)

Ug() (2Т) = U (2Т) =U cos g . (7)

Напряжения (6) и (7) с выходов квадраторов 8 и 10 поступают на входы сумматора 9, напряжение на выходе которого равно сумме сигналов, поступающих на его входы

Ug(2T)=U<(2T)+U„(2T)U sin М+

+ U cos (8)

3р Таким образом, на выходе предлагаемого устройства формируется несмещенная оценка квадрата амплитуды исследуемого гармонического колебания.

Формула изобретения

0,5r т)„ (2т)= — — (U,(t)cosrut4t +

О 5 о

Подставляя в выражение (2) значер д определения квадра та амплитуды сигнала по авт. св. ние О р ) из (11), после преобразований имеют 40 .Р 1370582, о т л и ч а ю щ е е с я и тем, что, с целью повьппения точности

U (2Т)= - -, icos(wt-4)+k +k определения квадрата амплитуды гармонических сигналов при увеличении

1 !гав ° Ч) к -,с степени нелинейности изменяющеТ гося напряжения помехи, между выхо+k ) s lllL0tdt=0 5US inLf+k 4 k Т (().ь д У р р р

Э 1 выми входами перемножителей введен второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго управляемого аттенюатора, сигнальный вход

На выходе интегратора 11 к моментУ 50 которого соединен с входом перво).< времени 2Т напряжение достигает велиуправляемого аттенюатора, з.()оме)(т чины задержки, включенный между управляющими входами первого и второго управляемых аттенюаторов.