Устройство стабилизации переменной и постоянной составляющих сигнала

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение точности стабилизации. Устройство содержит управляемый аттенюатор 1, смещающий сумматор 2, блоки 3 и 4 определения максимального и минимального уровней сигнала, вычитатели 5 и 7, сумматоры 6 и 14, эл-ты 12 и 23 сравнения, усилитель 13, перемножитель 15, блоки выборки и хранения (БВХ) 16, 17, 21 и 22, блок 20 деления, одновибраторы 24 и 25. Цель достигается введением удвоителя 8 напряжения, БВХ 9 и 18, перемножителя 10, вычитателя 11, блока 19 деления и одновибратора 26, с помощью которых осуществляется процесс перестройки коэф. передачи аттенюатора 1. Это приводит к установке такого значения управляющего напряжения, при котором ошибка по размаху становится равной нулю, а размах выходного сигнала - заданной величине. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕаЪБЛИН (19) (11) (51) 5 Н 03 С 3/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ПОП СССР (21) 4426435/24-09 (22) 17.05.88 (46) 07.04.90. Бюл. й- 13 (71) Рязанский радиотехнический ин- : ститут (72} Ю.N.Êîðíóíoâ, Н.И,Вираховский и Ю.Н.Горюнов (53) 621.396.662 (088.8)

1 .(56) Авторское свидетельство СССР

У 1298857, кл. Н 03 G 3/20, 10.11.85. (54) УСТРОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ ПЕРЕМЕННОЙ И ПОСТОЯННОЙ СОСТАВЛЯЮЩИХ СИГНАЛА (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — повышение точности стабилизации. Устр-во содержит управляемый аттенюатор 1, сме2 щающий сумматор 2, блоки 3 и 4 определения максимального и минимального уровней сигнала, вычитатели 5 и 7, сумматоры 6 и 14, эл-ты 12 и 23 сравнения, усилитель 13, перемножитель

15, блоки выборки и хранения (БВХ)

16, 17, 21 и 22 блок 20 деления, одновибраторы 24 и 25. Цель достигается введением удвоителя 8 напряжения, БВХ 9 и 18, перемножителя 10, вычитателя 11, блока 19 деления и одновибратора 26, с помощью которых осуществляется процесс перестройки коэф, передачи аттенюатора 1, Это приводит к установке такого значения управляющего напряжения, при котором ошибка по размаху становится равной нулю, а размах выходного сигналазаданной величине. 3 ил.

1555818

А2д Ug ã

Π= U 1+ — (262 - — — — — -"L)n ning . n. U, 0 (1)

Zh макс + ZA мин 28и-t

Sh =N

62 U.;а р п1 и-2

2 1+ {И2 — — — — — - ) 14(2) . (3) 1/U g

A где U

И управляющее напряжение управляемого аттенюатора на п-м такте работы; коэффициент передачи управляемого аттенюатора; максимальное и минимальное значения выходного сигнала на и-м такте; смещение сигнала, вырабатываемое устройством на.п-м такте; требуемый динамический диапазон выходного сигна. ла;

К

Z Z

nNQK i IlAh3ilt

Изобретение относится я радиотехнике и может быть использовано для стабилизации динамическаго диапазона и ypbBHR смещения входного непрерыв5 ного сигнала в системах радиолокации, телевидения и автоматики.

Цель изобретения - повышение точности стабилизации.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг. 2 и 3 — эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство стабилизации переменной и постоянной составляющих сигнала содержит управляемый аттенюатор 1, смещающий сумматор 2, блок 3 определенйя максимального уровня сигнала, блок 4 определения минимального уровня сигнала, первьп вычитатель 5, пер- gg вый сумматор 6, второй вычитатель 7, удвоитель 8 напряжения, пятый блок 9 выборки ц хранения (БВХ), второй перемножитель 10 третий вычитатель 11, первый элемент 12 сравнения, усили- 25 тель 13, второй сумматор 14, первьпr перемножитель 15, первый 16, второй

17 и шестой 18 БВХ, второй 19 и первый 20 блоки деления, третий 21 и

4етвертый 22 БВХ, второй элемент 23 сравнения, первый 24, второй 25 и третий 26 одновибраторы.

Работа устройства описывается следующими соотношениями: — коэффициент запаса;

М вЂ” требуемый уровень смеще-.. ния .P — коэффициент, определяющий помехоустойчивость устройства.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает сиг". нал x(t) (фиг, 2а). Сигнал характеризуется двумя параметрами: размахом хп хь макс хп миц и смещением

1 ( а = — -(х + х макс а +Ng где х „„и х„„„„— соответственно максимальйое и минимальное значения выходного сигнала x(t) на некотором заранее заданном интервале времени

Т„ (на п-м периоде наблюдения входного сигнала), Таким интервалом Т в зависимости от решаемой задачи могут быть: длительность телевизионного кадра, длительность строчной развертки, период кругового обзора радиолокационной станции и т.д.

Для пояснения работы зададимся величинами стабилизации:

Р = 1; М = 1./2 = 1/2.

В этом случае устройство решает задачу поддержания динамического диапазона входного сигнала в пределах от Одо 1.

Перед началом работы устройства .в БВХ 9, 22, 18 и 17 записываются начальные условия: в БВХ 17 18 — минимальный уровень управляющего напряжения U ä „, а БВХ 9 и 22 обнуляются.

В результате перед поступлением на вход устройства первого периода сигнала управляемый аттенюатор f с гиперболической зависимостью коэффициента усиления К„ = 1/U от управляющего напряжения имеет максимальный коэффициент усиления

Kî = Кмакс= 1/U„„„ (что в условиях отсутствия априорной информации о характере сигнала x(t) необхс„"имо для обеспечения максимальной чувствительности схемы), а смещение на смещающем сумматоре 2 равно нулю

Sî= О.

Суммарньп» сигнал Х Z „с выхода первого сумматора 6 поступает на прямой вход второго вычитателя 7. На инвертирующий вход этого вычитателя поступает сигнал Sn, с выхода второго элемента 23 сравне»п»я. В результате, на выходе второго вычитателя 7, коэффициент передачи которого по неин5 15558

Входной сигнал на п-м периоде на- . блюдения через управляемьп» аттенюатор

1 и смецаюций суг»матор 2 поступает на входы блоков 3 и 4 определения

5 максимального и минимального уровней сигналов, на выходах которых к концу заданного временного интервала Т ь формируются напряжения Zn»» Z „ "макс »1мин пропорциональные максимальному и мини- 1О мальному уровням сигнала Е(г)

= K„ x(t) + S »1, на этом интервале времени (фиг. 2б,. в).

Индекс и показывает, что результа-. ты измерения относятся к и-му периоду,15

К „, — коэффициент передачи управляемого аттенюатора 1 в предшествующий период наблюдения (n-1); S„, — смещение на смецающем сумматоре 2 в момент (п-1). Для первого периода вход- 20 ного сигнала n = 1 эти значения соответствуют начальным условиям: K К,, S„ = S0. На выходах первого вычитателя 5 и первого сумматора 6 формируются напряжения, пропорциональные 25 соответственно величинам 6 1 „ =

2п,накс Zn мин H 2 Zz = Zn макс+ Zn мин

Разностньш сигнал A Z и поступает на удвоитель напряжения 8 и вход пятого БВХ 9. На выходе второго блока 3Q

19 деления образуется отношение .сиг.налов U< > /U„..». TaK как U„ z находится в шестом БВХ 18 и поступает на вход делимого второго блока 19 деления. Результат операции деления по35 ступает на второй вход второго перемножителя 10, где образуется произведение 1»»Zn Un /U „, . При условии гиперболической зависимости К„ = 1/U произведение b Z„, U„ И»1» есть 4О

» число ЬЕ„,, полученное на предыдущем шаге стабилизации, но приведенное к текущему коэффициенту усиления К„,.

Тогда разность, получаемая на третьем

» вычитателе 11 (2ЬЕ „— D Z „, ), есть 45

I экстраполяция выходного сигнала Z,+» на будущий такт работы, которая и берется за основу для вычисления коэффициента усиления К„ . Эта разность (2И „ — Ь Е„» ) поступает на первьп» элемент 12 сравнения. Здесь осуществляется сравнение требуемого диапазона выходного сигнала g L = 1, с посту-. пившим сигналом (262„ - 1».Z„, ) и формируется ошибка по размаху .„ =

» (2hZ ЬЕ„, ) . Этот сигнал через усилитель 13 с коэффициентом усиления поступает на устройство обратный связи, образованное вторым сум18 6 матором 14, первым перемножителем 15, первым 16 и вторым 17 БВХ. По окончании интервала Т„на управляюций вход устройства подается короткий стробирующий сигнал, по переднему фронту которого первьп» одновибратор

24 формирует импульс, на время которого первьп» БВХ 16 переходит в режим выборки и запог»инает значение сигнала U U „, (1 + PC„), сформировавшегося на выходе перемножителя. Значение управляющего напряжения U„„ хранится во втором БВХ 17 после окон- . чания вычислений на предыдуцем (п-1)-м периоде. По заднему фронту импульса первого одновибратора 24 форьп»руется импульс третьего одновибратора 26, которым в пятьп» БВХ 9 производится запись разности Ь Z определенной на и-м такте работы устройства, а в шестом БВХ 18 записывается значение управляюцего напряжения U . По заднему фронту импульса третьего одновибратора 26 второй одновибратор 25 формирует импульс (фиг. 3), на время которого в режим выборки переходит второй БВХ 17 и запо»п»нает значение управляюцего напряжения U„, вычислен-. ное на настояцем периоде и хранящееся в первом БВХ 16. Сигнал U ñ выхода второго БВХ 17 управляет коэффициентом передачи К управляемого аттенюатора 1 в соответствии с законом

К „ = I/U В результате в течение (n+1)-го периода наблюдения входного сигнала х(t) величина коэффициента передачи управляемого аттенюатора

1 определяется результатами измерения максимума и минимума сигнала Z(t) на периоде Т и введенной добавки, полученной с учетом динамики сигнала между двумя предыдущими измерениями.

Процесс перестройки коэффициента передачи управляемого аттенюатора 1 приводит к установке такого значения

U„, при котором ошибка по размаху становится равной нулю Я = О, а размах выходного сигнала — заданной величине 1.

1555818

1вертируюцему входу равен 1/2, формируется уровень напряжения E > = X Е /

/2 — S,, представляющего собой полусуиму максимума и минимума (т.е. величину смецения относительно нуля: середины динамического диапазона) выходного сигнала без учета смецения

S „,,, вычисленного на предыдущем (и-1)-м такте, и вносимого смещающим 10 сумматором 2 сигнала на данном такте и. Иначе говоря, эта величина представляет собой смецение относительно нуля середины динамического диапазона несмещенного сигнала на выходе уси- 15 лителя 1. Сигнал F„ поступает на вход блока 20 деления, который осуществляет пересчет смецения сигнала, полученного на основании результатов. измерения на и-и периоде при козффициен-20 те усиления К„ „ на коэффициент усиления К „, который установлен на (и+1) -м периоде: Ч„= Е„/(1+ PF„) °

При поступлении на управляющий вход устройства стробирующего .сигнала в момент окончания интервала Т„, полу- ченная с выхода устройства деления. величина, представляюцая собой смещение сигнала y(t) на выходе управляющего аттенюатора 1, пересчитанное 30 на новый коэффициент передачи К, записывается в третий БВХ 21. По сигналу с второго одновибратора 25 эта величина записывается также в четвертый БВХ 22 и на втором элементе 35 . 23 сравнения сравнивается с заданной величиной смещения середины динамического диапазона.

В результате, иа выхоце второго элемента 23 сравнения формируется 40 напряжение S„= 1/2 — V„,. пропорциональное смещению, которое необходимо дать сигналу, снимаемому с выхода управляемого аттенюатора 1 для того, чтобы середина динамического диапазо- 45 на выходного сигнала находилась на заданном уровне 1/2 (т.е ° чтобы динамический диапазон выходного сигнала бып заключен в заданных пределах от

О до 1). Это смецение и подается на 50 второй вход смецающего сумматора 2.

Инерционность устройства, понимаемая как число шагов, необходимых для обработки входного воздействия, зависит от величины коэффициента 9 . При 55 устройство безынерционно и обрабатывает любое возмущение входного сигнала за один такт. При этом наличие помехи приводит к частым переключениям и не обеспечивает стабильной работы устройства. Следовательно, при = 1 система является незацицен-: ной от воздействия помехи. Уменьшение коэффициента Р, достигаемое регулировкой коэффициента передачи усилителя 13, снижает влияние помехи, обеспечивая помехозащиценность устройства, но увеличивает инерционность. формула и зо брет ения

Устройство стабилизации переменной и постоянной составляющих сигнала, содержащее последовательно соединенные управляемый аттенюатор, вход которого является входом устройства, смещающий сумматор, выход которого является выходом устройства, и соединенные по входам блок определения минимального уровня сигнала и блок определения максимального уровня сигнала, выходы которых соединены соответственно с входом вычитаемого и уменьшаемого первого вычитателя и входами первого сумматора, выход которого соединен с входом уменьшаемого второго вычитателя, соединенные последовательно первый элемент сравнения, инверсный вход которого является входом сигнала задания динамического диапазона стабилизации, усилитель, второй сумматор, другой вход которого является входом сигнала единичного уровня, первый перемножитель, первый блок выборки и хранения (БВХ), управляющий вход которого соединен с выходом первого одновибратора, второй

БВХ, управляющий вход которого соединен с выходом второго одновибратора, а выход соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора и другим входом первого перемножителя, соединенные последовательно первый блок деления, входы делимого и делителя которого соединены соответственно, с выходами второго вычитателя и второго сумматора, третий БВХ, управляющий вход которого соединен с выходом первого одновибратора, и четвертый БВХ, управляющий вход которого соединен с выходом второго одновибратора, второй элемент сравнения, инверсный вход которого соединен с выходом четвертого БВХ, а прямой вход является входом сигнала задания уровня стабилизации, причем выход второго элемента сравнения соединен с входом

Составитель Ю.Черных

Техред А.Кравчук Корректор Н.Ревская

Редактор И.Нмакова

Заказ 561 Тираж 657 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

9 1555818 1О вычитаемого второго вычитателя и вто» соединенные пятый БВХ и второй перерым входом смецающего сумматора, при множитель, включенные межпу выходом этом вход первого одновибратора, яв- первого вычитателя и входом вычитаеляющийся управляющим входом устройст- 5 мого третьего вычитателя, второй блок ва, соединен с управляющими входами деления, включенный между выходом блоков определения максимального и второго БВХ и вторым входом второго минимального уровней сигнала, о т- перемножителя, третий одновибратор, л и ч а ю ц е е с я тем, что, с включенный между выходом первого и целью повышения точности стабилизации 10 входом втоРого оцновибРатоРов,и шесв него введены. последовательно соеди- той БВХ, включенный между выходом ненные удвоитель напряжения и третий второго БВХ и входом делимого второго вычитатель, включенные между выходом блока деления, при этом управляющие первого вычитателя и входом первого - входы пятого и шестого БВХ подключеэлемента сравнения, последовательно 1g ны K выходу третьего одновибратора.