Устройство для установки и автоматической регулировки уровня выходного сигнала тракта

 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в трактах усилителей передатчиков и радиоприемников. Технический результат - повышение быстродействия и точности установки и автоматической регулировки уровня выходного сигнала в сложных широкополосных трактах с переменными параметрами, например, возбудителей радиопередатчиков. Устройство для установки и автоматической регулировки уровня выходного сигнала тракта содержит последовательно соединенные точный аттенюатор, первый блок с переменными параметрами, грубый аттенюатор, второй блок с переменными параметрами, детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), блок управления, подключенный к управляющим входам АЦП, первого и второго блоков с переменными параметрами первого и второго управляющих элементов, подключенных к управляющим входам точного и грубого, при этом вход точного аттенюатора является входом устройства, а выход второго блока с переменными параметрами является выходом устройства. Наличие в устройстве первого и второго вычислительных блоков, первого и второго коммутаторов, компараторов верхнего и нижнего пределов, функционального преобразователя и схемы ИЛИ позволяет проводить параллельные процедуры вычисления, причем при уходе уровня выходного сигнала за заданные пределы производится точная подрегулировка выходного уровня с использованием сигнала только регулирования. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах автоматики, связи, в том числе в трактах усилителей передатчиков и радиоприемников.

Известны устройства автоматической, в том числе дискретной, регулировки усиления, содержащие измеритель уровня выходного сигнала, компаратор сравнения выходного сигнала с заданным фиксированным значением, вычислители управляющих сигналов грубого и точного регулирования. [1-3].

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство, описанное в [4].

Данное устройство установки и автоматической регулировки уровня выходного сигнала, содержащее последовательно соединенные точный аттенюатор, первый блок с переменными параметрами, грубый аттенюатор, второй блок с переменными параметрами, детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), а также первый и второй управляющие элементы, подключенные своими выходами соответственно к управляющим входам точного и грубого аттенюаторов, кроме того, блок управления, подключенный своим первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами соответственно к управляющим входам АЦП, первого и второго блоков с переменными параметрами, первого и второго управляющих элементов, при этом вход точного аттенюатора является входом устройства, а выход второго блока с переменными параметрами является выходом устройства.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение быстродействия и точности установки и автоматической регулировки уровня выходного сигнала в сложных широкополосных трактах с переменными параметрами, например, возбудителей радиопередатчиков.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в известное устройство для установки и автоматической регулировки уровня выходного сигнала тракта, содержащее последовательно соединенные точный аттенюатор, первый блок с переменными параметрами, грубый аттенюатор, второй блок с переменными параметрами, детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), а также первый и второй управляющие элементы, подключенные своими выходами соответственно к управляющим входам точного и грубого аттенюаторов, кроме того, блок управления, подключенный первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами к управляющим входам АЦП, первого и второго блоков с переменными параметрами первого и второго управляющих элементов, при этом вход точного аттенюатора является входом устройства, а выход второго блока с переменными параметрами является выходом устройства, дополнительно вводятся последовательно соединенные первый вычислительный блок, второй вычислительный блок и первый коммутатор, а также последовательно соединенные функциональный преобразователь и второй коммутатор, кроме того, вводятся компараторы верхнего и нижнего пределов и схема ИЛИ, подключенная своими входами к выходам компараторов верхнего и нижнего пределов, а выходом ко входу блока управления, выход АЦП соединен параллельно со входом функционального преобразователя, а также с первыми входами первого вычислительного блока, компараторов верхнего и нижнего пределов, на вторые входы которых подаются соответственно коды чисел, соответствующие номинальному значению, верхнему и нижнему пределам уровня выходного сигнала, второй выход функционального преобразователя соединен со вторым входом первого коммутатора, на третий вход которого подается постоянный код числа, соответствующий начальному значению коэффициента передачи точного аттенюатора, а выход соединен со входом первого управляющего элемента, на второй вход второго коммутатора подается постоянный код числа, соответствующий начальному значению коэффициента передачи грубого аттенюатора, а выход соединен со входом второго управляющего элемента, при этом выход первого управляющего элемента дополнительно соединен со вторым входом второго вычислительного блока, а управляющие входы первого и второго коммутаторов соединяются соответственно с шестым и седьмым выходами блока управления.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что введение существенных отличительных признаков составляют новизну и позволяют, как будет показано ниже, решить поставленную задачу.

На чертеже показано устройство для установки и автоматической регулировки уровня выходного сигнала тракта, содержащее последовательно соединенные точный аттенюатор 1, первый блок 2 с переменными параметрами, грубый аттенюатор 3, второй блок 4 с переменными параметрами, детектор 5, аналого-цифровой преобразователь 6, первый вычислительный блок 7, второй вычислительный блок 8, первый коммутатор 9, первый управляющий элемент 10, а также функциональный преобразователь 11, компараторы верхнего 12 и нижнего 13 пределов, последовательно соединенные второй коммутатор 14 и второй управляющий элемент 15 и, кроме того, схему ИЛИ 16 и блок управления 17. Выход первого управляющего элемента 10 параллельно соединяется с управляющим входом точного аттенюатора 1 и вторым входом второго вычислительного блока 8, выход АЦП 6 дополнительно параллельно соединен со входом функционального преобразователя 11 и первыми входами компараторов верхнего 12 и нижнего 13 пределов, на вторые входы последних и первого вычислительного блока 7 подаются коды чисел, соответствующие верхнему и нижнему пределам и номинальному значению уровней входного сигнала, первый и второй выходы функционального преобразователя 11 соединены соответственно с первым входом второго коммутатора 14 и вторым входом первого коммутатора 9, на второй и третий входы которых подаются коды чисел, соответствующие начальным значениям коэффициентов передачи грубого 1 и точного 3 аттенюаторов, выход второго управляющего элемента 15 соединен с управляющим входом грубого аттенюатора 3, выходы компараторов верхнего 12 и нижнего 13 пределов соединены со входами схемы ИЛИ 16, выход которой соединен со входом блока управления 17, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой выходы которого соединяются соответственно с управляющими входами АЦП 6, первого 2 и второго 4 блоков с переменными параметрами, первого 10 и второго 15 управляющих элементов, первого 9 и второго 14 коммутаторов. Вход точного аттенюатора 1 является входом устройства, а выход второго 4 блока с переменными параметрами является выходом устройства.

Прежде чем рассматривать работу устройства для установки и автоматической регулировки уровня выходного сигнала тракта сделаем некоторые пояснения.

Предлагаемое устройство, используя параллельные процедуры вычисления, позволяет производить установку выходного уровня с высокой точностью, причем при уходе уровня выходного сигнала за заданные пределы производится точная подрегулировка выходного уровня с использованием сигнала только точного регулирования, что гораздо в меньшей степени вызывает мешающие действия в тракте регулирования.

Для эффективной работы предлагаемого устройства с использованием принципов цифровой обработки сигналов функциональное преобразование результата измерения уровня выходного сигнала предлагается производить в соответствии с выражениями: где К_гп и К_тп - значения грубого и точного сигналов регулирования при предварительной установке; К_{т мах} - максимальное значение сигнала точного регулирования; ε_г - абсолютная погрешность сигнала грубого регулирования с учетом всех дестабилизирующих факторов; U_ном - значение регулируемого сигнала номинального уровня (опорный сигнал); U_вых - значение результата измерения уровня выходного сигнала; К_гф и К_тф - значения сигнала грубого и точного регулирования, получаемых в результате функционального преобразования, причем за К_гф принимается ближайшее в сторону больше разрешенное значение сигнала грубого регулирования, а за К_тф принимается ближайшее в сторону больше-меньше разрешенное значение сигнала точного регулирования.

Определение сигнала точного регулирования в повторном уточняющем цикле предлагается производить по формуле
при этом за К_т принимается ближайшее в сторону больше-меньше разрешенное значение сигнала точного регулирования.

Величина задержки измерения уровня выходного сигнала тракта должна быть достаточной для затухания переходных процессов после регулирования уровня выходного сигнала тракта.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на вход точного аттенюатора 1 и далее проходит последовательно первый блок 2 с переменными параметрами, грубый аттенюатор 3, второй блок 4 с переменными параметрами, детектируется (5) и, наконец, подается на вход АЦП 6. АЦП 6 периодически по импульсам запуска ТИ1 от блока 17 управления выполняет преобразование сигнала в цифровой код, который параллельно подается на входы функционального преобразователя 11, первый вычислительный блок 7, компараторы верхнего 12 и нижнего 13 пределов. Первый 9 и второй 14 коммутаторы открыты для прохождения кодов чисел предварительной установки точного К_пт и грубого К_пг аттенюаторов.

В случае изменения уровня входного сигнала или по сигналам управления ТИ2 и ТИ3 с блока 17 управления параметров первого 2 или второго 4 блоков с переменными параметрами выполняется следующая последовательность действий. Импульсами ТИ4 и ТИ5 с блока 17 управления через первый 10 и второй 15 управляющие элементы точный 1 и грубый 3 аттенюаторы устанавливаются в положение предварительной установки в соответствии с кодами чисел К_пт и К_пг. Заметим, что К_пт и К_пг выбирают из расчета того, чтобы выходной сигнал во всем диапазоне изменения параметров блоков 2 и 4 и входного сигнала не превышал предельно допустимого уровня, соответствующего верхнему пределу. Затем через определенное время Т₃, достаточное для завершения переходных процессов в блоках 2 и 4 и детекторе 5, импульсом ТИ1 запускается АЦП 6 и производится преобразование сигнала с выхода детектора 5 в цифровой код, т.е. выполняется измерение уровня выходного сигнала. Цифровой код с выхода АЦП 6 подается на функциональный преобразователь 11. К этому времени первый 9 и второй 14 коммутаторы сигналами ТИ6 и ТИ7 открываются для прохождения сигналов с выхода функционального преобразователя 11.

Функциональный преобразователь 11 в соответствии с выражениями 1 и 2 определяет значение сигналов управления грубым К_гф и точным К_тф аттенюаторами, которые импульсами ТИ4 и ТИ5 переписываются в первый 10 и второй 15 управляющие элементы и подаются на управляющие входы точного 1 и грубого 3 аттенюаторов. Далее через время Т₃ с использованием АЦП 6 производится измерение выходного сигнала. К этому времени сигналом управления ТИ6 первый коммутатор 9 устанавливается в положение прохождения сигнала с выхода второго вычислительного блока 8. Цифровой код с выхода АЦП подается на вход первого вычислительного блока 7, где производится соизмерение уровней выходного (с выхода АЦП 6) К_вых и номинального К₁ сигналов. Соизмерение сигналов может производиться, например, путем определения отношения K₁/К_вых. С выхода вычислительного блока 7 сигнал подается на вход второго вычислительного блока 8. Заметим, что на второй вход второго вычислительного блока 8 подается код сигнала управления точным аттенюатором К_тф.

Второй вычислительный блок 8 определяет значение сигнала управления точным аттенюатором, например, как К_т= К_тфК₁/К_вых. Затем значение сигнала управления точным аттенюатором K_т и импульсом ТИ4 переписывается в первый управляющий элемент 10 и подается на управляющий вход точного аттенюатора 1. Таким образом, завершается установка уровня выходного сигнала. Далее через время Т₃ производится измерение с использованием АЦП 6 и контроль с использованием компараторов верхнего 12 и нижнего 13 пределов уровня выходного сигнала. В случае ухода уровня выходного сигнала за установленные пределы с компараторов 12 или 13 через схему ИЛИ 16 подается команда на повторение процедуры уточнения сигнала управления точным аттенюатором 1 с использованием вычислительных блоков 7 и 8. Если при повторении процедуры уточнения сигнала управления точным аттенюатором 1 не удается установить уровень выходного сигнала в заданных пределах, работа устройства начинается с предварительной установки сигналов управления грубым и точным аттенюатором.

Таким образом, предлагаемое устройство установки и автоматической регулировки уровня выходного сигнала тракта позволяет решить поставленную задачу по повышению быстродействия и точности установки и регулирования выходного уровня в сложных трактах с переменными параметрами и, как следствие, заменить аналогичные устройства в выпускаемых промышленностью возбудителях радиопередатчиков и приемниках на рассмотренные выше.

Источники информации
1. А.с. 489200, H 03 G 3/20, 1972 г.

2. А.с. 843165, H 03 G 3/20, 1979 г.

3. А.с. 1228219 А2, H 03 G 3/20, 1986 г.

4. A.с. 618834, H 03 G 3/20, 1980 г.

Формула изобретения

Устройство для установки и автоматической регулировки уровня выходного сигнала тракта, содержащее последовательно соединенные точный аттенюатор, первый блок с переменными параметрами, грубый аттенюатор, второй блок с переменными параметрами, детектор, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), а также первый и второй управляющие элементы, подключенные своими выходами соответственно к управляющим входам точного и грубого аттенюаторов, кроме того, блок управления, подключенный первым, вторым, третьим, четвертым и пятым выходами к управляющим входам АЦП, первого и второго блоков с переменными параметрами первого и второго управляющих элементов, при этом вход точного аттенюатора является входом устройства, а выход второго блока с переменными параметрами является выходом устройства, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные первый вычислительный блок, второй вычислительный блок и первый коммутатор, а также последовательно соединенные функциональный преобразователь и второй коммутатор, кроме того, вводятся компараторы верхнего и нижнего пределов и схема ИЛИ, подключенная своими входами к выходам компараторов верхнего и нижнего пределов, а выходом - ко входу блока управления, выход АЦП соединен параллельно со входом функционального преобразователя, а также с первыми входами первого вычислительного блока, компараторов верхнего и нижнего пределов, на вторые входы которых поданы соответственно коды чисел, соответствующие номинальному значению, верхнему и нижнему пределам уровня выходного сигнала, второй выход функционального преобразователя соединен со вторым входом первого коммутатора, на третий вход которого подан постоянный код числа, соответствующий начальному значению коэффициента передачи точного аттенюатора, а выход соединен со входом первого управляющего элемента, на второй вход второго коммутатора подан постоянный код числа, соответствующий начальному значению коэффициента передачи грубого аттенюатора, а выход соединен со входом второго управляющего элемента, при этом выход первого управляющего элемента дополнительно соединен со вторым входом второго вычислительного блока, а управляющие входы первого и второго коммутаторов соединены соответственно с шестым и седьмым выходами блока управления, при этом функциональный преобразователь формирует на первом выходе сигнал вида

а на втором выходе вида

где К_гп и К_тп - значения грубого и точного сигналов регулирования при предварительной установке;
К_Тmax - максимальное значение сигнала точного регулирования;
ε_г - абсолютная погрешность сигнала грубого регулирования с учетом всех дестабилизирующих факторов;
U_ном - значение регулируемого сигнала номинального уровня (опорный сигнал);
U_вых - значение результата измерения уровня выходного сигнала;
К_гф и К_тф - значения сигнала грубого и точного регулирования, получаемых в результате функционального преобразования, причем за К_гф принимается ближайшее в сторону больше разрешенное значение сигнала грубого регулирования, а за К_тф принимается ближайшее в сторону больше-меньше разрешенное значение сигнала точного регулирования, а первый вычислительный блок соизмеряет уровни входных сигналов, как _ном/U_вых, а второй вычислительный блок определяет выходной сигнал, как К_Т= К_тфU_ном/U_вых.

РИСУНКИ

Рисунок 1