CN1350365A - 多通道数字自动增益控制方法及控制装置 - Google Patents

多通道数字自动增益控制方法及控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种多通道数字自动增益控制方法及控制装置,它与现有单通道控制方法及控制装置的不同之处是设有两个或两个以上的通道电路以及与各通道电路对应的增益放大器,并且运用了数字信号处理器(DSP)或微处理器,使多个通道输出增益按照数字信号处理器或微处理器的数字存储器中存储的多个可选择的指令和参数进行运作,由于本发明在通道精度达不到要求时,采用了控制量叠代的算法,从而保证了最佳地控制多个通道的输出增益,而且保证了各个通道输出增益达到预给定增益的速度和精度。

Description

多通道数字自动增益控制方法及控制装置
                         技术领域
本发明涉及一种自动增益控制方法及使用这种控制方法的控制装置，尤其是指一种用数字计算计控制的多通道数字自动增益控制方法及控制装置。
                         背景技术
现有的自动增益控制方法和控制装置均为单通道自动增益控制方法和装置，例如国际申请PCT/US96/14917号、中国申请96197885.6号专利申请公开的自动增益控制装置都是单通道自动增益控制装置。而目前在相控阵雷达、相控阵声纳、多波束激光或红外线等系统中却要求对多个通道增益的一致性进行自动控制，很明显单通道自动增益控制方法和控制装置无法满足这个要求。
                         发明内容
为此本发明的目的在于提供一种多通道数字自动增益控制方法及控制装置，这种控制方法和控制装置能为相控阵雷达、声纳和多波束激光或红外线等系统提供有效的多通道自动增益控制。
实现本发明目的的技术方案为一种多通道数字自动增益控制方法，其控制过程如下：首先通过输入器件在数字信号处理器或微处理器中设定预给定的通道个数n、各通道预给定的输出增益Gi(i＝1、2……n)、达到预给定输出增益的速度Si(i＝1、2、……n)和精度Ei(i＝1、2、……n)参数，或者首先设定通道个数n、预给定的通道CHn、达到预给定通道输出增益的速度Si(i＝1、2、……n)和精度Ei(i＝1、2、……n)参数，同时给定通道输出信号的峰值Pi(i＝1、2、……n)、采样频率；然后采集各个通道输出的瞬时电压或电流信号，并将各信号转换成数字信号，当各个通道数字信号瞬时值Xi＜Pi后，使数字信号处理器或微处理器按对应通道获得的数据进行快速富氏变换或其他数学运算，得到各通道输出电压或电流幅度的幅值Fi(i＝1、2、……n)；若给定数据为Gi、Si、Ei、Pi，当|Gi-20×1gFi|＞Ei时，增益放大器的控制量Ki(m)＝Ki(m-1)+Si×(Gi-20×1gFi)，其中Ki(0)＝0，m为控制次数，m大于或等于0，若给定数据为CHn、Si、Ei、Pi，当|20×1gFCHn-20×1gFi|＞Ei时，Ki(m)＝Ki(m-1)+Si×(20×1gFCHn-20×1gFi)，其中Ki(0)＝0，m大于或等于0；如果遇到Xi＞Pi的情况，应使Ki(m)＝Ki(m-1)-Si，其中Ki(0)＝0，以保证Xi＜Pi；最后将所得到的增益放大器控制量Ki传给增益放大器以控制各通道的增益值；重复以上控制过程，直至所有通道的值都不大于预设定增益精度为止，即：使各通道输出增益在满足给定控制速度要求的基础上自动达到预给定的增益精度。
本发明提供的使用上述多通道数字自动增益控制方法的控制装置的技术方案为，该控制装置至少包括输入器件、显示器件和接口电路，其特殊之处是有两个或两个以上的通道电路经与各自对应的增益放大器及模/数转换电路后连接于存储程序数字计算机上，存储程序数字计算机又通过接口电路分别与输入器件、显示器件相连。
而且，存储程序数字计算机包括数字信号处理器，通过地址/数据总线与数字信号处理器连接的程序只读存储器、静态读/写随机存取存储器、并行数据接口，以及通过中断总线与数字信号处理器连接的中断分配装置。
而且，数字信号处理器选用型号为ADSP2181的芯片，静态读/写存储器可选用一片或多片27C40芯片组成，程序只读存储器可选用可擦除的27C512芯片，中断分配装置则可选用一片或多片74HC74芯片组成。
由上述技术方案可知本发明设有两个或两个以上的通道电路以及与各通道电路对应的增益放大器，并且运用了数字信号处理器(DSP)或微处理器，使多个通道输出增益按照数字信号处理器或微处理器的数字存储器中存储的多个可选择的指令和参数进行运作，由于本发明在通道精度达不到要求时，采用了控制量叠代的算法，从而保证了最佳地控制多个通道的输出增益，而且保证了各个通道输出增益达到预给定增益的速度和精度。
                        附图说明
图1为体现本发明提供的控制方法的主要计算机指令程序流程图。
图2为本发明提供的控制装置的主要电路结构方框图。
图3为图2中存储程序数字计算机的基本配置方框图。
                      具体实施方式
本发明提供的多通道数字自动增益控制方法的控制过程为：首先通过输入器件在数字信号处理器或微处理器中设定预给定的通道个数n、各通道预给定的输出增益Gi(i＝1、2……n)、达到预给定输出增益的速度Si(i＝1、2、……n)和精度Ei(i＝1、2、……n)参数，或者首先设定通道个数n、预给定的通道CHn、达到预给定通道输出增益的速度Si(i＝1、2、……n)和精度Ei(i＝1、2、……n)参数，同时给定通道输出信号的峰值Pi(i＝1、2、……n)、采样频率；然后采集各个通道输出的瞬时电压或电流信号，并将各信号转换成数字信号，当各个通道数字信号瞬时值Xi＜Pi后，使数字信号处理器或微处理器按对应通道获得的数据进行快速富氏变换或其他数学运算，得到各通道输出电压或电流幅度的幅值Fi(i＝1、2、……n)；若给定数据为Gi、Si、Ei、Pi，当|Gi-20×1gFi|＞Ei时，增益放大器的控制量Ki(m)＝Ki(m-1)+Si×(Gi-20×1gFi)，其中Ki(0)＝0，m为控制次数，m大于或等于0，若给定数据为CHn、Si、Ei、Pi，当|20×1gFCHn-20×1gFi|＞Ei时，Ki(m)＝Ki(m-1)+Si×(20×1gFCHn-20×1gFi)，其中Ki(0)＝0，m大于或等于0，如果遇到Xi≥Pi的情况，应使Ki(m)＝Ki(m-1)-Si，其中Ki(0)＝0，以保证Xi＜Pi；最后将所得到的增益放大器控制量Ki传给增益放大器以控制各通道的增益值；重复以上控制过程，直至所有通道的值都不大于预设定增益精度为止。图1给出了上述控制方法在使用时的一个具体实例的主要计算机指令程序流程图，由流程图可知该程序的步骤如下：(1)输入给定参数并显示；(2)系统初始化；(3)采集各通道数据瞬时值，并判断瞬时值是否小于给定峰值，小于峰值进入下一步，否则利用Ki(m)＝Ki(m-1)-Si运算使瞬时值小于峰值；(4)采集足够的各通道用作快速富氏变换的数据；(5)将所得数据按上面控制方法中提供的公式进行运算求得控制量；(6)判断各通道精度是否达到要求，达到要求显示控制结果，否则用得到的控制量控制增益放大器；(7)最后还可通过判断自动增益控制是否结束来延续控制过程，若结束整个控制过程完成，否则通过Ki(m)＝Ki(m-1)维持控制量。
如图2所示，本发明提供的使用多通道数字自动增益控制方法的控制装置主要包括多个通道电路1、与各通道电路1分别对应的数个增益放大器2、存储程序数字计算机6、输入器件3、显示器件4这几部分，各通道电路1经与各自对应的增益放大器2及模/数转换电路7后连接于存储程序数字计算机6上，各增益放大器2的出、入线分别由对应的多路器(MUX)8汇合，存储程序数字计算机6又通过接口电路5分别与输入器件3、显示器件4相连，若所选用的增益放大器2为模拟型增益放大器，则还需在增益放大器2与存储程序数字计算机6之间设置数/模转换电路16。如图3所示，上述控制装置中的存储程序计算机6的基本配置有数字信号处理器9，它可选用型号为ADSP2181的芯片，通过地址/数据总线15与数字信号处理器9连接的程序只读存储器12、静态读/写随机存取存储器13、并行数据接口14，其中器只读存储器12可选用一片或多片27C40芯片组成，静态读/写随机存取存储器13可选用可擦除的27C512芯片，存储程序计算机6还可通过中断总线10配置与数字信号处理器9连接的中断分配装置11，它可选用一片或多片74HC74芯片组成，中断分配装置11主要用于在数据采样和数据交换时对数字信号处理器9提出中断请求，以提高本装置的工作效率。

Claims (4)

1、一种多通道数字自动增益控制方法，其控制过程如下：首先通过输入器件在数字信号处理器或微处理器中设定预给定的通道个数n、各通道预给定的输出增益Gi(i＝1、2……n)、达到预给定输出增益的速度Si(i＝1、2、……n)和精度Ei(i＝1、2、……n)参数，或者首先设定通道个数n、预给定的通道CHn、达到预给定通道输出增益的速度Si(i＝1、2、……n)和精度Ei(i＝1、2、……n)参数，同时给定通道输出信号的峰值Pi(i＝1、2、……n)、采样频率；然后采集各个通道输出的瞬时电压或电流信号，并将各信号转换成数字信号，当各个通道数字信号瞬时值Xi＜Pi后，使数字信号处理器或微处理器按对应通道获得的数据进行快速富氏变换或其他数学运算，得到各通道输出电压或电流幅度的幅值Fi(i＝1、2、……n)；若给定数据为Gi、Si、Ei、Pi，当|Gi-20×1gFi|＞Ei时，增益放大器的控制量Ki(m)＝Ki(m-1)+Si×(Gi-20×1gFi)，其中Ki(0)＝0，m为控制次数，m大于或等于0，若给定数据为CHn、Si、Ei、Pi，当|20×1gFCHn-20×1gFi|＞Ei时，Ki(m)＝Ki(m-1)+Si×(20×1gFCHn-20×1gFi)，其中Ki(0)＝0，m大于或等于0，如果遇到Xi＞Pi的情况，应使Ki(m)＝Ki(m-1)-Si，其中Ki(0)＝0，以保证Xi＜Pi；最后将所得到的增益放大器控制量Ki传给增益放大器以控制各通道的增益值；重复以上控制过程，直至所有通道的值都不大于预设定增益精度为止，即：使各通道输出增益在满足给定控制速度要求的基础上自动达到预给定的增益精度。
2、一种使用多通道数字自动增益控制方法的控制装置，至少包括输入器件、显示器件和接口电路，其特征在于：两个或两个以上的通道电路经与各自对应的增益放大器及模/数转换电路后连接于存储程序数字计算机上，存储程序数字计算机又通过接口电路分别与输入器件、显示器件相连。
3、根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于：存储程序数字计算机包括数字信号处理器，通过地址/数据总线与数字信号处理器连接的程序只读存储器、静态读/写随机存取存储器、并行数据接口，以及通过中断总线与数字信号处理器连接的中断分配装置。
4、根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于：数字信号处理器选用型号为ADSP2181的芯片，静态读/写存储器可选用一片或多片27C40芯片组成，程序只读存储器可选用可擦除的27C512芯片，中断分配装置则可选用一片或多片74HC74芯片组成。
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