SU947786A1 - Устройство дл измерени малых уровней сигнала - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  измерени  уровней гармонических сигналов , лежащих ниже уровн  шума усилител .

Известно устройство дл  автокоррел ционного измерени  мощности радиоимпульсного сигнала на фоне аддитивного шума, содержадее усилитель , блок задержки, видеодетектор и коррел тор 1Д.

Недостатками этого устройства  вл ютс  низкие разрешающа  способность и реальна  чувствительность из-за нелинейности вольтамперной характеристики видеодетектора, значительной инерционности усредн ющей цепи, равной периоду следовани  импульсов.

Наиболее близким техническим решением  вл етс  устройство дл  измерени  малых уровней сигналов, содержащее два усилител , своими входами подключенными к источнику сигнала, а выходами, соответственно, к двум входам перемножител , выход которого подключен к индикатору через интегратор С23 .

Недостатками этого устройства  вл ютс  высокие требовани  к идентичности фазовых характеристик, так как разбаланс фаз приводит к ошибочным отсчетам, обусловленных дополнительным сдвигом при функции взаимной коррел ции от t О. Создание двухканальных идентичных усилителей приводит к значительному усложнению устройства.

Цель изобретени  - повышение точ10 ности измерений и реальной чувствительности устройства путем разверт-ки во времени функции автокоррел ции при одноканальном методе анализа.

Поставленна  цель достигаетс 

15 тем, что в устройство введены установленные на выходе усилител  блок выборки и хранени , подключенный к входу перемножител , и последовательно соединенные между собой диск20 риминатор знака и регистр сдвига, через переключатель подключенный к второму входу упом нутого перемножител , и кольцевой регистр, тактируемый генератором, выход которого

25 одновременно подключен к управл ющему входу блока выборки и хранени .

Блок усреднени  выполнен из п конденсаторов, одними своими выводами подключенными к интегрирующему

30 резистору, а вторыми к п ключс1Л,

вторые выводы которых присоединены к общей шине, а управл ющие к выходам кольцевого регистра, соединенного п-ым выходом с тактируюемым входом регистра сдвига, а установочным входом - с установочной шиной, и входом обнулени  регистра сдвига.

На фиг. 1 дана структурна  схема устройства дл  измерени  малых уровней сигнала, на фиг. 2 - временные диаграммы работы блока устройства.

Устройство содержит усилитель 1 выходом подключенный к входу регистра 2 сдвига через дискриминатор 3 знака и к входу блока 4 выборки и хранени , а входом к входной шине 5. Выход блока 4 выборки и хранени  подключен к аналоговому входу релейного перемножител  6, дискретный вход которого подключен к одному из выходов регистра 2 сдвига через переключатель 7, а выходом к входу блока 8 усреднени , состо щего из резистора 9, одним выводом подключенным к входу перемножител  б, а другим к индикатору 10 и к п конденсаторам 11 ,, .. Д1„, другие выводы которых подключены к входам соответствунндих ключей 2,,,.,2 вторыми выводами подключенныг/ш к общему проводу , а управл юци.и входами к выходам кольцевого регистра 13, причем п-й выход кольцевого регистра 13 подподключен к тактовому входу регистра 2 , а своим тактовым входом с генератором 14 и с-входом блока 4 выборки и хранени , а входом предварительной установки с входом установки нул  регистра 2 и шиной 15.

Работа устройства заключаетс  в следующем..

При действии на входе устройства сигнала, соизмеримого с собственными шумами усилител  1, на выходе последнего формируетс  аддитивна  смесь полезного сигнала и шума, котора  может быть представлена следующим математическим выражением:

y(t) f(t) x(t),

где y(t) - сигнал на выходе усилител ;

(t) - составл юща  аддитивного шума на выходе усилител ; x(t) - полезный сигнал на выходе

усилител .

Учитыва , что (t) и x(t) - процессы статически независиг ы, функци  автокоррел ции процесса y(t) равна сумме автокоррел ционных функций (t) и xCt)

))

При релейном методе коррел ции дл  процесса x(t) 2JFb- фyнk

I д

ци  Кред.хС) имеет вид;

w.. Тх/а

т

dt SlnUj1

.ilUx /r

peA.xt)T 3l TrИз полученного соотношени  следует , что максимум ( Kpg/|.( f) ) пропорционален амплитуде входного сигнала . Форма сигнала х(Т) и его коррел ционна  функци  KpgA.CT) без учета .начальной фазы совпадают и соответствуют гармоническому процессу. Эта особенность вз та за основу работы устройства.

В момент прихода импульса по шине 15 кольцевой регистр устанавливаетс  в состо ние, при котором на первом выходе устанавливаетс  единица,а н остальных ноль,а регистр 2 обнул етс .

ни мере прохождени  импульсов с тактового генератора 14 единица на выходах кольцевого регистра 13 по каждому импульсу перемещаетс  в более старший разр д и через п тактов импульс с п-го разр да поступает на тактовый вход регистра 2. в зтот момент регистром 2 фиксируетс  текущий знак процесса Sgny(t) с выхода дискриминатора 3 знака и затем по каждому импульсу п-го разр да кольцевого регистра 13 сдвигает записанный знак в более старший разр д регистра 2 , а в. первый вновь записываетс  текущее .значение знака.

Одновременно по каждому импульсу с генератора 14 (фиг.2) формируетс  текуща  аналогова  информаци  в устройстве 4 выборки и хранени  и удерживаетс  до прихода следующего импульса . Таким образом, на выходе перемножител  б имеем

(4)-s«(

где i - пор дковый номер выхода кольцевого регистра 13, j - пор дковый номер выхода регистра 2 сдвига; TO - период следовани  импульсов

с генератора 14.

Учитыва  то, что потенциалы с выходов кольцевого регистра 13 управл ют ключатли 12,...,12, причем единице соответствует замыкание ключа, а нулю разглыкание, и перемещение единицы происходит по кахузому импульсу -с генератора 13, на конденсаторах 11

,11 накапливаетс  потен1 f «

циал, тождественно равный

cг ()-5Ч5(

Claims (2)

1. где - указывает на усреднение. Если учесть, что величина (i + JN)to значительно больше максимального интервала коррел ции процесса (t) и принимаетс  такой, ч . 1и« .fU iNl- oll -jто Uj. можно представить в виде Up. (tifo))o. Принимаем, что за один цикл Т, N to укладываетс  Ч целых периодо 1 1 1 Тогда пр вЫХ f, ТО получить соотношени  дл  опреде лени  периодов следовани  импульсо to с генерсртора 14 Тх1Н-е) Так как в течение одного цикла Тц укладываетс  целое число период Вых конденсаторы 11 ,.., ,11 п реключаютс  последовательно и пода ют информацию в виде напр жени  на индикатор 10 об аргументе функции автокоррел ции соответственно f- (1 JN),...,, (N то на выходе блока 8 среднени  им ем непрерывный дискрётизированный синусоидальный сигнал, аппроксимир ванный последовательностью пр моугольных импульсов, длительностью равной периоду дискретизации fo с периодом . амплитудой, пропо циональной амплитуде входного сигнала . В качестве индикатора 10 может быть использован распространенный вольтметр переменного тока, работа щий по принципу измерени  среднего значени . При достаточном количест ве п ошибка, вызванна  дискретизацией при используемой аппроксимаци сигнала на выходе блока 8 усреднени , может быть сведена к минимуму так как значение в этом случае практически не измен етс , 5 гг ilk 1 Если прин ть j Д , где g количество целых периодов Tj, укла дывающихс  на интервале задержки регистра 2 сдвига до переключател  7,. то при этом ошибка, вызванна  неточностью установки t, будеч ми нимальна  и незначительна , так ка на конденсаторе 11„ и 11 установи с  напр жение соответствующее Крел.х(О), Предлагаемое одноканальное устройство при отсутствии второго канала усилени  и использовани  более простого релейного перемножител  позвол ет повысить точность измерени  и реальную чувствительность. Кроме того, преобразование частоты входного сигнала т в более низкочастотную ТГ,(ПОЗВол ет расширить частотную облаоть применени  устройства и примен ть в качестве индикатора более низкочастотный вольтметр , Дл  уменьшени  дисперсии статистической ошибки, а, следовательно, и повышение чувствительности измерени  целесообразно, помимо увеличени  посто нной времени блока 8 усреднени , уменьшить полосу усилител  1 или выполнить его в виде селективного усилител , построенного на частоту входного сигнала. При этом некотора  неточность подстройки существенно не повли ет на результат измерени , так как величина фазового набега не вли ет на результат измерени  по сравнению с двухканальным устройством. Формула изобретени  1,Устройство дл  измерени  малых уровней сигнала, содержащее усилитель , блок усреднени  и перемножитель , своим выходом подключенный к индикатору через интегрирующий резистор блока усреднени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и реальной чувствительности устройства, в него введены установленные на выходе усилител  блок выборки и хранени , подключенный к входу перемножител , и последовательно соединенные между собой дискриминатор.знака и регистр сдвига, через переключатель, подключенный к второму входу упом нутого перемножител , и кольцевой регистр, тактируемый генератором, выход которого одновременно подключен к управл ющему входу блока вьзборки и хранени . 2,устройство по п,1, о т л и - чающеес  тем, что блок усреднени  выполнен из п конденсаторов, одними своими выводами подключенными к интегрирукхдему резистору, а вторыми к п ключам, вторые выводы которых присоединены к общей шине, а управл ющие - к выходам кольцевого регистра , соединенного п-ым выходом с тактируегЫМ входом регистра сдвига, а установочным входом - с установочной шиной и входом обнулени  регистра сдвига. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, .Авторское свидетельство СССР №172366, кл, G 01 R 29/26, 1965,
2. 2. Воюцкий В.С, Коррел ционный метод обнаружени  и измерени  слабых сигналов, Недра, 1965, рис, 3, с, 5-7 (прототип).

   Фиг,1

   ixoB

   V

   fjiOKa 13

   Выход Улдка