Устройство для получения попарных произведений нескольких сигналов

ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик)М. Кл, 6 06 6 7/16 рисоелинениеьт заявки Лф Государственный комитет СССР оо делам изобретеннй н открытнй) Авторизобретеии К, Смирнов ий электротехнический институт связиим. проф. Бонч-Бруевича 71) Заявите Ленингр 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯНЕСКОЛЬКИХ СИГН вход суммирующего квадрирующего термопреобразователя присоединен к выходам согласую. щих усилителей, второй выход цепи последовательно и согласно включенных дополнительных квадрирующих термопреобразователей соединен встречно со вторым выходом суммирующего квадрирующего термообразова.теля.Указанное устройство позволяет получить сумму попариых . произведений сомножителей. Получение отдельных попарных произведений исключено из-за использованного принципа построения, который выражается следующей математической зависимостью+т+Хи = 22 ЙХ,р т где 113 1 тт 1 4, Это является недостатком ства. Кроме того, это уст иченную точность работы подбор дополнительных к Ууказанн с йство имеет огра.так как требуется адрирующих термо Изобретение относится к ооласти аналоговыхустройств для умножения величин, заданныхв виде. электрических напряжений, Оно можетбыть испрльзовано для одновременного получе.ния отдельных попарных произведений и квад.ратов нескольких электрических сигналов при5одновременном делении каждого из сомножителей на одну и ту же нормирующую перемен.ную величину, также заданную в виде электри.ческого напряжения,10Известно устройство для получения попарныхпроизведений нескольких сигналов 11).Это устройство содержит согласующие усилители, вход каждого иэ которых присоединенк соответствующему входу устройства, сумми 15рующий квадрирующий термопреобразователь,один выход которого соединен с первой выходной клеммой устройства, цепь в виде по.следовательно и согласно включенных квадрирующих термопреобрззователей, один выводкоторой соединен со второй выходной клеммойустройства, вход каждого из дополнительныхквадрирующих термопрсобразователей подключен ко входу соответствующего усилителя,ПАРНЫХ ПРОИЗВЕДЕНИЛОВ,мостью чувствительности; что затрудняет на.стройку устройства, появляются погрешностиизмерения из-эа того, что температура различ.ных термонреобразователей отличается вслед.ствие неравномерности выделения тепла иохлаждения в различных участках цепи; тем.пература различных термопреобраэователейнеодинакова, так как зависит от мощностиизмеряемых процессов, что также приводитк погрешности измерений,Известно логарифмическое множительноеустройство для энакопеременных величин с вы.делением модулей сомножителей Я, Это уст.ройство содержит два логарифмических преобразователя (или логарифматора), выходы которых подключены ко входам суммирующегоузла, антилогарифматор, вход которого соединен с выходом суммирующего узла.При необходимости одновременного полу.чения отдельных попарных сомножителей приходится усложнить схему, вводя дополнительныесумматоры, антилогарифматоры, йнверторы,схемы определения знаков произведений,число которых равно количеству получаемыхпроизведений. Количество логарифматорови выпрямителей равно числу сомножителей.Недостатком данного устройства при его использовании для получения попарных произвезодений является сложность и низкая надежность.Кроме того, понижается точность работы устройства из-за неодинаковости характеристиклогарифмирующих диодов, используемых в логарифматорах и антилогарифматорах,. из-затехнологических разбросов их параметров иневозможности точной компенсации влияниятемпературы на параметры нескольких диодов""одйовременно.Наиболее близким по технической сущностик предлагаемому устройству является множи Отельное устройство с двойной модуляцией 31Этот перемножитель содержит соединенныепоследовательно генератор несущей частоты,фазовыи и амплитудный модуляторы, детектор, фильтр нижних частот. Для повышенияточности оба модулятора должны быть выполнены по компенсационной схеме, что позволя.ет обеспечить точность перемножения порядка1%. Однако, сами по себе компенсационныемодуляторы являются достаточно сложными,При необходимости одновременного лолучения отдельных попарных произведений сомножителей схема усложняется. Во-первых, резкоувенчивается количество используемых моду.ляторов. Так, например, при шести сомножителях общее число модуляторов равно 20,при пяти, сомножителях - число модуляторов 14, при четырех сомножителях - 9, при 81 4трех - 5 и т.д. Во.вторых, генератор несущейчастоты необходимо выполнить многоканальным. Поэтому на выходе каждого модулятораприходится .устанавливать пслосовый фильтр,а на выходе каждого канала перемножения -полосовой усилитель. Таким образом, недостат.ком рассмотренного устройства (при его использовании для решения изложенной вышезадачи) является усложнение устройства иухудшение его надежности при попытке расширения функциональных возможностей.Целью изобретения является упрощение уст.ройства, повышение надежности и расширениеего.функциональных возможностей, т.е. одновременное получение отдельных попарных произведений и квадратов нескольких сигналовпри одновременном делении каждого из сомножителей на одну и ту же нормирующую величину.Поставленная цель достигается тем, что уст.ройство для получения попарных произведенийнескольких сигналов, содержащее генератор несущих частот, балансные амплитудные модуляторы, сигнальные входы которых подключены к выходам генератора несущих частот,а модуляционные входы - ко входам устрой-ства,. цепи из соединенных последовательнополосового усилителя, детектора, фильтра нижних частот, при .этом число таких цепей равночислу получаемых попарных произведений,выходы фильтров Ннжних частот подкл 1 оченык выходам устройства, дополнительно содержит сумматор, к выходу которого подключеннелинейный, например логарифмический, преобразователь, причем один из входов сумматорасоединен со входом источника сигнала-делите.ля, друтие входы подключены к выходам модуляторов, а выход нелинейного преобразователя подключен ко входам полосовых усилителей,Структурная схема предложенного устройствапредставлена на чертеже,Устройство содержит генератор несущихчастот 1, балансные амплитудные модуляторы 2,полосовые усилители 3, детекторы 4, фильтрынижних частот 5, сумматор 6, нелинейныйпреобразователь 7, источник сигнала-делителя 8,На чертеже показаны генератор несущихчастот 1, балансные амплитудные модуляторы2 - 1, 2 - 2, 2 - 3, сигнальные входы которыхподключены к выходам генератора несущихчастот, а модуляционные входы - ко входамустройства, соединенные последовательно поло.совые усилители 3 - 1, 3 - 2, 3 - 3, детекторы4 - 1, 4 - 2, 4 - 3, фильтры нижних частот 5 - 1,5 - 2, 5 - 3, число которых равно числу получаемых попарных произведений, причем вы.ходы фильтровнижних частот подключены квыходам устройства, сумматор 6, к выходу767781 5которого подключен нелинейный, напримерлогарифмический, или квадратичный преобразователь 7, причем один из входов сумматоIра б соединен совходом сигнала. делителя,.а другие входы - с выходами модуляторов,а выход логарифмического преобразователя 7подключен ко входам полосовых усилителей3 - 1, 3 - 2, 3 - 3,Устройство работает следующим образом.Амплитудная характеристика нелинейного 10преобразователя 7 может быть аппроксимирована в пределах рабочего диапазона следующейзависимостью:О:,Е 1 В Ргде 1.1 О , - соответственно выходное ивходное напряжения нели.нейного преобразователя;Дт 3 о-. соответственно термическийпотенциал н ток насыщения 20в обратном напряжении логарифмического диода;Я - сопротивление логарифмифрующей цепочки,На один вход сумматора б поступает напря жение от источника сигнала-делителя, а надрутие его входы - напряжения с выходовамплитудных балансных модуляторов 2 - 1,2 - 2, 2 - 3, имеющие видКОью О 19где 1,11 - напряжение сомножителя, поданноена 1 й вход устройства,1=1,2 " И1К 1 - коэффициент модуляции модулятора; З 5Ю Я, - частота и фазг напряжения модулятора,Если все модуляторы одинаковые, тоК=К На выходе сумматора 6 получаетсянапряжение40ОЮ -0 1 Фк Б . Б 1 и ю),+чкоторое поступает на вход нелинейного преоб.разователя, Если К 1, а сумма в правойчасти равенства 21 ограничена сверху, то переменная составляющая на выходе логарифматора может быть вычислена с помощью разложения логарифма в степенной ряд, а имен.но, квадратичный член разложения дает выра.жение, в которое входят попарные произведения отдельных сомножителей, т.е.и 01 Ч =1 О55- сов а +а + фМ,.6Частоты Ш,1 и Ф могут быть выбраны таким образом, что их разности или суммы не равны футдругу. Поэтому напряжения, соответствующие отдельным попарным произ. ведениям, могут быть выделены с помощью полосовых усилителей 3 - 1, 3 - 2, 3 - 3, настроенных на соответствутащие частоты СО + Ю1 На выходе амплитудных детекторов 4 - 1,4 - 2 4 - 3 получаются сигналы, постоянные состав. ляющие которых пропорциональны модулям" произведений сигналов 0 0,1на входе устройства, Фильтры нижних частот 5 - 1, 5 - 2,5 - 3, не пропускают на выходы высокочастот.ные составляющие и осуществляют усреднениерезультатов измерений. Упрощение устройстваи повышение надежности связано с уменьше.нием необходимого количества модуляторовявляющихся достаточно сложными устройствами. В устройстве прототипе необходимое коли.ство модуляторов должно быть равно- 1. В предложенном устройстве требуется И модуляторов, где И - число перемножаемых сигналов. Очевидно, что,й 1-17 тИОстальные модуляторы заменяются одним сумматором и одним нелинейным преобразовате,лем.расширение функциональных возможностейпредложенного устройства заключается преждевсего в одновременной нормализации сомно.жителей с помощью сигнала 00, подаваемо.го непосредственно на вход сумматора 6.Кроме того, при введении полосовых уси.лителей, настроенных на вторые гармоникичастот О, появляется возможность одновре.менного измерения квадратов отдельных сомножителей. При этом в отлйчие от прототипане требуется введения дополнительных мо.дуляторов, кроме 11 уже имеющихся.Устройство позволяет получить также моду.ли суммы произведений часты сомножителей01 Ов том случае, если частоты генератора 1 выбраны так, что Ь-О)/ =АЖ,91--Ч/=ЬЧ где ащи 1 ь Ч - постоянные.Преимуществом предлагаемого устройстваявляется также и то, что все модули произ.ведений сомножителей, квадраты и суммыполучаются с помощью схем с одинаковымихарактеристиками, что повышает относительнуюточность результатов измерений, получаемыхс помощью устроиства, поскольку погреш.ности схем одинаково влияют на все результаты измерений,Предлагаемое устройство может быть исполь.зовано для одновременных измерений взаимной корреляции и дисперсии нескольких случайных процессов, что требуется, например,при исследованиях работы многоканальныхузкополосных приемных трактов в условияхдействия реальных помех. При этом варианте781 7 7 б 7 использования может потребоваться усреднение результатов измерений за довольно длительный промежуток времени, Для этого в качестве детекторов 4 - 1, 4 - 2, 4 - 3 могут быть использованы синхронные детекторы, управляемые напряжениями частот ОУ+ ис выходов генератора.1, а постоянные времени фильтров нижних частот 5 - 1, 5 - 2, 5 - 3 должны быть увеличены в соответствии с величиной необходимого времени усреднения. В этом случае 10 устройство определяет также и знаки произведений 0 0,Формула изобретенияУстройство для получения понариых произ. ведений нескольких сигналов, содержащее генератор несущих частот, балансные амплитудные модуляторы, сигнальные входы которых подключены к выходам генератора несущих частот, а модуляционные входы - ко входамч20 устроиства, цепи из соединенных последовательно полосового усилителя, детектора и фильтра. нижних частот, при этом число цепей равно числу получаемых попарных произведений, вы. ходы фильтров нижних частот цепей являются выходами устройства, о т л и ч а ю25 ш е е с я тем, что, с целью упрощенияустройства, повышения надежности и расширения функциональйых воможностей за счет получения отдельных попарных произведений иквадратов нескольких сигналов при одновременном делении каждого из сомножителейна одну и ту же нормирующую величину, устройство содержит сумматор, к выходу которого подключен нелинейный, например, логарифмический, преобразователь, причем один извходов сумматора соединен со входом источника сигнала-делителя, другие входы подключены к выходам модуляторов, а выход нелинейного преобразователя подключен ко входам полосовых усилителей цепей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Йо 593220,кл. 6 06 6 716, 1978.2. Бонч-Бруевич А, М. и др. Бесконтактныеэлементы самонастрайвающихся систем, МВНИИПИ Заказ 7197/46 Тираж 751 11 оллил Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4