Способ восстановления дискретизированных по времени аналоговых сигналов и устройство для его осуществления

,1231597 19) Н 03 К 9/02 СВИДЕТЕЛ ТОРСН ретизирсигналледова ьюоэффи иле льзоо оду очГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИЙ САНИЕ ИЗО(71) Рязанский радиотехнический институт(56) Тепляков И.М. Радиотелеметрия, М.: Сов. Радио, 1966, с, 84-86,Борисов 10,П., Пенин П,И. Основы многоканальной передачи информации. М,: Связь, 1976, с. 225.(54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДИСКРЕТИЗИРОВАННЫХ ПО ВРЕМЕНИ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение может быть испо вано в многоканальных системах сбора и обработки аналоговых сигнал в, Цель изобретения - ослабление дем ляционных искажений и повышение т ности восстановления аналогового сигналаСпособ восстановления дискованных по времени аналоговых в, представленных в виде посельности импульсов длительносс периодом повторенияТ и ентом модуляциигп , включаете входного сигнала, формиро-дополнительных последователь ностеи импульсов, коэффициент модуляции; период повторения и середины импульсов в которых совпадают с коэф фициентом модуляции, периодом повторения и середины соответствующих импульсов исходной последовательности и низкочастотную фильтрацию результата суммирования исходной и дополнительных последовательностей. Устройство для осуществления способа содержит усилитель 1 с программируемым усилением, инвертор-повторитель 2, двухпозиционный аналоговый переключатель 3, фильтр 4 нижних частот, синхронный блок 5 управления, 2 с;п.Ф-лы, 3 ил,+ О, П 1 -;" 30 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в многоканальных системах сбора и обработки аналоговых сигналовЦелью изобретения является ослабле 11 ие демодуляционных искажений и повышение точности восстановления аналогового сигнала,На фиг, 1 приведена функциональная схема устройства для реализацииспособа восстановления днскретизироваппых по времени аналоговых сигналов, на фиг. 2 - временные диаграммыработы предлагаемого устройства,Способ восстановления дискретизированных по времени аналоговых сигналов, представленных в виде последовательности импульсов длительностью 1 , с периодом повторения Т и коэфф 1 изиептом модуляции пз, включает усиление входного сигнала, формирование и дополнительн 1 гх последовательностей импульсов, коэффициент модуляции, период повторения и середины импульсов в которых совпадают с коз.Япциентом модуляции, периодом повтс 1 рен 1 и и серединами соответствующих импульсов исходной последовательност 11, а амплитуды 11. и длптез 1 ьнос 1импульсов соответствующих допол.штельных последовательностей выб 11 ани из услоззия 1 л.Ц я: и 1 с 11 = О, 1 с = 12 и,1:1суммирование соответстззующих импульсов дополнительных последовательностей и низкочастотную фпльтраци 1 о результата суммирования. Устройство для осуществления пред 40лагаемого способа содержит усилитель1 с программируемым усилением, инвертор-повторитель 2, двухпозиционпый аналоговый переключатель 3,45фильтр 4 нижних частот, и синхронныйблок 5 управления, при этом входусилителя 1 соединен с входной шиной,а выход - с входом инвертора-повторителя 2, вход и выход которого соединены с входами двухпозиционногоаналогового переключателя 3, выходкоторого соединен с фильтром 4 нижних частот, выход которого соединенс выходной шиной, а выходы синхронного блока 5 управления соединены ссоответствующими управляющими входа-ми усил 11 тез 1 я 1 идвухпозиционного аналогового пе 1 еключателя 3,Усилитель 1 с управляем 11 м коэффициентом усиления может быть выполнен на операционном усилителе постоянного тока, цепь обратной связи которого состоит из набора резисторов, подключенных к усилителю при пОмОщи ключей, управляемых выходными сигналами синхронного блока 5 управления.Длительности импульсов отдельных дополнительных последовательностей выбираются исходя из удобства их формирования, например кратными между собой, при выполнении условия с.-с1Способ восстановления дискретизированных по времени аналоговых сигналов основан на следующих предпосылках.Для исходного сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией (ЛИМ), снимаемого, например, с тензомоста с импульсным питанием, частотный спектр можно представить выражением,и Т - соответственно длительностьи период следования импульсов;т - коэффициент модуляции;Г - частота следования импульсов (Й =, )11 - частота модулирующего (дискретизируемого) сигнала.1Выражение (1) формально записанодля гармонического модулирующего сигнала, но оно справедливо и для сложного модулирующего сигнала, Из спектра сигнала с ЛИМ следует, что из-заширокополосности первичного сообщения к демодуляционным искажениям могут привести составляющие вида 1 сГ,1 с + Р, оказывающиеся в полосе ФНЧ.Таким образом, для исключения рассматриваемых демодуляционных искажений, обусловленных широким спектромпервичного сообщения, необходимо всформированном импульсном сигнале сО, (2) где индексысоответствуют параметрам -ой импульсной последователь 35 ности (первой здесь является исходная последовательность).Условием исключения составляющих вида 2 й 2 Г + Г Ь = 2) является слеЭ40 дующее: ч Б вп 211 - " +1 Т ъ= О,Аналогичные условия можно соста- вить и для других составляющих спектра вида М, И + Р с целью их исключения.Поставленным условиям отвечает система ур"внений вида (2) и (3) и т.д которая в компактной форме для общего случая может быть записана как 50 55 л2 3;зп 1 си -= О, 1 с = 1,2п. :1 (4) АИМ исключить составляющие спектравида (11, 1 Г + Г), где К принимаетзначение от 1 до и. Величина и определя ется максимальной частотой спектра исходного сообщения, когда при Муп составляющие вида (И, И+У) не выпадают вполосу ФНЧ и це приводят к демодуля -ционным искажениям. При условии, чтовсе последовательности импульсов имеют одинаковые начальные фазы, равные 1 Онулю, составляющие спектров каждойпоследовательности на одинаковыхчастотах имеют и одинаковые начальные фазы, равные нулю,Для таких условий нетрудно подобрать параметры (амплитуды и длительности дополнительных импульсных последовательностей), при которых составляющие вида ай, И + Р из спектрапреобразованного сигнала исключаются.В частности, для исключения составляющих Г, й + ГЬ = 1) необходимо чтобы составляющие с частотамиГ .+ Г спектра каждой из и импульс ных последовательностей взаимно поглощались. Это условие с использованием выражения (1) для каждой из и импульсных последоватеЛьностей принимает следующий вид: По этой формуле вычисляются амплитуды импульсов дополнительных последовательностей, а число этих последовательностей выбирается исходя из требуемого числа исключаемых из спектра гармоник. Просуммировав вновь сформированные импульсные сигналы на выходе фильтра нижних частот можно восстановить исходный аналоговый сигнал с минимальными демодуляционньы искажениями и высокой точностью,Устройство для реализации способа восстановления дискретизированныхпо времени аналоговых сигналов работает следующим образом.Синхронный блок 5 управлениявырабатывает сигналы управления синхронно с импульсами дискретизированного по времени аналогового сигнала.Указанные сигналы управления воздействуют на усилитель 1 с программируемым усилением, подключая в цепь егообратной связи через управляемыеключи различнЫе резисторы, величиныкоторых определяются при изготовлении устройства для конкретных обрабатываемых сигналов, Однако такойусилитель обеспечивает программируемый коэффициент усиления только одного знака (в данном случае отрицательного), Для полкчения коэффициента усиления другого знака к его выходу подключен ицвертор-повторитель2 сигнала.Дополнительные последовательности импульсов требуемой структурыформируются цз входных импульсовдискретизировацного по времени аналогового сигнала на аналоговом входедвухпозиционного переключателя 3,управляемого от синхронного блока 5управления, При этом к входу фильтра 4 нижних частот подключается спомощью переключателя 3 либо выходной сигнал усилителя 1 с программируемым усилением, либо тот же сигнал, прошедший через инвертор-повторитель 2 сигналаВ результате навходе фильтра 4 обеспечивается формирование суммы последовательностейимпульсов требуемых длительностейи амплитуд с учетом полярности(зцака) .Предлагаемое устройство, благодаря возможности программирования,является достаточно универсальным илегко перестраивается под различныеструктуры обрабатываемого сигнала.Таким образом, формирование дополнительных последовательностей импульсов позволяет исключить из спектра сигнала исходной последовательности импульсов наперед заданные гармоц 1 ки и спектральные зоны вокруг цих, что и приводит к ослаблению демодуляционпых искажений и повышению точности восстановления аналогового сигнала, 1(роме того, поскольку реальные импульсы, образующие ЛК 1, име 1 от конечнуо длительность и фактически каждый из цих вкл 1 очает в свой состав, по крайней мере, больше чем один отсчет. то, используя предлагаемый способ, можно снизить частоту дискретизации исходной модулированной последовательности, что в свою очередь позволяет увеличивать число каналов в многоканальных системах передачи и обработки аналоговых сигпалов,Фор 11 ула изобретения1. Способ восстановления дискретизнроваццых по времени аналоговых сигналов, представленных в виде последовательности импульсов длительностьос периодом повторения Т и коэффициентом модуляции гт, 1;кл 1 очающи 1 Усиление входного сигнала и цизкочастотцу 1 о дильтрац 1 цо, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с цельо ослабления демодуяциоцн 1 х искажений и1 овышения точности восстановленияаналогового сигнала, заменяют исходцую последовательность импульсов мДополнительными последовательностями ймпульсов, суммиру 1 от их и подвергают низкочастотной фильтрации, причем коэффициент модуляции, периодповторения и середины импульсов дополнительных последовательностейсовпадают с коэффициентом модуляции, 1 Опериодом повторения и серединами соответствующих импульсов исходнойпоследовательности, а ампдитуды Ои длительностиимпульсОВ соот 1ветствующих дополнительных последовательностей выбирают из условияК =1,2202. Устройство для восстановлениядискретизированных по времени ацалоговьгх сигналов, содержащее усилитель и фильтр нижних частот, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в негодополнителыО ВВедено синхронныйблок управления, инвертор-повторитель сигналов и двухпозиционный аналоговый переключатель, при этом выход усилителя соединен с входом инвертора-повторителя сигналов, вход 30и выход которого соединены с входамидвухпозициоццого аналогового переключателя, выход которого соединенс фильтром нижних частот, а выходысинхронного блока управления соединены с соответствующими управляющимивходами усилителя и двухпозиционцогоацапогового переключателя,1231597 и Составитель Е.БорзовТехред И.Попович Корректор Е.Рошко Редактор Т.Парфено аказ 26605 Тираж 816Государственногелам изобретенийсква, Ж, Рауш 113035 пре Производственно-полиграфич 11 Подписноекомитета СССРи открытийкая наб., д, 4/5 ятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4