Устройство стабилизации переменной и постоянной составляющих сигнала

(54)НОЙ И РОИСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ ПЕРЕМЕНОСТОЯННОИ СОСТАВЛЯЮЩИХ СИГНА(57) ретение относится к рад Цель изобретения - повь стабилизации. Устр-во с вляемый аттенюатор 1, сь о- ени точност жит упр ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ П 1 НТ СССР й АВТОРСКОМУ СВИ.(56) Авторское свиУ 1298857, кл. Н 0 щающий сумматор 2, блоки З.и 4 определения максимального и минимальногоуровней сигнала, вычитатели 5 и 7,сумматоры 6 и 14, эл-ты 12 н 23 сравнения, усилитель 13, перемножитель15, блоки выборки и хранения (БВХ)16, 17, 21 и 22 блок 20 деления,одновибраторы 24 и 25. Цель достигается введением удвоителя 8 напряжения, БВХ 9 и 18, перемножителя 10,вычитателя 11, блока 19 деления иодновибратора 26, с помощью которыхосуществляется процесс перестройкикоэф, передачи аттенюатора 1, Этоприводит к установке такого значенияуправляющего напряжения, при которомошибка по размаху становится равнойнулю, а размах выходного сигналазаданной величине. 3 ил.(3) управляющее напряжениеуправляемого аттенюаторана п-м такте работы;коэффициент передачи управляемого аттенюатора;максимальное и минимальное значения выходногосигнала на и-м такте;смещение сигнала, вырабатываемое устройствомна.п-м такте;требуемый динамическийдиапазон выходного сигнала; 50 Изобретение относится я радиотехнике и может быть использовано длястабилизации динамическаго диапазонаи уровня смещения входного непрерыв 5ного сигнала в системах радиолокации,телевидения и автоматики.Цель изобретения - повьппение точности стабилизации,На фиг, 1 приведена структурнаяэлектрическая схема устройства; нафиг. 2 и 3 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.Устройство стабилизации переменнойи постоянной составляющих сигналасодержит управляемый аттенюатор 1,смещающий сумматор 2, блок 3 определения максимального уровня сигналаблок 4 определения минимального уровня сигнала, первьп вычитатель 5, пер авый сумматор 6, второй вычитатель 7,удвоитель 8 напряжения, пятый блок 9выборки и хранения (БВХ), второй перемножитель 10, третий вычитатель 11,первый элемент 12 сравнения, усилитель 13, второй сумматор 14, первьпперемножитель 15, первьп 1 б, второй17 и шестой 18 БВХ, второй 19 и первый 20 блоки деления, третий 21 ичетверты 22 БВХ, второй элемент 23сравнения, первый 24, второй 25 итретий 26 одновибраторы,Работа устройства описываетсяследующими соотношениями: коэффициент запаса;М - требуемый уровень смеще".ния. - коэффициент, определяющий помехоустойчивость устройства.Устройство работает следующим образом,На вход устройства поступает сиг" нал х(С) (фиг, 2 а). Сигнал характеризуется двумя параметрами: размахомЬх= харменс хн мини смещением1а = - -(х + хармс о мин ) фгде х и х - соответственно максимальйое и минимальное значения выходного сигнала х(С) на некоторомзаранее заданном интервале времени Т (на п-м периоде наблюдения входного сигнала), Таким интервалом Тп в зависимости от решаемой иадачи могут быть: длительность телевизионного кадра, длительность строчной развертки, период кругового обзора радиолокационной станции и т,д.Для пояснения работы зададимся величинами стабилизации;Р = 1; М = 1./2 = 1/2.В этом случае устройство решает задачу поддержания динамического диапазона входного сигнала в пределах от 0 до 1.Перед началом работы устройства .в БВХ 9, 22, 18 и 17 иаписываются начальные условия: в БВХ 1 18 - минимальньй уровень управляющего напряжения цми, а БВХ 9 и 22 обнуляются. В результате перед поступлением на вход устройства первого периода сигнала управляемый аттенюатор 1 с гиперболической зависимостью коэффициента усиления К = 1/Цот управляющего напряжения имеет максимальньп коэффициент усиленияКо = Кмакс= 1/Цмин(что в условиях отсутствия априорной информации о характере сигнала х(С) необхс"имо для обеспечения максимальной чувствительности схемы), а смещение на смещающем сумматоре 2 равно нулю Яо= О.Суммарнь сигнал Х Е и с выхода первого сумматора 6 поступает на прямой вход второго вычитателя 7. На инвертирующий вход этого вычитателя поступает сигнал Бп, с выхода второго элемента 23 сравнегпя. В результате, на выходе второго вычитателя 7, коэффициент передачи которого по неин 5 15558Входной сигнал на и-м периоде на- . блюдения через управляемьп аттенюатор 1 и смецаюций сугматор 2 поступает на входы блоков 3 и 4 определения5 максимального и минимального уровней сигналов, на выходах которых к концу заданного временного интервала Ти формируются напряжения Е и 2макс и мин пропорциональные максимальному и мини. 1 О мальному уровням сигнала 2(С) = К, х(г.) + Я , на этом интервале времени (фиг. 2 б в).Индекс и показывает, что результаты измерения относятся к и-му периоду,15 К , - коэффициент передачи управляемого аттенюатора 1 в предшествующий период наблюдения (и); Я, - смещение на смецающем сумматоре 2 в момент (и). Для первого периода вход ного сигнала и = 1 эти значения соответствуют начальным условиям: К,= К Б, = Яо. На выходах первого вычитателя 5 и первого сумматора 6 Формируются напряжения, пропорциональные 25соответственно величинам 62 =Еп,чакс Еп мин и- Еп Еп мак+ Еп минРазностньд сигналЛ Е и поступает на удвоитель напряжения 8 и вход пятого БВХ 9. На выходе второго блока 30 19 деления образуется отношение .сигналов О, /Пп так как 0. находится в шестом БВХ 18 и поступает на вход делимого второго блока 19 деления. Результат операции деления по 35 ступает на второй вход второго пере- множителя 10, где образуется произведение Ь 2 п, Пп/с 1, . При условии гиперболической зависимости К = 1/П произведение Ь 2; П/П, есть 4 Очисло ЬЕ полученное на предыдущем шаге стабилизации, но приведенное к текущему коэффициенту усиления К, Тогда разность, получаемая на третьемвычитателе 11 (2 ЬЕ - ЙЕ, ), есть1 экстраполяция выходного сигнала Е, + на будущий такт работы, которая и берется за основу для вычисления коэффициента усиления К . Эта разность (2 ВЕ- Ь 2, ) поступает на первый элемент 12 сравнения. Здесь осуществляется сравнение требуемого диапазона выходного сигналаЬ = 1, с посту-. пившим сигналом (26 Е - Е 2, ) и формируется ошибка по размаху ; =(2 ЬЕп -ЬЕп, )Этот сигнал через усилитель 13 с коэффициентом усиленияпоступает на устройство обратный связи, образованное вторым сум 18 6матором 14, первым перемножителем 15, первым 16 и вторым 17 БВХ. По окончании интервала Т на управляюций вход устройства подается короткий стробирующий сигнал, по переднегу фронту которого первый одновибратор 24 формирует импульс, на время которого первьп БВХ 16 переходит в режим выборки и запогинает значение сигнала Пп = Н , (1 + Гп), сформировавшегося на выходе перемножителя. Значение управляющего напряжения Пхранится во втором БВХ 17 после окон-чания вычислений на предыдуцем (и)-м периоде. По заднему фронту импульса первого одновибратора 24 Форпаруется импульс третьего одновибратора 26, которым в пятьп БВХ 9 производится запись разности Ь Еп, определенной на и-м такте работы устройства, а в шестом БВХ 18 записывается значение управляюцего напряжения Пп, . По заднему Фронту импульса третьего одновибратора 26 второй одновибратор 25 формирует импульс (Фиг. 3), на время которого в режим выборки переходит второй БВХ 17 и запоминает значение управляюцего напряжения Уп, вычисленное на настояцем периоде и хранящееся в первом БВХ 16. Сигнал Уп с выхода второго БВХ 17 управляет коэффициентом передачи Кп управляемого аттенюатора 1 в соответствии с законом К= 1/оп. В результате в течение (и+1)-го периода наблюдения входного сигнала х(г.) величина коэффициента передачи управляемого аттенюатора 1 определяется результатами измерения максимума и минимума сигнала 2(;) на периоде Тп и введенной добавки, полученной с учетом динамики сигнала между двумя предыдущими измерениями.Процесс перестройки коэффициента передачи управляемого аттенюатора 1 приводит к установке такого значения П, при котором ошибка по размаху становится равной нулю Я = О, а размах выходного сигнала - заданной величине 1.вертируюцему входу равен 1/2, формируется уровень напряжения Е= Х Е//2 - Б, представляющего собой полусуиму максимума и минимума (т,е.величину смецения относительно нуля:середины динамического диапазона) выходного сигнала без учета смеценияЯвычисленного на предыдущем(и)-м такте, и вносимого смещающим 10сумматором 2 сигнала на данном тактеи. Иначе говоря, эта величина представляет собой смецение относительнонуля середины динамического диапазонанесмещенного сигнала на выходе усилителя 1. Сигнал Е поступает на входблока 20 деления, который осуществляет пересчет смецения сигнала, полученного на основании результатов. измерения на и-и периоде при козффициенте усиления Кна коэффициент усиления К , который установлен на(и+1)-м периоде: Ч = Е/1+ Гп) .При поступлении на управляющий входустройства стробирующего,сигнала вмомент окончания интервала Т, полу-ченная с выхода устройства деления,величина, представляюцая собой смещение сигнала у(й) на выходе управляющего аттенюатора 1, пересчитанное 30на новый коэффициент передачи К,записывается в третий БВХ 21. Посигналу с второго одновибратора 25эта величина записывается также вчетвертый БВХ 22 и на втором элементе 35. 23 сравнения сравнивается с заданнойвеличиной смещения середины динамического диапазона,В результате, на выхоце второгоэлемента 23 сравнения формируется 40напряжение 3= 1/2 - Ч,. пропорциональное смещению, которое необходимо дать сигналу, снимаемому с выходауправляемого аттенюатора 1 для того,чтобы середина динамического диапазона выходного сигнала находилась назаданном уровне 1/2 (т.е. чтобы ди"намический диапазон выходного сигналабып заключен в заданных пределах отО до 1). Это смецение и подается на 50второй вход смецающего сумматора 2,Инерционность устройства, понимаемая как число шагов, необходимых дляобработки входного воздействия, зависит от величины коэффициента. При 555 = 1 устройство безынерционно и обрабатывает любое возмущение входногосигнала за один такт. При этом наличие помехи приводит к частым переключениям и не обеспечивает стабильной работы устройства, Следовательно, при= 1 система является незацицен-: ной от воздействия помехи, Уменьшение коэффициента , достигаемое регулировкой коэффициента передачи усилителя 13, снижает влияние помехи, обеспечивая помехозащиценность устройства, но увеличивает инерционность.формула и зо брет енияУстройство стабилизации переменной и постоянной составляющих сигнала, содержащее последовательно соединенные управляемый аттенюатор, вход которого является входом устройства, смещающип сумматор, выход которого является выходом устройства, и соединенные по входам блок определения минимального уровня сигнала и блок определения максимального уровня сигнала, выходы которых соединены соответственно с входом вычитаемого и уменьшаемого первого вычитателя и входами первого сумматора, выход которого соединен с входом уменьшаемого второго вычитателя, соединенные последовательно первый элемент сравнения, инверсный вход которого является входом сигнала задания динамического диапазона стабилизации, усилитель, второй сумматор, другой вход которого является входом сигнала единичного уровня, первый перемножитель, первый блок выборки и хранения (БВХ), управляющий вход которого соединен с выходом первого одновибратора, второй БВХ, управляющий вход которого соединен с выходом второго одновибратора, а выход соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора и другим входом первого перемножителя, соединенные последовательно первый блок деления, входы делимого и делителя которого соединены соответственно, с выходами второго вычитателя и второго сумматора, третий БВХ, управляющий вход которого соединен с выходом первого одновибратора, и четвертый БВХ, управляющий вход которого соединен с выходом второго одновибра" тора, второй элемент сравнения, инверсный вход которого соединен с выходом четвертого БВХ, а прямой вход является входом сигнала задания уровня стабилизации, причем выход второго элемента сравнения соединен с входомпис коеи открытиям при ГКНТ СС 4 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 9 1555818 1 Овычитаемого второго вычитателя и втб соединенные пятый БВХ и второй перерым входом смецающего сумматора, при множитель, включенные межпу выходом этом вход первого одновибратора, яв- первого вычитателя и входом вычитаеляющийся управляющим входом устройст мого третьего вычитателя, второй блок ва, соединен с управляющими входами деления, включенный между выходом блоков определения максимального и второго БВХ и вторым входом второго минимального уровней сигнала, о т- перемножителя, третий одновибратор, л и ч а ю ц е е с я тем, что, с включенный между выходом первого и целью повышения точности стабилизации 10 входом второго опновибраторов, и шесв него введены. последовательно соеди- той БВХ, включеннйй между выходом ненные удвоитель напряжения и третий второго БВХ и входом делимого второго вычитатель, включенные между выходом блока деления, при этом управляющие первого вычитателя и входом первого входы пятого и шестого БВХ подключеэлемента сравнения, последовательно 15 ны к выходу третьего одновибратора.