Цифровой вольтметр

% (1),/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ВТОР 21) 4464489/24 22) 22.0788(5 (5 ЦИФ Изо ретение относит к ради гражданс комсомол (72) В,А С.Р.Теме (53) 621 (56) Мир ния, - М 185, рис ИЕ ИЗОБР МУ СВИДЕТЕЛЬСТ 51) 5 С 01 К 1 /02//Н 0 технике, Цель изобретения - обеспечение измерения шумового напряжения.Цифровой вольтметр содержит входнойблок 1, генератор 2 линейно изменяющегося напряжения, блоки 3 и 4 формирования порога, компаратор 5, блоки 6 и 7сравнения, временной селектор 8,генератор 9 счетных импульсов, счетчик 10импульсов, блок 11 управления, блок12 цифрового отсчета. Измерение мощности шума осуществляется путем измерения суммарной длительности превышения случайным процессом порогго уровня за интервал наблюдения2 ил.Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для измерения напряжения шума в приемнике,Цель изобретения - обеспечение измерения шумового напряжения,На Фиг, 1 представлена структурнаяэлектрическая схема цифрового вольтметра; на фиг,. 2 - эпюры напряжения,поясняющие его работу. 10Цифровой вольтметр содержит входной блок 1, генератор 2 линейно изменяющегося напряжения, первый ивторой блоки 3 и 4 Формирования поро- ,га, компаратор 5, первый 6 и второйблоки сравнения, .временной селектор 8,генератор 9 счетных импульсов, счетчик 10 импульсов, блок 11 управленияи блок 12 цифрового отсчета,ЦиФровой вольтметр работает следующим образом.Уровень шума на выходе усилителянизких частот (УНЧ) приемника (непоказан) определяется спектральнойплотностью шума на его первых каскадах и шириной полосы пропускания. ЯР ) усилителя промежу,очной частоты (УПЧ). Для разных типов. приемников амплитудно-модулированных (АИ)сигналов детекторы огибающей при воздействии на них квазигармоническогошума могут быть линейными и квадратичными, В зависимости от этого процесс на выходе детектора огибающейраспределен соответственно либо по 35закону Релея, либо имеет экспоненциальное распределение.Как известно, для приемников ДВ-,СВ- и КВ-диапазонов волн полоса пропускания (йР) УНЧ соизмерима с 40ЙРпр(где ЛР пр - полоса пропусканияУПЧ), йирина спектра огибающей д 1 ,также будет соизмерима с йРн. ВУНЧ происходит только центрирование 45процесса с выхода детектора огибающей. Для приемников метрового диапазона волн справедливы соотношенияЙРпРн ддРнч В таком50случае в УНЧ происходит нормализацияпроцесса на выходе детектора огибающей и процесс на выходе УНЧ приемника имеет нормальный закон распределения, 55Измерение мощности шума осуществляется путем измерения суммарнойдлительнбсти С превышения случайным пооцессом порогового уровня за интер. вал наблюдения Т. Алгоритм измерения мощности шума получен на основе следующего теоретического положенияОО6 = т-а 1; (1)Т" 1 1Сгде 7 - средняя длительность положительных выбросов; И(С,Т) - среднее число положительныхвыбросов за интервал наблюдения Т;С - пороговый уровень; .И - плотность вероятности процесса на выходе УНЧ приемника.В выражении (2) плотность вероятности Ю процесса на выходе УНЧ приемника определяется следующим образом:н+6ш 2ы( ) =е ю ю(3)ш1+ 26 ш И( ) =ехр (-) (4)7 г 26 2ш Ш1М ) = = ехр (-)(5)з 6,12 Т 22 где (с) - процесс на выходе УНЧ приемника при условии, что детектор огибающей является линейным;- процесс на выходе УНЧ приемника при условии, что детектор огибающей является квадратичным;(с) - процесс на выходе УНЧзприемника при условии й 1ЬГнн ,Подставляя выражения (3)-(5) в вы ражение (2), получим соответственно алгоритмы оценки мощности шума приемников по измерению суммарной длительности д превышения случайным процес..Есом порогового уровня за интервал наблюдения:Л (с + )-2= ехр (- ) (6)Т 26 ш3с= ехр (-- 1)Т 271 )Ш73431 50 55 5 15Как видно из выражений (6) и (8),лхИзмеряемая величинапропорциоТнальна 6, Таким образом, измеряя л,1 фможно измерить величину 6 ,1 ЩФ,Напряжение шумов при отсутствии полезного сигнала с выхода УНЧ приемника поступает через входной блок 1 (фиг.2 а) на компаратор 5. В момент повышения уровня шума порогового уровня С на выходе компаратора 5 появляются импульсы (фиг,26), длительность которых соответствует длительности положительных выбросов, Пороговый уровень С, устанавливается ,первым блоком 3 формирования порога по сигналу с блока 11 управленияИмпульсы с компаратора 5 поступают на временный селектор 8, На него кроме счетных импульсов (фиг.2 а), поступают сигналы, формирующие длительность периода наблюдения, Принцип формирования периода наблюдения поясняется фиг.2 г. Генератор 2 вырабатывает линейно изменяющееся напря-. жение, которое сравнивается с пороговым уровнем С . Этот уровень устанавливается вторым блоком 4 формирования порога по сигналу с блока 11 управления. Одновременно напряжения с генератора 2 сравниваются с нулевым пороговым уровнем.В момент времени т (фиг.2 д) на выходе первого блока 6 сравнения возникает импульс, открывающий временной селектор 8, Второй блок 7 сравнения вырабатывает импульс, закрывающий временной селектор 8 (фиг,2 д). При этом на выходе временного селектора 8 появляются только те импульсы с генератора 9 счетных импульсов (фиг.2 в), которые действуют в течение длительности положительных выбросов с компаратора 5 и ограничены интервалом наблюдения (фиг.2 е), В начале цикла измерения импульс с блока 11 управления сбрасывает счетчик 10 импульсов. Далее импульсы, прошедшие на выход временного селек тора 8, подсчитываются счетчиком 1 О импульсов и индицируются блоком 12 цифрового отсчета. Изменение порогового уровня первого блока 3 формирования порога с выхода блока 11 управления осуществляется с целью переключения диапазона измерения мощности шума на выходе приемника. Выбор порогового уровня в первомблоке 3 формирования порога осуществляется следующим образом. Строится 5 зависимостьГ(6) при различТных пороговых уровнях, При построенииэтой зависимости начальный пороговыйуровень устанавливается таким образом, чтобы вероятность пребыванияслучайного процесса над этим уровнембыла равна или близка к единице, Дляплотностей вероятности, представленной выражением (3), начальный пороговый уровень устанавливается равнымсреднему значению процесса на выходедетектора огибающей, взятому с обратным знаком, При начальном пороговомуровне по известной 6 находим значелШ20 С -ние , От этого значения аппроксиТ(,мируем зависимость= 2(6 ) куТ фсочно-линейной функции так, чтобыпогрешность, определяющаяся разницейльзначениймежду аппроксимирующейТи исходной функциями, не превышала10 ь. При такой аппроксимации для любых значений 6 шкала измерительногоприбора может считаться линейной спогрешностью не более 10, При переЬусечении зависимости= 2(6 ) сТаппроксимирующей функцией устанавли вается новый порог в соответствии стем, чтобы вероятность пребыванияслучайного процесса над этим уровнембыла близка к единице,Таким образом, можно построитьтакую зависимость для всех возможныхзначений 6, и вь 1 брать пороговый уровень в соответствии с диапазоном измерения значения , , При этом. блоком11 вырабатывается сигнал на установку 45 первым блоком 3 Формирования порогового уровня. Изменение интервала наблюдения Т, осуществляемое блоком 11 за счет изменения порогового уровня второго блока 4 формирования порога, производится в зависимости от типа детектора сигнала в приемнике (квадратичный или линейный) и соотношения полос пропускания йГ, УПЧ и ЛГяц УНЧ. Кроме того, вьбор интервала наблюдения осуществляется, исходя из допустимой величины случайной.,Рединичному измерению ". и следоТвательно,носит случайный характер. Можно показать, что величина случайной погрешности измерения по резуль 1 фг татам единичного измерения . - опТ ределяется отношением6 "(С,О)/Я(С,9) = й(Т),где Я(С,О) - среднее число выбросов на пороговом уровне С; 9= Т ЛЕЭНАд 2- ширина энергетическогоспектра процесса на выходе УНЧ приемника; Ь-(С,6) - дисперсия числа выбросов на пороговом уровне С.формула изобретенияЦифровой вольтметр, содержащий генератор линейно изменяющегося напряжения, генератор счетных импульсов, блок управления, последовательно соединенные входной блок, входкоторого является входом цифровоговольтметра переменного тока, компаратор, временной селектор, второйвход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, счетчикимпульсов, тактовый вход которогосоединен с первым выходом блока управления, и блок цифрового отсчета,о т л и ч а ю щ и й с я тем, чтос целью обеспецения измерения шумового напряжения, введены первый блокформирования порога, выход которогоподключен к второму входу компаратора, первый блок сравнения, первыйвход и выход которого соединены соответственно с выходом генераторалинейно изменяющегося напряженияи вторым входом временного селектора,второй блок сравнения, первый входи выход которого соединены соответственно с выходом генератора линейноизменяющегося напряжения и третьим 25 входом временного селектора, второйблок формирования порога, выход ко"торого соединен с вторым входом первого блока сравнения, второй входвторого блока сравнения соединен с 30 общей шиной, второй и третий выходыблока управления соединены соответственно с входами первого и второгоблоков формирования порога.с е ю е тт Подпис ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. нгоро Гагарина, 101 Заказ 16 ч 2 Ти ВНИИПИ Государственног 113035