Устройство для измерения средней мощности сигналов в каналах и трактах систем связи Советский патент 1984 года по МПК G01R21/00 

Изобретение относится к измерительной технике электросвязи и может быть использовано при измерени средней мощности случайных или детер нированных сигналов, в частности для определения загрузки каналов и трактов высокочастотных систем связи. Известно устройство для измерения средней мощности огибающей узкополос ного процесса, содержащее квадратичный детектор, выход которого через преобразователь напряжения в частоту и вентиль, к входу которого подключен временной селектор, соединен со счетчиком результата Г 13. Недостатком этого устройства является низкий динамический диапазо анализируемых процессов, ограниченны возможностями квадратичного детектор Наиболее близким к предлагаемому по технической Сущности является устройство для измерения средней мощности огибающей узкополосного про цесса, содержащее квадратичный детек тор, выход которого через преобразователь напряжения в частоту и вентил к вторым входам которых подключен выход временного селектора, соединен с элементами ИЛИ, выходы которых подключены к разрядным входам счетчика результата, а управляющие входы вентилей и аналоговых ключей соединены с выходами элементов И, выходы которых соединены непосредственно и через инверторы с выходами пороговых схем, входы которых соединены с выхо дами последовательно соединенных усилителей, а выходы и вход первого усилителя соединены через аналоговые ключи со.входом-квадратичного детек.тора. В известном устройстве для любого мгновенного значения в .пределах динамического диапазона имеется некоторый усилитель, напряжение на выходе которого приводит к срабатыванию пороговой схемы, в то время как пороговая схема, подключенная к его выходу,, не срабатывает. При указанных условиях по командам пороговых схем, поступающих непосредственно и через инвертор на элемент И, последний срабатывает и вьщает команду на аналоговый ключ и вентиль, при этом соединяется выход усилителя со входом квадратора а вентиль открывается, обеспечивая прохождение частотно-модулированных импульсов сигналов на соответствующий разряд счетчика 23. Недостатком известного устройства является низкая помехоустойчивость при измерении средней мощности сигналов с помехой, обусловленная тем, что прямой и обратный переход с диапазона на диапазон происходит при одних и тех же условиях, когда уровни сигналов на входах пороговых схем близки к их порогам срабатывания и наличие даже небольших помех в данном случае приводит к многократным прямым и обратным переключениям устройства, а частота переключений ограничена лишь быстродействием переключающих ; компонентов устройства. Это приводит к резкому увеличению коммутационной погрешности. В случае же измере-ния случайных сигналов с большими дисперсиями, например, группового сигнала, высокочастотных систем уплотнения неустойчивость работы известного устройства увеличивается. Вызвано это тем, что групповой сигнал имеет частые кратковременные изменения уровня (выбросы), приводящие к сбоям устройства, то есть к ошибочным переключениям нескольких усилителей, при этом дополнительно снижается точность. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости измерения средней мощности сигналов в групповых трактах высокочастотных систем передачи. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения средней мощности сигналов в каналах и трактах систем связи, содержащее квадратичный детектор, вход которого соединен с выходом первого и второго аналоговых ключей, сигнальные входы которых соединены соответственно с выходом и входом усилителя, к входу которого подключен также вход порогового блока, а выход интегрирующего аналого-цифрового преобразователя является выходом устройства и элемент И, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости измерения, в него введены счетчик, триггер, одновибратор, элемент И, инвертор, генератор тактовых импульсугв и управляемый аттенюатор, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к счетному входу счетчика, вход сброса которого соединен с выходом порогового блока и установочным входом триггера, под- . ключенНого входом к выходу старшего разряда счетчика, а выходом - к импульсному входу одновибратора и первому входу элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу одновибратора, а выход элемента И соединен непосредственно с управ ляющим входом первого аналогового ключа, и через инвертор, с управляющими входами второго аналогового ключа и управляемого аттенюатора, сиг нальный вход которого подключен к выходу квадратичного детектора, а выход - к входу интегрирующего аналого-цифрового преобразователя. На чертеже представлена блоксхема предлагаемого устройства. Устройство содержит усилитель 1, первый 2 и второй 3 аналоговые ключи квадратичный детектор 4, управляемый аттенюатор 5. интегрирующий аналогоцифровой преобразователь 6, пороговый блок 7, генератор 8 , генератор тактовых импульсов, счетчик 9, триггер 10, одновибратор 11, элемент И 12 и инвертор 13 Входом устройства является параллельное соединение входов vcилитeля 1, второго аналогового ключа 3 и порогового блока 7. Выход усилителя i подключен к сигнальному входу-первого аналогового ключа 2, а выходы первого 2 и второго 3 аналоговых ключей соединены со входом квадратичного детектора 4, выход которого, через управляемый аттенюатор 5, подключен к входу интегрирующего аналого-цифрового преобразователя 6. Счетный вход счетчика 9 соединен с выходом гене;ратора 8 тактовых импульсов, а вход сброса счетчика 9 - с выходом порогового блока 7 и установочным входом триггера 10, вход сброса которого соединен с выходом старшего разряда счетчика 9. Прямой выход триггера 10 соединен с импульсным входом одновибратора 11 и первым входом элемента И 12,второй вход которого подключен к инверсному выходу одновибратора 11. Выход элемента И 12 соединен непосредственно с управляющим входом первого аналого|в6го ключа 2 и через инвертор 13с управляющими входами аналогового ключа 3 и управляемого аттенюатора 5. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии при отсут ствии сигнала на входе устройству либо, если мгновенное значение сигнала не превьшает порога срабатывания пороговой схемы, сигнал, 10 34 воздействуниций на вход сброса- (Rвход) счетчика 9 и установочный вход (S-вход)триггера 10 на выходе порогового блока 7 отсутствует, при этом счетчик 9 производит непрерывный счет импульсов, поступающих от генератора 8.тактовых импульсов, и на выходе счетчика 9 появляются импульсы, устанавливающие и подтверждающие по R-входу нулевое состояние триггера 10, которое устанавливает на выходе эле- мента И 12 единичное, а на выходе инвертора 13 - нулевое состояние, которые в свою очередь открывают аналоговый ключ 2 и закрывают аналоговый ключ 3, а также устанавливают в аттенюаторе 5 выбранный коэффициент деления. Сигнал, усиленный до уровня, соответствующего динамическому диапазону квадратичного детектора 4, поступает на его вход, а для ,обеспечения правильности результата аттенюатора 5 обеспечивается компенсация коэффициента усиления усилителя 1. При этом коэффициент деления управляемого аттенюатора должен составлять п k , где k - коэффициент усиления усилителя. Например, при коэффициенте усиления к 3,16 коэффициент деления аттенюатора должен быть п 10. I Если на вход усилителя поступает случайный или детерминированный сигнал, превышающий порог срабатывания порогового блока 7, то, на время превышения мгновенными значениями порога срабатывания, на выходе порогового блока 7 существуют импульсы положительной полярности, устанавливающие счетчик 9 в нулевое, а триггер 10 в единичное состояния. Положительный перепад с выхода, триггера 10 запускает одновибратор 11 и логическая единица появляется также на входе элемента И 12, на-другом входе которого в этот же момент возникает сигнал логического нуля на время длительности импульса одновибратора 11, который.по-прежнему удерживает на выходе элемента И 12 сигнал логической единицы. Если за время импульса одновибратора 11, на входе устройства амплитуда сигнала уменьщилась и не превышает порога сраба- тывания порогового блока 7, то счетчик 9 успевает заполняться тактовыми импульсами и произвести сброс триггера 10 в нулевое состояние раньше, чем закончится импульс одновибратора 11, что по-прежнему обуславливает единичное состояние на выходе элемента И 12. Таким образом, устройство с точки зрения переключения усилителя 1 не чувствует кратковременных превышений сигналом порога срабатывания порогового блока 7. При этом сигнал на вход квадратичного.детек- . тора 4 подается через открытый аналоговый ключ 3, а управляемый аттенюатор 5 передает сигнал без деления на вход ин тегрирующего аналого-цифрового преобра зователя 6. Если же на входе устройства действует сигнал, превышающий порог срабатывания блока 7, .то импульсы с выхода порогового блока 7 устанавливают триггер 10 в состояние логической единицы, а счетчик 9 - в нулевое состояние и будут постоянно возвращать его в это состояние, не позволяя счетчику 9 перевести старший разряд в единицу. При попадании сигнала на R-входе счетчика 9 и S-входе триггера 10 на время более, чем время задержки счетчиком 9 появления единицы в его старшем разрядеj опреде ляемой периодом тактовых импульсов и коэффициентом пересчета счетчика 9j сигнал с выхода счетчика сбрасывает триггер 10, и этот сигнал через элемент И 12 и инвертор 13 возвращает состояние аналоговых ключей 2 и 3 и управляемого аттенюатора 5 в исход ное состояние (ключ 2 замкнут, ключ 3 разомкнут), при котором сигнал на вход квадратичного детектора 4 поступает с выхода усилителя 1 и, пр терпевая деление аттенюатором 5, поступает на вход интегрирующего аналогоцифрового преобразователя 6. Последний может быть вьшолнен с промежуточным преобразованием как в частоту, так и в интервал времени, в любом случае в счетчик аналого-цифрового преобра зователя 6 записывается количество импульсов, пропорциональное среднему значению мощности сигнала на входе за интервал усреднения. Значение средней можности за интервал усреднения интегрирующего аналого-цифрового преобразования в виде цифрового кода может поступать на регистрирующее устройство (не показано) где, при необходимости, производится обработка результата измерения. Введение задержки на прямое и обратное переключения на время, которое определяется параметрами измеряемого сигнала, выгодно отличает предлагаемое устройство от существукицих,в том числе и от известного, позволяет функционально решить задачу однократного переключения через интервал задержки при изменении уровня сигнала и не производить переключения в случае кратковременных выбросов и перерывов сигнала. В результате обеспечивается устойчивая работа устройства и расширяется область его применения, в том числе и для измерения средней мощности случайных сигналов с большими дисперсиями и подверженных импульсным помехам, например группового сигнала в трактах и каналах высокочастотных систем передачи. Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерений в отсутствии специфических требований к динамическому диапазону. Это дает возможность разбить динамический диапазон на диапазоны с перекрытием, и Ьроизводить измерения только в верхней части каждого диапазона.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ СИГНАЛОВ В КАНАЛАХ И ТРАКТАХ СИСТЕМ СВЯЗИ, содержащее квадратичный детектор, вход которого соединен с выходом первого и второго аналоговых ключей, сигнальные входы которых соединены соответственно с выходом и входом усилителя, к входу которого подключен также вход порогового блока, a выход интегрирующего аналого-цифрового преобразователя является выходом устройства и элемент И, о т л и ч a ю е с я, .тем, что, с целью повышения помехоустойчивости измерения, в него введены счетчик, триггер, одновибратор, элемент И, инвертор, генератор тактовых импульсов и управляемый аттенюатор, .причем выход генератора тактовых I импульсов подключен к счетному входу счетчика, вход сброса которого соединен с выходом порогового блока и установочным входом триггера,, подключенного входом к выходу старшего разряда счетчика, a выходом - к импульсному входу одновибратора и первому входу элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу одновибратора, a выход элемента И соединен непосредственно с управ (Л ляющим входом первого аналогового ключа и, через инвертор, с управляющими входами второго аналогового ключа и управляемого аттенюатора, сигнальный вход которого подключен к выходу квадратичного детектора, a выход - к входу интегрирующего аналого-цифрового преобразоватесо ел о ро ля. Од

rt //. ft ,

г

JL