Устройство автоматической установки калиброванных уровней сигнала Советский патент 1987 года по МПК G01R21/00 

1

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к аттенюаторам высокочастотного сигнала, и может быть использовано в аппаратуре автоматического контроля радиоэлектронного оборудования, в частности, При контроле чувствительности радиоприемных устройств.

Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение динамического диапазона установки калиброванных уровней сигнала.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства автоматической установки калиброванных уровней сигнала; на фиг.2 - структурная электрическая схема блока управления ,

Устройство автоматической установки калиброванных уровней сигнала содержит источник 1 сигнала, последовательно соединенные управляемый атте- шратор и п-1 дополнительных управляемых аттенюаторов 2, двухканальный переключатель 3 сигнала, блок 4 управления, измерительный преобразователь 5 сигнала, первый двухканальный коммутатор 6, второй двухканальный коммутатор 7, блок 8 сравнения, (п-1) дополнительных двухканальных коммутаторов 9, цифроаналоговый преобразователь и (п-1) дополнительных цифроаналоговых преобразователей 10, (2п-1) канальных коммутаторов П, сумматор 12, регистр 13 сдвига, регистр 14 памяти, блок 15 деления и (п-1) блоков 16 памяти.

Блок 4 содержит счетчик 17 импульсов , счетчик 18 шага программы, ключ 19, первый дешифратор 20, элемент ИЛИ 21, блок 22 задержки, блок 23 хранения программы, генератор 24 опорной частоты, регистр 25 команд, коммутатор 26 и второй дешифратор 27

Работа устройства автоматической установки калиброванных уровней сигнала происходит за несколько этапов следующим образом.

На первом этапе осуществляется установка начального уровня сигнала источника 1. Выходной сигнал источника 1 через управляемые аттенюаторы 2 поступает на вход двухканального переключателя 3. После подачи на первый вход блока 4 команды Пуск блок 4 вырабатывает управляющие команды, по которым выход последнего управляемого аттенюатора 2 через двухканаль22

ный переключатель 3 соединяется с измерительным преобразователем 5, его выход через первый двухканальный коммутатор 6 и первый вход второго двухканального коммутатора 7 соединяется с первым входом блока 8, (п-1) дополнительные коммутаторы 9 подключают входы второго и последующих цифроаналоговых преобразователей 10 к своим

вторым -входам, при этом по управляющей цепи с блока 4 через (2п-1)-канальный коммутатор 11 и третий и последующие двухканальные коммутаторы 9 на входы второго и последующих цифроаналоговых преобразователей 10 поступает цифровой код, соответствующий минимальному ослаблению второго и последующих управляемых аттенюаторов 2, при этом их ослабление устанавливается минимальным. Этот цифровой код сохраняется в цифроаналоговых преобразователях 10 до следующего обращения к ним. После этого по команде, поступающей с блока 4, (2п-1)-канальный

коммутатор 11 подключает выход сумматора 12 к входу первого цифроаналого- вого преобразователя 10. Преобраз.о- ванный измерительным преобразователем 5 выходной сигнал источника 1 через

первый и второй двухканальные коммутаторы 6 и 7 в виде цифрового кода поступает на первый вход блока 8, при этом на ее второй вход с блока 4 поступает цифровой код, соответствуюЩий начальному (опорному) уровню сигнала, относительно которого вводится ослабление управляемых аттенюаторов 2 по программе, хранящейся в блоке 4. Установка заданного начального

уровйя сигнала производится с помощью регистра 13 и сумматора 12 методом поразрядного уравновешивания За несколько циклов. Их число равно разрядности первого цифроаналогового

преобразователя 10 и определяется программой, хранящейся в блоке 4.

Перед началом управления ослаблением первого управляемого аттенюатоpa 2 блок 4 заносит в старший разряд регистра 13 по его входу информацию 1 и .устанавливает в исходное полоение внутренние регистры сумматора 12 по его.третьему входу. Затем на

сумматор 12 по входу управления поается команда на суммирование соержимого регистра 13 с содержимым нутреннего регистра сумматора 12. игнал, поступающий на первый вход

313

сумматора 12 с выхода блока 8, определяет знак числа, поступающего с регистра 13. Входы блока 8 подключены таким образом, чтобы при нулевом коде, подаваемом на цифроаналоговый преобразователь 10, на первом входе сумматора 12 присутствовал знак +. В результате действия команды суммирования в выходном регистре сумматора 12 запишется число с единицей в старшем разряде. Затем с блока 4 следует команда на занесение информации с выходного регистра сумматора 12 в первый цифроаналоговый преобразователь 10, что приведет к уменьшению уровня сигнала на выходе управляемого аттенюатора 2 (увеличение ослабления первой секции). Это приведет к изменению знака на выходе блок 8. Затем с блока 4 на регистр 13 поступает команда на сдвиг информации в сторону младших разрядов и вновь последовательно поступают команды на суммирование информации в сумматоре 12 и занесение ее в первый цифроаналоговый преобразователь 10. Уменьшенное вдвое число с регистра 13 алгебраически складьшается с числом,хранящимся в сумматоре 12. Этот процесс далее циклически повторяется. При этом значение кода, записываемого в первый цифроаналоговый преобразователь 10; приближается к тому, при котором обеспечивается равенство устанавливаемого опорного уровня сигнала заданному в блоке 4. По окончании установки начального уровня сигнала цифровая информация об этом уровне хранится в первом цифроаналоговом пр образователе 10 в течение всего времени последующей работы устройства автоматической установки калиброванных уровней сигнала.

При калибровке ослаблений второго и последующих управляющих аттенюаторов каждьш из последних калибруется на несколько значений ослабления таким образом, чтобы выбор различных сочетаний этих значений ослабления позволил перекрыть весь заданный диапазон уровней сигнала с необходимой дискретностью.Ввиду использования одного и того же алгоритма калибровки ослабления рассматривается процесс калибровки, например, второго управляемого аттенюатора 2 на одно значение ослабления.

24

По команде, поступающей из блока 4, первый двухканальный коммутатор 6 подключает выход измерительного преобразователя 5 к входу регистра 14. Информация о начальном (опорном) уровне сигнала заносится в регистр 14 путем подачи на него со ответству- ющей команды из блока 4.

Для установки требуемого по программе ослабления второго управляемого аттенюатора 2 выход измерительного преобразователя 5 через первый двухканальный коммутатор 6 по команде подключается к второму входу блока 15, а выход сумматора 12 через

(2п-1)-канальный коммутатор 11 и третий двухканальньй коммутатор 9 - к входу второго цифроаналогового преобразователя 10. Занесенная в регистр 14 информация Ъ начальном уровне сигнала и текущее значение информации об уровне сигнала поступают на первый и второй входы блока 15 соответственно. Результат деления с выхода блока 15 через второй двухканальный коммутатор 7 поступает на первый вход блока 8, а на ее второй вход с выхода блока 4 поступает цифровая информация о заданном значении

ослабления второго управляемого аттенюатора 2. Блок 8 вырабатывает сигнал рассогласования, по которому регистр 13 и сумматор 12 аналогично описанному на предыдущем этапе формируют управляющий код, поступающий через (2п-1)-канальный коммутатор 11 и третий двухканальный коммутатор 9 на вход второго цифроаналогового преобразователя 10 для уменьшения рассогласования. По командам, поступающим с блока 4 на третий двухканальный коммутатор 9 и первый блок 16, полученная информация при выставленном значении ослабления второго управляемого аттенюатора 2 с выхода сумматора 12 заносится в первый блок 16, соответствующий второму управляемому аттенюатору 2. Адрес, по которому заносится значение кодов управления вторым цифроаналоговым .преобразователем 10, однозначно определяется программой блока 4 и задается с этого блока.

Аналогично проводится калибровка этого управляемого аттенюатора 2 для других значений ослабления, однако запись кодов второго цифроаналогового преобразователя 10 производится

по другим адресам первого блока 16. Таким образом, по окончании калибровки второго управляемого аттенюатора 2 в соответствующем блоке 16 по заранее заданным адресам заносятся коды для второго цифроаналогового преобразователя 10, обеспечивающие получение заданных значений ослаблений калибруемого второго управляемого аттенюатора 2,

Затем для проведения калибровки ослаблений третьего управляемого аттенюатора 2 на вход второго цифроаналогового преобразователя 1 О подается информация, соответствующая начальному ослаблению второго управляемого аттенюатора 2. Калибровка ослаблений третьего и последующих управляемых аттенюаторов 2 осуществляется поочередно аналогично калибровке второго управляемого аттенюатора 2.

На этапе установки заданного ослабления блок 4 формирует команды

тывание первого слова программы, записанного в блоке 23. Слова программы в блоке 23 записаны последовательно и состоят из двух частей. Первая часть - код временной задержки для 15 последующей команды, вторая часть - код команды, выдаваемой блоком 4 управления на другие блоки устройства автоматической установки калиброванных уровней сигнала. Код временной задержки заносится в счетчик 17, на счетный вход которого поступают через ключ 19 импульсы генератора 24. Импульсы опорной частоты подсчитываются счетчиком 17 импульсов, котоденного числа и числа импульсов, ло- ступающих через ключ 19 с генератора 24, превысит емкость счетдпя третьего и прследущих двухканаль- ных коммутаторов 9, подключающих вы- 25 руй выдает сигнал переполнения в мо- ходы блоков 16 к входам цифроаналого- мент времени, когда сумма ранее вве- вых преобразователей 10, а для двух- канального переключателя 3 - команду, переключающую сигнал на выход устройства автоматической установки калиб- 30 чика17. рованных уровней сигнала. Затем блок 4 последовательно формирует адреса и команды на считывание информации из. блоков 16 и занесение ее в цифроана35

логовые преобразователи 10. После этого на второй вход блока 4 подается команда Останов, по которой прекращается работа устройства автоматической установки калиброванных уров-- ней сигнала. Программирование устанавливаемых значений ослаблений водится к записи в блоке 4 на программоносителе последовательности адресов блоков 16 памяти и уровней ослабСигнал переполнения через элемент ИЛИ 21 поступает на счетный вход счетчика 18 и последний формирует код адреса следующего шага программы. Далее процесс повторяется до считывания последней команды программы, которая возвращает в исходное состояние счетчики 17 и 18. Вторая часть записан- Q ных слов в блоке 23 поступает на регистр 25. Эта часть также разделена на две части. Часть разрядов цифрового когда с регистра 25 через коммутатор 26 поступает по шинам на блолений управляемых аттенюаторов 2 со- 45 устройства автоматической установки калиброванных уровней сигнала в виде цифровой информации, а другая часть дешифруется в первом дешифраторе 20 и в виде команды управления

ответственно.

Блок 4 формирует в определенной последовательности команды в виде одиночных сигналов и в виде цифровых

ки калиброванных уровней сигнала в виде цифровой информации, а другая часть дешифруется в первом дешифраторе 20 и в виде команды управления

ва автоматической установки калиброванных уровней сигнала.

В исходном состоянии счетчики 17

кодов, управляющих работой устройст- 50 соответствующих длительности и уровня поступает на соответствующие блоки устройства автоматической установки калиброванных уровней сигнала. Коммутатор 26 управляется сигналами,пос- и 18 обнулены последней командой про- тупающими с второго дешифратора 27. граммы, исполненной ранее, а ключ 19 При подаче на счетчик 18 команды закрыт сигналом первого дешифратора Останов блок 4 прекращает вырабаты- 20. Для запуска устройства оператор i вать шаги программы, и устройство ав- с помощью органов управления подает томатической установки калиброванных

команду Пуск на элемент ИЛИ 21, которая поступает на счетчик 18 и блок 22 и переводит счетчик 18 из нулевого в первое положение. Двоичный код первого шага программы, выработанный счетчиком шага 18, поступает на блок 23. Блок 22 формирует задержанную во времени команду считывания, по которой производится считывание первого слова программы, записанного в блоке 23. Слова программы в блоке 23 записаны последовательно и состоят из двух частей. Первая часть - код временной задержки для последующей команды, вторая часть - код команды, выдаваемой блоком 4 управления на другие блоки устройства автоматической установки калиброванных уровней сигнала. Код временной задержки заносится в счетчик 17, на счетный вход которого поступают через ключ 19 импульсы генератора 24. Импульсы опорной частоты подсчитываются счетчиком 17 импульсов, кото

руй выдает сигнал переполнения в мо- мент времени, когда сумма ранее вве- чика17.

денного числа и числа импульсов, ло- ступающих через ключ 19 с генератора 24, превысит емкость счетруй выдает сигнал переполнения в мо- мент времени, когда сумма ранее вве- чика17.

25 руй выдает сигнал переполнения в мо- мент времени, когда сумма ранее вве- 30 чика17.

35

Сигнал переполнения через элемент ИЛИ 21 поступает на счетный вход счетчика 18 и последний формирует код адреса следующего шага программы. Далее процесс повторяется до считывания последней команды программы, которая возвращает в исходное состояние счетчики 17 и 18. Вторая часть записан- Q ных слов в блоке 23 поступает на регистр 25. Эта часть также разделена на две части. Часть разрядов цифрового когда с регистра 25 через коммутатор 26 поступает по шинам на бло устройства автоматической установ

ки калиброванных уровней сигнала в виде цифровой информации, а другая часть дешифруется в первом дешифраторе 20 и в виде команды управления

7

уровней сигнала сохраняет состояние соответствующее последнему шагу.

Контур автоматического регулирования организован только в режиме калибровки, а в режиме вьщачи калиброванных уровней сигнала его не существует, что позволяет получить высокое быстродействие, определяемое быстродействием управляемых аттенюаторов, в качестве которых могут использоваться быстродействующие полупроводниковые аттенюаторы. Время выставки требуемого уровня сигнала не превьшает 1 мкс. Динамический диапазон устанавливаемых уровней сигнала определяется динамическим диапазоном ослаблений управляемых аттенюаторов и их количеством и не зависит от динамического диапазона измерительного преобразователя сигнала, т.е. существенно повошается.

Число управляемых аттенюаторов определяется диапазоном устанавливаемых уровней выходного сигнала

(2рь„.А,ин Eg(,,x.A,aKt ) и зависит от динамического диапазона измерительного преобразователя сигнала изм.мми -Еизм.макс )

20

п

Е,

+ 1

из«. мак.с

20 Евых . ммн

Возможность использования полупроводниковых аттенюаторов позволяет достичь малых габаритных размеров и массы устройства автоматической установки калиброванных уровней сигнала.

Точность установки калиброванных уровней сигнала сохраняется за счет цифровой автоматической калибровки и запоминания уровней ослабления управляемого аттенюатора.

Формула изобретения

1 .Устройство автоматической установки калиброванных уровней сигнала, содержащее последовательно соединенные источник сигнала и управляемый аттенюатор, управляющий вход которого соединен с выходом -цифроаналогового преобразователя, измерительный преобразователь сигнала, блок сравнения, соединенный выходом с первым входом сумматора, подключенного входом к выходу регистра сдвига, и блок управления, отличающееся тем.

28

что, с целью повышения быстродействия и расширения динамического диапазона установки калиброванных уровней сигнала, введены (п-1) дополнительных управляемых аттенюаторов, включенных последовательно с управляемьпч аттенюатором, (п-1) дополнительных двухка- нальных коммутаторов и (п-1) дополнительных цифроаналоговых преобразователей и (п-1) блоков памяти, при этом выход последнего управляемого аттеню- атора соединен с входом введенного двухканального переключателя, первый выход которого является выходом устройства, а второй - через измерительный преобразователь сигнала подключен к входу введенного первого двухканального коммутатора, выходы которого, первый - непосредственно, а

второй - через введенный регистр памяти, соединены соответственно с первым и вторым входами введенного блока деления, выход которого подключен к первому входу второго введенного

двухканального коммутатора, подключенного вторым входом к второму входу блока деления, а выходом к первому входу блока сравнения, второй вход блока сравнения подсоединен к

выходу задающего кода блока управления, а его выход - к первому входу сумматора, соединенного выходом с входом введенного (2п-1)-канального коммутатора, первый выход которого подсоединен к входу цифроаналогового преобразователя, последующие четные выходы - к первым входам соответствующих дополнительных двухканальных коммутаторов, а последующие нечетные

выходы (2п-1)-канального коммутатора через соответствующие блоки памяти соединены с вторыми входами соответствующих дополнительных (п-)-двух- канальных коммутаторов, а выход каждого дополнительного двухканального коммутатора через соответствующий дополнительный цифроаналоговый преобразователь подключен к управляющему входу соответствующего дополнительного управляемого аттенюатора, при этом выход команды начальной установки блока управления подключен к второму входу регистра сдвига, выход команды установки исходного состояния блока управления соединен с

третьим входом сумматора, управляющие входы двухканального переключателя, измерительного преобразователя сигнала, двухканальных и (2п-1)-ка

9131

нального коммутаторов, регистра памяти, блока деления, блока сравнения, регистра сдвига, сумматора и блоков памяти соединены с выходом управления блока управления, а первый и второй входы блока управления являются соответственно входами команд Пуск и Останов.

2. Устройство по п.1, о т л и - ч а ю щ е тем, что блок управления содержит,-, генератор опорной частоты и пе1звь1й дешифратор, выходы которых подключен, к входам ключа, соединенного рыхЮдбм с первым входом счетчикаимпульсов, блок хранения программы, подключенный первым выходом к первому входу регистра команд, а вторым выходом - к второму входу счет чика импульсов, элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом

210

счетчика импульсов, выход -.с первым входом счетчика шага программы и входом блока задержки, а второй вход является входом для команды Пуск,

при Э.ТОМ второй вход счетчика шага программы соединен с первым выходом коммутатора, его выход подключен к первому входу блока хранения программы, а третий вход является входом для команды Останов, выход блока задержки подключен к вторым входам регистра команд и блока хранения программы и к третьему входу счетчика импульсов, первый выход регистра команд соединен с первым входом коммутатора, второй выход регистра команд - с входом второго дешифратора , соединенного первым выходом с вторьЕМ входом коммутатора, а вторым выходом - с четвертым входом счетчика импульсов.

Ф

Выходы ццсрробои управляющей ин(рормации: г, исходное задающий код t ucppoBoe упррВление 1,начальная установка Фие.2

Составитель М.Кромин Редактор Л.Гратилло Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 2505/38 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и- открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает повьппение .f стродействия и расширение динамич. диапазона установки калиброванных уровней сигнала. Устр-во содержит источник 1 сигнала, последовательно соединенные управляемый аттенюатор и п-1 дополнительных управляемых аттенюаторов 2, двухканальный переключатель 3 сигнала, блок 4 управления, измерительный преобразователь 5 сигнала , двухканальные коммутаторы 6 и 7, блок 8 сравнения, п-1 дополнительных двухканальных коммутаторов 9, ДАЙ и п-1 дополнительных ЦАП 10,