Устройство для определения квадрата амплитуды сигнала Советский патент 1989 года по МПК G01R19/02 

ел

со

N)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в радиотехнике при измерении амплитуды гармонических сигналов на фоне с нестационарным средним значением и является усовершенствованием изобретения по авт. вс. К 1370582.

Цель изобретения - повышение точности определения квадрата амплитуды гармонического сигнала при увеличении степени нелинейности изменяющегося напряжения помехи.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для определения квадрата амплитуды сигналов содержит аттенюаторы 1 и 2, входы которых объединены и соединены с входным зажимом 3, выходы аттенюаторов 1 и 2 соединены с соответствующими входами сумматоров 4, выход которого соединен с первыми входами перемножителей 5 и 6, вьгход перемножителя 5 через интегратор 7 и квадратор 8 соединен с первым входом сумматора 9, второй вход которого через квадратор 10 и интегратор 11 соединен с выходом перемножителя 6, выход генератора 12 сигнала соединен с входом формирователя 13 импульсов, вторым входом перемножителя 6 сигналов и через фазоврав атель 14 с вторым входом перемножителя 5, первый выход формирователя 13 импульсов соединен с управляющим входом управляемого аттенюатора 1 и через элемент 15 задержки с управляющим вчодом управ- ляемого аттенюатора 2, второй вьгход формирователя 13 импульсов соединен с установочными входами интеграторо 7 и 11, выход сумматора 9 соединен с выходным зажимом 16. Формировател 13 импульсов может быть выполнен в виде последовательно соединенных пробразователя 17 формы сигналов и собственно формирователя 18.импульсов, выполненного по схеме распределителя импульсов.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 12 сигнала формирует гармоническое колебание с частотой Ij, которое поступает на вход перемножителя 6 непосредственно, а на вход перемножителя 5 -через фазовращатель 14, повернутое на 90°. В результате, на входы перемножителей 5 и 6 поступают косинусоидальное и

0

5

0

5

0

5

0

5

cинyLoидaльнoe напряжения соответственно, с частотой и (периодом Т). Одновременно сигнал с выхода генератора 12 сигнала через преобразователь 17 формы сигнала поступает на формирователь 18 импульсов. В результате напряжение на первом выходе формирователя 18 импульсов, соответствующее уровню логической 1 на интервале времени (0,5Т-Т) поступает на управляющий вход управляемого аттенюатора 1. Коэффициент передачи управляемого аттенюатора 1 равен единице при управляющем напряжении, равном уровню логической 1 на интервале времени (0,5Т-Т) и коэффициент передачи аттенюатора 1 равен 0,5 при управляющем напряжении, равном уровню логического О на интервалах времени (0-0,5Т) и (Т-2Т). С второго выхода формирователя 18 импульсов управляющее напряжение поступает на установочные входы интеграторов 7 и 11, уровнем логической 1 устанавливая интеграторы 7

и 11 в нулевое состойние в моменты времени t О, подготавливая устройство к очередному циклу измерений.

Кроме того,сигнал с первого выхода формирователя 18 импульсов через. элемент 15 задержки поступает на управляющий вход управляемого аттенюатора 2 в виде последовательности импульсов, аналогичных по форме сигналу, поступающему на управляющий вход аттенюатора 1, но сдвинутых по времени на величину, равную времени задержки элемента 15 задержки, выбираемую равной половине периода исследуемого колебания.

Таким образом, напряжение на выходе элемента 15 задержки, соответс- вующее уровню логической 1 на интервале времени (Т1, 5Т) поступает на управлякщий вход аттенюатора 2. Коэффициент передачи управляемого аттенюатора равен 0,5 при управляющем напряжении, равном уровню логичес- на интервале времени (0-Т) и (1,5Т-2Т), при управляющем напряжении, равном уровню логической 1, коэффициент передачи равен 1 на интервале бремени (Т-1,5Т).

На входной зажим 3 устройства, а следовательно, и на сигнальные входы аттенюаторов 1 и 2 поступает входное напряжение

Ug(t)Ucos(u)t-i;)-fko+k,t-Kkjt% (1) где kfl, k,, kj - параметры помехи; и - амплитуда сигнала; tf - фазовьп сдвиг.

В соответствии с алгоритмом функционирования аттенюатора 1 входной сигнал с весом 0,5 на интервале времени (0-0,5Т) и (Т-2Т) и с весом 1 на интервале времени (0,5Т-Т) посту- пает на один из входов сумматора 4. На второй вход сумматора 4 в соответствии с алгоритмом функционирования аттенюатора 2 поступает входной сигнал с весом 0,5 на интервалах вре- мени (0-Т) и (1,5Т-2Т) и с весом 1 на интервале (Т-1,5Т). Напряжение с выхода сумматора 4, равное сумме входных напряжений сумматора 4, поступает на входы перемножителей 5 и 6. С выхода перемножителей 5 и 6 напряжения, пропорциональные произведению напряжений на их входах с учетом коэффициенттов аттенюаторов 1 и 2, поступают на интеграторы 7 и 11.

Таким образом, на выходе интегра- /гора 7 к концу интервала интегрирования, равного 2Т, напряжение достигает величины

0,5ТiSr

и,(2Т) -:;- -- fu,(t) sinutdt+--J;55

от t,Sr

2Т

06;(t)sinwtdt - J| J Uj, (t)sinutdt.

(2)

o,sr

Подставляя в выражение (2) значение Uj(t) из (1), после преобразований имеют Т

и(2Т) - 5lucos(u.t-4)+ko+k, t +

1 Т sintotdt+-i;-(Ucos(U)t-i)+ko+k, t+

+k,t )sina),5Usini/+kJco-kjT|u)+

+0,3Usim/-k,|w+k T|u} Usintf.(3)

Ha выходе интегратора 11 к моменту времени 2Т напряжение достигает величины

0,5т

и„ (2Т) | JUg, (t)cosu)tdt +

tSr

,()

гт

OS г

+ I Uj(t) -cosuitdt.(4)

Подставляя в выражение (4) значение и g,(t) из (1), после преобразований имеют

2Т

Ui, (2Т) Ucos((f) + о ($т

coscJtdt+ cos(oJt-ir) +

0,iT

,t )coswtdt 0,5Ucos4+

f ki ),5coscf-ki |uj Ucosq. (5)

Напряжения (3) и (5) поступают на входы квадраторов 8 и 10 соответственно, на выходах которых напряжения принимают значения и,(2Т) Uj (2Т) U sin ; (6) и, (2Т) Uj (2Т) U cos lf . (7)

Напряжения (6) и (7) с выходов квадраторов 8 и 10 поступают на входы сумматора 9, напряжение на выходе которого равно сумме сигналов, по- ступакмдих на его входы U9(2T)U,(2T)+U,j, (2T) + -t- U cos t и.(8)

Таким образом, на выходе предлагаемого устройства формируется несмещенная оценка квадрата амплитуды исследуемого гармонического колебания.

Формула изобретения

Устройство для определения квадрата амплитуды сигнала по авт. св. № 1370582, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения квадрата амплитуды гармонических сигналов при увеличении степени нелинейности изменяющегося напряжения помехи, между выходом управляемого аттенюатора и первыми входами перемножителей введен второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом второго управляемого аттенюатора, сигнальный вход которого соединен с входом пе1)вп1Ч управляемого аттенюатора, эломеш задержки, включенный между управляющими входами первого и второго управляемых аттенюаторов.

Изобретение относится к устройствам для определения квадрата амплитуды сигнала. Целью изобретения является повышение точности определения квадрата при наличии помех. Для этого в устройство введены управляемый аттенюатор 2, элемент 15 задержки и сумматор 4. Гармонический сигнал с помехой с зажима 3 через аттенюатор 1 и 2 поступает на входы сумматора 4, с выхода которого он поступает на входы перемножителей 5 и 6, а далее через интеграторы 7 и 11, квадраторы 8 и 10 на входы сумматора 9. Генератор 12 сигнала выдает копию входного сигнала, который, пройдя через фазовращатель 14, поступает на вход перемножителя 5, на входе которого присутствует косинусоида, а на входе перемножителя 6 - синусоида. Изменяя с помощью формирователя 13 импульсов, содержащего преобазователь 17 и формирователь 18, коэффициенты передачи аттенюаторов 1 и 2, а также управляя работой интеграторов 7 и 11 в строгом соответствии с периодом сигнала на зажиме 16, получают квадрат амплитуды сигнала, отфильтрованный от помех. 1 ил.