Устройство сравнения мощности случайных сигналов Советский патент 1992 года по МПК G01R17/00 

Изобретение относится к обработке случайных сигналов и может быть использовано в радиоастрономии, в ра- диосистемах различного назначения,

«а также в других системах, где подлежащая измерению величина сравнивается автоматически с эталонным значением „

Целью изобретения является -повыше- W.c томности работы устройства при сравнении мощности случайных процес; сов и определении характера различий, ее изменений, а так:ке расширение области применения за смет обеспечения

определения характера различий изменения мощности в моменты ее экстремальных значений.

На чертеже представлена функцио-- нальная схема предлагаемого устройства

Устройство содержит п каналов, , в каждый из которых входят последооа- тельно соединенные усилитель 1, квад- ратоо 2, интегратор 3 со Соросом, выход каждого интегратора 3 со сС(. О- сом соединен со входом соответствующего дополнительного элемента 4 памяти,, Выход каждого элемента Ь памяти

J

ел

СП

о

гч

соединен со входом соответствующего инвертора 5 и входом элмента 6 памяти. Выход инвертора 5 и выход элемента 6 памяти каждого канала соеди- нены с соответствующими входами сумматора 7 на два входа о Выход сумматора 7 на два входа каждого канала соединен со входом соответствующего ключа 8, выходы которых соединены с соответствующими входами сумматора .

9 на о входов, Выход сумматора. 9 на п входов соединен с входох фильтра

10 нижних частот, выход которого под- соединен к последовательно соединен- ным разделительной емкости 11, триггеру 12 Шмитта, формирователю 13 импульсов и счетчику 1 импульсов0 Выход генераторов 15 тактовых импульсов, общего для всех каналов, соеди- нен с входом первого элемента 16 задержки и подсоединен к стирающему. входу элементов 6 памяти всех кана- лов0 Выход первого элемента 16 задержки соединен с входом второго элемен- та 17 задержки и соединен с входами, управляющими записью в элементах 6 памяти всех каналов,, Выход второго элемента 17 задержки соединен с входом третьего элемента 18 задержки и соединен со стирающими входами дополнительных элементов k памяти всех каналов. Выход третьего элемента 18 задержки соединен со входом четвер- . того элемента 19 задержки и соединен со входами, управляющими записью в дополнительных1, элементах k памяти всех каналоВо Выход четвертого элемента 1У задержки соединен со входом линии 20 задержки на i выходов, с входами сброса интеграторов 3 всех каналов и счетчика 14 импульсов,, Выходы линии задержки на п выходов соединены с управляющими входами соответствующих ключей 8„ Каждый из каналов также содержит последовательно соединенные дополнительный фильтр 21 нижних частот, блок 22 выделения экстремумов, канальный формирователь 23 импульсов и преобразователь частота - напряже-- ние 2kt выходы преобразователей частота - напряжение 2k подсоединены к входам n-входового блока 25 сравнения выход блока 25 сравнения соединен с входам управления частотой генеоатора 15 тактовых импульсов, сходами управления длительностью импульсов канальных формирователей 23 импульсов и дополнительного формирователя 27 им

s 0 5 0 п дд Q -

5

пульсов и. с. входом порогового блока 26, выход порогового блока 26 соединен с входом дополнительного формирователя 27 импульсов. Выход дополнительного формирователя 27 импульсов соединен с первым входом первого элемента И 28, выход которого соединен с первым входом первого триггера 29, выход которого соединен с первым вхо« дом второго элемента И 30, выход которого соединен со счетным входом первого дополнительного счетчика $ импульсов, выход которого соединен с входом вычислителя 32„ Вход каждого дополнительного фильтра 21 нижних частот соединен с выходом ключей 8 своего канала, выходы канальных формирователей 23 импульсов соединены с соответствующими входами п-входового элемента ИЛИ 33, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И 3, выход которого соединен с первым входом второго триггера 35, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И 36, выход которого соединен со счетным входом второго дополнительного счетчика 37 импульсов Вторые входы первого 28 и, третьего 3 элементов И, а также входы сброса первого 31 и второго 37 дополнительных счетчиков импульсов и тактовый вход вычислителя 32 соединены с выходом четвертого элемента 19 задержкио

Вторые входы первого 29 и второго

35 триггеров соединены с n-м входом линии 20 задержки на п выходов, вторые входы второго 30 и четвертого ;

36 элементов И соединены с выходом формирователя 13 импульсов, а выходы первого 31 и второго 37 дополнительных счетчиков импульсов и счетчика импульсов соединены с соответствующими входами вычислителя 32,

Вычислитель 32 в Простейшем случае может быть выполнен в виде трех,канального самописца, использующего в качестве меток времени тактовые импульсы с генератора 15«

I

Блоки 21-27 могут быть выполнены,

в простейшем случае, например, для анализа сигнала с быстрыми Флуктуационнмми процессами на основа стан- /Дсюшых аналоговых блоков. Так, например, блок 22 выделения экстремумов - на основе компаратора и линии задерж- ки, блок 25 сравнения - на огнове мат- I

рицы п диодов, пропускающей на выход сигнал с большим по величине уровнем напряжения,- требование к формирователю 27 и элементу И 28 - обеспечить длительность выходного импульса, равную периоду тактовой частоты генера- . тора 15 импульсов, он может быть выполнен на основе ждущих мультивибра. торов с управляемой длительностью импульса.о Однако для более общих случа ег; при работе с сигналами, имею. щими более широкий диапазон скорости изменения мощности, целесообразно

10

в сумматорах 7 появляются на выход ключей 8 и далее поступают на вход сумматора 9 на п входов На выходе сумматора 9 на п входов образуется развернутый во времени набор дискре ных сигналов различий изменений мощ ности нестационарных случайных процессов, зафиксированных в сумматора 7о-Этот дискретный набор сигналов поступает на фильтр 10 нижних часто который сглаживает дискретный набор сигналов, выполняя роль интерполпто ра.„На выходе фильтра 10 нижних час

указанные блоки выполнить на их функ- 15 тот образуеУся непрерывный сигнал.

отображающий характер различий иъг, н ения мощности нестационарных случа ных процессов в п каналах. Сигнал с выхода фильтра 10 нижних частот поступает через разделительную емкост 11 На вход триггера 12 Шми.тта. Нп в ходе триггера 12 Шмитта образуется сигнал с крутыми, фронтами и срезами Причем срезы этого сигнала хактериз ют число экстремумов сигнала на вхо разделительной емкости 11. Выход тр гера 1 2 1 митта подсоединен к входу формирователя 13 импульсов по срезу входных импульсов. Таким образом, н выходе формирователя 13 импульсов п являются импульсы, соответствующие срезам импульсного сигнала на и.ыхо;, триггера 12чШмитта.

иональных аналогах на основе цифроой техники по известным схемам.

Устройство работает следующим об- азом

С выходов усилителей 1 каждого канала сигнал поступает на квадраторы 2,Квздрировзнныз напряжения сигналов каждого канала суммируются в интеграторах 3 со сбросом, процесс суммирования в которых начинается после окончания импульса сброса с выхода четвертого элемента 19 заержки. Результат суммирования в интеграторах 3 запоминается соответственно в дополнительных элементах памяти, на которые вначале поступает импульс стирония предшествующего знамения с выхода второго элемента 17 задержки, а затем поступает импульс, управляющий записью с выхода третьего элемента 18 задержки. Предшествующие значения, записанные в дополнительных элементах- памяти, переписываются соответственно в элементы 6 амяти.Для этого на элементы 6 памяти вначале поступает импульс стирания с выхода генератора 15 тактовых импульсов, а затем импульс, .управляющий записью с выхода первого .элемента 16 задержки. Предшествующее значение и инвертированный в инверторе 5 результат последнего интегрирования в интеграторе 3 каждого канала складываются в сумматоре 7о С выходов сумматора 7 каждого канала сигналы поступают соответственно на входы ключей 8о Импульсы на управляющие входы .ключей & поступают с соответствующих выходов линии 2П задержки., на вход ко- ro.-тупл-т .Г.Г.УПЬС с выхода эле мента 19 задср.; ;;1;0 Таким образом. считанные последовательно во времени через интервал t значения сигналов

-

в сумматорах 7 появляются на выходах ключей 8 и далее поступают на входы сумматора 9 на п входов На выходе сумматора 9 на п входов образуется развернутый во времени набор дискретных сигналов различий изменений мощности нестационарных случайных процессов, зафиксированных в сумматорах 7о-Этот дискретный набор сигналов поступает на фильтр 10 нижних частот, который сглаживает дискретный набор сигналов, выполняя роль интерполпто- ра.„На выходе фильтра 10 нижних частот образуеУся непрерывный сигнал.

отображающий характер различий иъг,- н ения мощности нестационарных случайных процессов в п каналах. Сигнал с выхода фильтра 10 нижних частот поступает через разделительную емкость 11 На вход триггера 12 Шми.тта. Нп вы - ходе триггера 12 Шмитта образуется сигнал с крутыми, фронтами и срезами Причем срезы этого сигнала хактеризу- ют число экстремумов сигнала на входе разделительной емкости 11. Выход тру,™-, гера 1 2 1 митта подсоединен к входу формирователя 13 импульсов по срезу входных импульсов. Таким образом, на выходе формирователя 13 импульсов появляются импульсы, соответствующие срезам импульсного сигнала на и.ыхо;, триггера 12чШмитта.

Подсчет этих импульсов осуществля- ет счетчик 1 импульсов, на выходе

которого фиксируется общее число мак- симумоа непрерывного сигнала нп выходе фильтра 10 нижних частот. Число максимумов показывает характер различий изменения мощности- нестационар1- ных случайных : процессов в каналах и используется для обработки в вычислителе 32с,

45

50

выходам ключей 8 каждого канала подсоединены входы дополнительных фильтров 21 нижних частот, которые выделяют огибающую, показывающую изменение мощности в каждом канале„ Этот сигнал поступает на вход блока 22 выделения экстремумов, который выде- ляет участки с наибольшей и наименьшей амплитудой сигнала, а канальные формирователи 23 импульсов, ко входам которых подсосдинеиы пмхеды блз-. 1 оп 22 судепения эхгл , N..,..,I- руют эти участки по длительности,п- ходов ый блок 25 сравнения выделяет участ-v .. 7 1

большей скоростью изменения дг.я чего импульсы t выходо

ки с

МСЯЦНОСТ ...,

канальных формирователей 23 каждого канала поступают на входы преобразо- вателей 24 частота - напряжение, выходы которых соединены с соответствующими входа. n-входового блока 25 сравнения. Нг.г.рлу.юние с выхода п-вхо дового блока сравнения поступает на управляющем вход генератора 15 тактовых импул«:-:- в, выполненного, например, по г:.е..е ГУН, корректируя его тактовую частоту в соответствии с максимальной счоростью изменения уровня сигнала, а также поступает на управляющие входы сз;;зльных формирователей 23 импульсов, корректируя длительность внходных импульсов, поддерживая их равными приблизительно периоду тактовой частоты генератора 15 тактовых импул-осов. Кроме того, напряжение с выхода блока 25 сравнения поступает на вход порогового бло

ка 26, в котором задается порог сра батывания, соответствующий определен - ной скорости изменения уоовня сигнала. С выхода порогового блока 26 сигнал поступает на,вход дополнительного формирователя 27 импульсов, на

-

j

З

управляющий вход которого подается корректирующий длительность выходного импульса сигнал с выхода п-входо- блока 25 сравнения,, К формирователю 27 предъявляются треоозания, 35 аналогичные требованиям к формирователям 23 о Импульсом с выхода дополнительного формирователя 27 импульсов

I открывается первый элемент 28 И, по второму входу которого проходит им- 40 пульс запуска первого триггера 29, который открывает второй элемент 30 И при перзом поступлении импульса с выхода четвертого 19 элемента задержки. При этом сигналы опроса датчиков п каналов, характеризующие различие изменения и соответствующие моменту максимальной скорости изменения уровня сигнала, поступают с выхода формирователя 13 импульсов на вход пер вого дополнительного счетчика 31, ко- торый перед этим обнуляется,,и далее на соответствующий вход вычислителя 32. По окойчании опроса импульсом с п-го выхода линии 20 задержки на л выходов первый триггер 25 сбрасывает - ся в исходное состояние. Импульсы,

характеризующие наличие экстремумов

45

. 50

55

8

, . JQ 15 2025

30

3540-

45

50

55

в соответствующем Ко.;але с выходов канальных формирователей 23 импульсов, поступают на соответствующие входы n-входового элеменха..ШЭД. 33 с выхода которого через третий эле- мент И 3 поступают на первый вход второго триггера 35, который запускается по приходу первого же импульса на второй вход третьего элемента И 3 с выхода четвертого элемента 19 задержки и открывает четвертый элемент И 36, Мерез который поступают импульсы, характеризующие различие .изменений мощности в моменты экстремума любого из каналов с выхода формирователя 13 импульсов на вход второго дополнительного счетчика 37 импульсов, который перед этим обнуляется, и далее на соответствующий вход вычислителя 32. По окончании опроса импульсом с n-го выхода линии 20 задержки на п выходов вт.орой триггер 35 сбрасывается в исходное состояние.

Таким образом, устройство позволяет обеспечить оптимальный режим работы, заключающийся в том, что при малых скоростях изменений уровня сигнала выборки уровня мощности производится через весьма значительное время, при увеличении скорости изменения уровня сигнала частота выборок пропорционально возрастает. Кроме того, устройство позволяет оценивать характер различия изменений уровня мощности в моменты его максимального и минимального значений, а также в моменты максимальной скорости изменения уровня сигнала, что существенно расширяет область его применения.

Формула изобретения

Устройство сравнения мощности случайных сигналов по авт0св. Я 1277001, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения устройства, в него введены в каждый канал последователь- но соединенные дополнительный филь.тр нижних частот, блок выделения экстремумов, канальный формирователь импульсов и преобразователь частота - напряжение, а также четыре элемента И, два триггера, два дополнительных счетчика

ЧМПУЛ СОО, ЧьИ-Ч СЛИТГ -.: . П-ВХОДОВЫЙ

элемент ИЛИ и последовательно соединенные n-входовый блок сравнения, поу17

роговый блок и дополнительным формирователь импульсов, а генератор тактовых импульсов выполнен управляемым, при этом вход дополнительного фильтра нижних частот в каждом канале соеди- нен с.выходом ключа, выход каждого преобразователя частота - напряжение соединен с соответствующим входом n-входового блока сравнения, выход которого соединен с управляющими входами генератора тактовых импульсов, канальных формирователей и дополнительного формирователя импульсов, выход дополнительного формирователя импульсов соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым,входом первого триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, вы- ход которого соединен с входом первого дополнительного счетчика импульсов, входы n-входового элемента ИЛИ соединены с выходами соответствую10

щих канальных формирователей импуль-. сов, а его выход - с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом второго триггера, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом второго дополнительного счетчика импульсов, вторые входы первого и третьего элементов И и входы сброса первого и второго дополнительных счетчикоо импульсов объединены и соединены с выходом четвертого элемента задержки и тактовым входом вычислителя, вторые входы второго и четвертого элементов И .соединены с выходом формирователя импул.ьсов, вторые, входы первого и второго триггеров соединены с п-м выходом линии задержки на п выходов, а выходы всех счетчиков импульсов соединены с соответствующими входами вычислителя

Изобретение относится к измерительной технике иможет быть использовано при обработке случайных сигналов о Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения - достигается введением в каж- дый канал дополнительного фильтра нижних частот, блока выделения экстремумов, канального формирователя импульсов и преобразователя частота напряжение, а также четырех элементов И, двух триггеров, двух дополнительных счетчиков импульсов, вычислителя, л-входового элемента ИЛИ и , входового блока сравнения, порогового блока и дополнительного формирователя импульсов, выполнением генератора, тактовых импульсов с управляющим входом, а также образованием новых связей., Устройство позволяет обеспечить оптимальный реж им работы, заключающийся в том. что при малых скоростях изменения уровня сигнала выборки уровня мощности производятся через весьма аначительное время, при увеличении скорости изменения сигнала частота выборок пропорционально возрастает,, Кроме того, устройство позволяет оценивать характер различия изменений уровня мощности в моменты его максимального и минимального значений, а также в моменты максимальной скорости изменения сигнала, 1 ил0 п S

Составитель С. Хромов Редактор Н, Лазаренко Техред д.Кравчук ; Корректор л- Пилипенко

Заказ 265

Тираж

ВНИНПИ Гс;ул ст5еннс-го кскитета по иэоПостсни к и открытиям при СССР 113035,.Мссх-а, Ж-35, Раушская нзб., л. ч/Ь

Подписное