Способ цифрового измерения импульсных сигналов и устройство для его реализации Советский патент 1981 года по МПК H03K13/02 

1

Изобретение относится к цифровой измерительной технике и технике передачи информации и можеэ быть использовано для измерения амплитуды им- j пульсных сигналов различных источников, в частности сигналов, принятых с выхода линии передачи информации при нестабильности коэффициента.передачи тракта. ,10

Известен способ цифрового измерения амплитуды импульсных сигналов, в котором используют квантовые информационные и вспомогательные сигналы, число мер вспомогательных сигналов принимают равным числу мер информаци- онных сигналов, на интервале каждого импульса определяют принадлеж- i ность информационных сигналов к одной из зон по амплитуде, в соответствии с чем выбирают один из вспомо- гательных сигналов, с помощью которого формируют единственный сигнал коррекции амплитуды, который и ДО .. бавляют к информационному сигналу IJ.

Недостатком способа является большое количество используемых вспомогательных сигналов, а также отсутствие усреднения вспомогательных сигналов, вследствие чего возникает большая ве-

личина случайной погрешности и снижается точность измерения.

известен способ цифрового измерения амплитуды импульсных сигналов, по которому используют квантованные информационные,и вспомогательные сигналы, при этомприменяют вспомогательные сигналы одной меры, усредняют эти сигналы и формируют с их помощью сигналы коррекции амплитуды по числу зон по амплитуде, на интервале каждого импульса определяют принадлежность информационных си гналов К одной из зон по амплутуде путем сравнения с эталонными сигналами, в соответствии с чем выбирают определенный сигнал коррекции амплитуды, который добавляют к информационному сигНсШУ 2.

для реализации способа известно устройство цифрового измерения амплитуды импульсных сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом ключевого блока, второй вход которого соединен с входом аналюго-цифрового преобразователя через синхронизатор, второй выход которого соединен с первым входом блока, памяти и с входом установки счетчика.

выход которого подключен к входу первого вычислителя приращений, блок памяти, выход которого подключен к первому входу первого блока сравнения и выбора.

Недостатком известного способа является невысокая точность при нелинейных по измерительной шкале изменениях амплитуды импульсов, поскольку формируемые сигналы коррекции пропорциональны амплитуде принимаемого вспомогательного сигнала одной меры, а также вследствие временного запаздывания сигналов коррекции амплитуды по отношению к информационным сигналам.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в способе цифрового измерения амплитуды импульсных сигналов, основанном на использовании квантованных информационных и вспомогательных сигналов числом мер меньшим числа мер информационных сигналов, на интервале каждого импульса определяют принадлежность информационных сигналов к одной.из зон по амплитуде путем сравнения с эташонными сигналами, усредняют вспомогательные сигналы и формируют сигналы коррекции амплитуды информационных сигналов, число мер вспомогательных сигналов устанавливают не менее двух, предварительно запоминают квантованные информационные и вспомогательны е сигналы и определяют принадлежность вспомогательных сигналов к одной из зон по амплитуде, а после их усреднения формируют сигналы коррекции амплитуды вспомогательных сигналов, су1«миJ руют их с вспомогатльными эталонными сигналами при определений принадлежности последукицих вспомогательных сигналов к одной из зон по амплитуде, после формирования сигналов коррекции амплитуды информационных сигналов добавляют, суммируют их с информационными эталонными сигналгили при определении принадлежности информа 1ионных сигналов к одной из зон по амплитуде, после чего преобразуют адрес зоны принадлежности каждого информационного сигнала в цифровой код.

Устройство для цифрового измерения амплитуды импульсных сигналов, содержащее аналого-цифровой преобразователь, выход которого соединен с первым входом ключевого блока, второй вход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя через синхронизатор, второй выход которого соединен с первым входом блока памяти и с входом установки счетчика, выход которого подключен к входу первого вычислителя приращений, блок памяти, выход которого подключен к первому входу первого

блока сравнения и выбора, введены дополнительный блок сравнения и выбора,два блока формирования эталонных сигналов, дополнительный вычислитель приргицений преобразователь кода, блок формирования модуля разности и формирователь выходного сигнала, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен с вторым входом блока памяти, выход ключевого блока соединен с первым входом дополнительного блока сравнения и выбора, выход которого через счетчик, первый вычислитель приращений и первый блок формирования эталонных сигналов соединен со своим вторым входом, второй выход счетчика через дополнительный вычислитель приращений и второй блок формирования эталонных сигналов соединен со вторым входом первого блока сравнения и выбора, выход которого через преобразователь кода и блок формирования модуля разности соединен с выходами формирователя выходного сигнала.

Структурная электрическая схема устройства приведена на чертеже.

Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, выход которго через последовательно соединенные блор 2 памяти, блок 3 сравнения и выбора и преобразователь 4 кода под ключен к входу формирователя 5 выходного сигнала, синхронизатор б, выход стробирования вспомогательных сигналов которого подключен к входу управления. ключевого блока 8, выход которого через последовательно соединенные блок 9 сравнения и выбора, счетчик 7, вычислитель 10 приращений и блок 11 формирования эталонных сигналов подключен к виоду блока 3, блок 12 формирования модуля разности, выход счетчика 7 через последовательно соединенные вычислитель 13 приращений и блок 14 формирования зталон-г ных сигналов подключены к входам блока 9, выход блока 3 через блок 12 формирования модуля разности соединен с вторым входом формирователя выходного сигнала 5.,

Устрх5йство работает следуйндим образом. .

Смешанный поток информационных сигналов меры N и вспомогательных сигналов меры п с выхода линии передачи поступает на входы аналого-цифрового преобразователя 1 и синхронизатора 6. Синхронизатор 6 вырабатывает дикловые сигналы, определяющие цикл усреднения вспомогательных сигналов и цикл обновления эталонных сигналов для определения зоны принадлежности амплитуды измеряемых импульсов. Весь поток информации ид время цикла запоминается в блоке 2. В ключевом блоке 8 из всего потока импульсов вьщеляются вспомогательные сигналы разных мер. Для этого в синхронизат9Рв.б формируются управляющие строб-импульсы.в блоке 9 приня тые вспомогательные сигналы с4)авниваются с п эталонными сигналами (эт лонными цифровыми комбинациями), фо мируемыми в блоке 14. Сигналы с выхода блока 9 усредняются пупем накопления- в счетчике 7, причем число каскадовсчетчика 7 равно числу мер вспомогательных сигналов п и не менее двух.В вычислителе 13 по выход ным сигналам счетчика 7 в конце каж дого цикла вычисляются сигналы коррекции амплитуды вспомогательных сигнапоВ| число мер которых п . Из этих сигналов в блоке 14 формируютс п эталонных сигналов. Таким образом в устройстве имеется кольцо обратно связи, что позволяет при изменении как уровня, так и шкалы измеряемой амплитуды импульсов, сформировать эталонные вспомогательные сигналы , так, чтобы вспомогательные сигналы каждой мер: накапливались в своих каскадах счетчика 7, сигналы с выхода которых используются в устройстве для формирования в блоке 11 (о ределения зоны принадлежности) амплитуды информационных импульсов. В вычислителе 10 по п выходньв сигналам счетчика 7 вычисляются сигналов коррекции амплитуд, из которы в блоке 11 формируются N этгшонных комбинаций, -формирование N сигналов в блоке 10 по п входньм сигналам ос ществляется путем интерполяции, при чем добавочные (N-n) сигналов распо лагаютЬя равномерно между п входным сигнала14и. Между каждьая двумя вход ными сигналами располагаются дополN-nсигналов, а величинительнона приращения любого из N-n сигнало ANij вычисляется по формуле: 6Nv-i Ч /tЫL. k ИИ / L - номер зоны, определяемой любой парой соседних вспомогательных сигналов; j - номер дополнительного сигнала в зоне I; Лп- приращение вспЬмога теЬьных сигнашов. При нестабильности уровня и шкалы в канале передачи изменяются гшшлиту Ofn информационных и вспомогательных сигналов, излюнения последних усредняются и. используются для изменения эталонных сигналов зон определения принадлежности измеряемых сигналов/ которое осуществляется в блоке 3. По выходным сигналам блока 3, представляющим результат измерения в позиционном коде, в преобразователе 4 формируется параллельный двоичный код. соответствующий результату измерения амплитуды каждого импульса. Для повышения надежности измерения амплитуды импульсов наименьший из сигналов разности принятого сигнала и эталонных сигналов из блока 3 поступает в блок 12, выходной сигнсШ которого соответствет модулю отклонения принятого сигнала от номинального уровня. При отсутствии помех в линии передачи независимо от зоны принадлежности информационного сигнала в блок 12 поступают одинаковые цифровые комбинации, соответствующие середине зоны. При наличии помех в зависимости от их уровня имеет место пропорциональное увеличение отклонения модуля разности на выходе блока 12. в формирователе 5 формируется выходной измерительный сигнал в цифровой форме, старшие разряды которого соответствуют квантованному значению измеряемой амплитуды, а младшие определяют надежность измерения и могух быть использованы для выбора данных измерений с выхода основного или резервного тракта, а также при обработке для отбраковки недостоверной информации. Таким образом, при изменении амплитуды каходого импульса в процессе передачи первоначально выявляются изменения амплитуды вспомогательных сигналов, число мер которых невелико для экономии пропускной способности линии передачи, а усредненные вспомогательные сигналы используются как для коррекции амплитуд вспомогательньас сигналов, так и для коррекции гихтлитуд информационных сигналов. Способ измерения амплитуды импульсных сигналов позволяет повысить точность измерения, особенно при нелинейных по измерительной шкале изменениях амплитуды импульсов, поскольку приращения для коррекции амплитуд информёщионных сигналов формируются по каждоК паре ближайших к ним вспомогательных сигналов. Кроме того, отсутствует временное запаздывание между информационньали сигналами и соответствующими сргиаЛами коррекции амплитуд, что повьваает степень соответствия корректирующих приращений изменениям амплитуды сигнала и увеличивает точность измерения. Устройство может найти применение в измерительной технике, в одноканальных амплитудных измерителях, а также в многоканальных (многочастотных) приемных устройствах систем передачи и приема информации, в которых необходимо точно измерить величину сигнала в казвдом из частотных каналов прежде чем принять рещение о выборе кансша с максимальным сигналом.