Устройство для автоматического регулирования коэффициента усиления Советский патент 1981 года по МПК H03G3/20 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА УСИЛЕНИЯ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в усилителях, фильтрах, стабилизаторах радиоэлектронной техники. Известно устройство для автоматического регулирования коэффициента уси ния, содержащее входной преобразовател последовательно включенные аттенюатор детектор и фильтр, а также последовательно соединенные генератор и антен- . Однако известное устройство имеет низкое быстродействие и малую точност регулирования. Цель изобретения - повьпиение быстродействия и точности регулирования. Для этого в устройство для автоматического регулирования коэффициента усиления, содержащее входной преобразо ватель, последовательно включенные атт .нюатор, детектор и фильтр, а также последовательно соединенные генератор и антенну, между выходом фильтра и упра ляющим входам аттенюатора включены последовательно логарифмический преобразователь, сумматор и ключ, между вып ходом входного преобразователя и вхо- . дом аттенюатора включен дополнительный аттенюатор, между выходом генератора и управляющим входом дополнительного аттенюатора включены поступательно элемент сравнения, другие вход и выход которого подключены соответственно к выходу сумматора и другому входу ключа, и реверсивный счетчик, а между выходом генератора и другим входом сумматора включены дополнительные детектор и фильтр. На чертеже представлена структурная схема предложенного устройства. Устройство для автоматического регулирования коэффициента усиления со- доржнт антенну 1, генератор 2, входной преобразователь 3, аттенюатор 4, реверсивный счетчик 5, элемент сравнения 6, детектор 7, дополнительный аттенюатор 8, ключ 9, фильтр 10, дополнительный детектор 11, дополнительный фильтр 3 12, сумматор 13, логарифмический преобразователь 14. Устройство работает следующим образом « Генератор 2 вырабатывает функционал но связанные зондирующий и спужеб Ш(й сигналы. Зондирующий сигнал через антенну 1 излучается в пространство, где подвергается действию дестабилизирующих факторов и отражается от предме- тов, существующих в пространстве, Вход ной преобразователь 3 пр1гаимает отра женный зондирующий сигнал и через последовательно соединенные дополнительный аттенюатор 8, аттенюатор 4, детек тор 7, фильтр 10, логарифмический преобразователь 14 выдает сигнал в виде логарифмической функции на первый вход сумматора 13 Слулсебпый сигнал с выхода генератора 2, поступает на первый вход элемента сравнения 6 и синхронизирует его работу, а также через дополнитепьпый детектор 11. дополнительный фильтр 12 поступает на второй вход сумматора 13« Сумматор 13 вычитает принятые сигналы и результат этой операции выдает па ключ 9 п элемент срав нения 6. Элемент сравнения 6 сравнивает пришедший сигнал с двумя зцачениями STanoHallg HUg,, которые имею-гби на соответствующих входах элеме.нта сра нения, причем U3,,. Если значение сиг нала, пришедщего с выхода сумматора 13, находится меяэду значениями этало н Ug:,5 3 Io элвмвнт сравнения 6 открывает ключ 9, и сигнал с выхода сумматора 13 поступает на управляющий вход аттенюатора 4, который -регулирует коэффициент усиления устройства Если значение сигнал, пришедшего с выхода сумматора 13, меньшеUj, , то элемент сра.внения 6 закрывает ключ 9 и выдает сш-нал на вычитающий вход реверсивного счетчика 5 до тех пор, пока сигнал, поступающий с выхода сумматора J.3, окажется между значениями Ug-) и . Анапопгчно, если значение сигнала, при шедшего с выхода сумматора 13 бопъ.meUg;y, то элемент сравнения 6 закрывает ключ 9 и выдает сигнал на сумми рующий вход реверсивного счетчшса 5 до тех пор, пока сигнал, поступающий с выхода сумматора 13j окажется между значениямииз:, .JJQ Реверсивный счетчик 5 выдает сигналы переключения на дополнительный аттенюатор в который ретулирует коэффициент усиления всего устройства так .же, как и аттенюатор 4, но с большим значением 41 ослабления на каждый такт синхронизации. Возможность повышения быстродействия устройства вытекает из следующего. Как известно из теории автоматического регулирования, модель коэффициента усиления канала опре; ляется соотношением : . () raeUgj,- напряжение на выходе канала (-на первом входе сумматора 13) ; и ц, - напряжение на входе канала (на втором входе сумматора). В предложенном устройстве и,флюктуирует в небольших пределах, примерно на даа порядкал еньше, чеми,.,. Поэтому соотношение 1 преобразуется к соотношению: (,x-Ubx), () . гдеМ Gons-i: (меняет свое значение в зависимости от основания логарифма). Предложенное устройство работает по алгоритму, описанному соотношением 2, где величина коэффициента усиления определяется и используется для регулирования за один такт синхронизаЩ1И, В прототипе регулирование осуществляется путем постепенного приближения выходного напряжения каналаи у,к эталонному значениюидза несколько талстов синхрони i fзадии. Например; пусть в качестве регулятора в обоих устройствах используется пятиразрядный атте поатор. Такт синхронзюации длится 1 мкс. Быстродействие устройства определяется из соотношения ,() где п - число тактов синхронизации; . - длительность такта синхронизацииДля предложенного устройства Т 1x1 1 МКС, Для прототипа Т 1 мкс. Возможность повьш1ения точности регулирования устройства вытекает из следующего. В прототипе, при пошаговом способе.регулирования определяется и используется для .{Регулирования напряжение, равное выходному напряжению каналаUjjjj, тогда как в предложенном устройстве напряжение определяется по соотношению 2, т, е. тождественно равное коэффициенту усиления. Из этого видно, что если в предложенном устройстве точность регулирования коэффициента усиления определяетсй за один такт синхронизации, то в прототипе точнотсь регулированиА определяется зал. тактов с инхронизации. Следовательно, при равном времени регулирования, для предложенного устройства и прототипа точность регулиро вания у предложенного устройства будет выше за счет накопления информации об ошибке в оставшиеся (п - 1) тактах си хронизации Для расширения динамического диапазона в устройство введены дополнитеп ный аттенюатор 8 и реверсивный счетчик 5, которые в совокупности с осталь ными элементами устройства обеспечивают дополнительное ослабление коэффициента усиления. Динамический диапазон устройства определяется из соотношения : L-{Ecvk 4Bc Kf +E k9) {4) где К - коэффициент усиления аттенюатора 4j К- - коэффициент дополнительного аттенюатора 8; Хя- коэффициент канала без учета аттенюатора 4, дополнительного аттенюатора 8. Например, 20 Вс5К 16 дб, 20 ty Kf 40 дб, 2OEjgKg во дб, тогда I, Д16 д Отсюда видно, что введение дополнитель ного аттенюатора 8 расширяет динамический диапазон на 40 дб. Кроме Toroi в предложенном устройстве повышение быстродействия и точности регулирования достигается и в узком динамическом диапазоне, так как все высказывания и математические вык ладки, приведенные для широкого динамического диапазона, справедливы и для узкого динамического диапазона. 16 Таким образом, использование изо.ретения позволит существенно повысить быстродействие и точность р-эгупирОЕЗ-ния коэффициента успления устройства в шировом дютамичеоком диапазоне. Формула изобретения Устройство для автоматического регулирования коэффициента усиления, содержащее входной преобразователь, последовательно включенные аттенюатор, детектор и фильтр, а также последовательно соединенные генератор ц антенну, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности регулирования, между выходом фильтра и управляющим входом аттенюа тора включены последовательно логаркфМ1таеский преобразователь, сумматор п ключ, между выходо - входного преобра«« зователя и входом- аттенюатора включен дополнительный аттенюатор, между выходом генератора и управляющим входом дополнительного аттенюатора вклю -чены поступательно элемент сравнения, другие вход и выход которого подкл оче libi соответственно к выходу сумматора и другому входу ключа, и реверсивный счетчик, а между выходом генератора и другим входом сумматора включены до полнйтельные детектор и фильтр. Источники информашш, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 4О07428, тш. 330-129, 1978 (прототип).