Дискриминатор Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 H03K5/22 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к дискриминаторам, используемым в системах автоматического сопровождения, в частности для измерения относительных временных сдвигов двух сигналов произвольной формы. Наиболее близким к предлагаемому является индикатор синфазности и противофазиости двух синусоидальных напряжений, содержащий интегратор и установленный на его входе перемножитель, каждый из двух входных каналов которого образован последовательным соединением согласующего каскада и линейного фильтра, взаймноортогонального с фильтром смежного канала, и работающий в полосе частот, определяемой формой амплитудно-частотных характеристик пары линейных фильтров В этом устройстве техническая реализа ция дифференцирования сигнала обеспечивается парой взаимноортогональных RC и CR-фильтрЬв с одинаковыми постоянными времени, формирующих на входах перемножителя колебания, одно из которых при отсутствии временного сдвига пропорционально производной по времени относительно второго сигнала гп. . Недостатком известного устройства является низкая точность измерения временного сдвига сравниваемых сигналов произвольной формы, имеющих различное распределение по спектральньм составляющим,в том числе с неравномерным распределением энергии частотных составляющих входного сигнала в рабочей полосе частот.дискриминатора. Так, при подаче на входы дискриминатора сигналов произвольной формы, например широкополосных сигналов, представляющих реализации случайного процесса (распределение мощности в их спектре может изменяться от одной реализации к другой), выходной сигнал устройства имеет неодинаковую зависимость от временного сдвига при 3 смене входных сигналов. Обычио в ка налах перемножителя дискриминаторов во избежание их перегрузок уровень амплитуд входных сигналов поддерживают постоянным с помощью ограршчителей или усилителей с автоматическо регулировкой усиления (ЛРУ), Такое нормирование уровня выходного сигнала в упомянутом устройстве оказывает ся неэфф1активным, поскольку коэффициент передачи устройства и крутизна его дискриминационной характеристики является функцией не только амплитуд входных сигналов и. их временного сдвига, но и их частоты. Нормировани по взаимной энергии также оказывается неэффективным в случае масштабных рассогласований и других декоррелиру ющих факторов во входных сигналах. Цель изобретения - повьваение точности измерений временных сдвигов во входных сигналах за счет уменьшения влияния формывходного сигнала на крутизну дискриминатора. Поставленная цель достигается тем, что в дискриминатор, содержащий интегратор и установленный на его вхо де перемножитель, каждый из двух входных каналов которого образован последовательным соединением согласующего каскада и линейного фильтра, взаимно ортогонального с линейным фильтром . смежного канала, вводятся последовательно соединенные дополнительные линейный фильтр с импульсной характеристикой, аналогичной характеристике линейного фильтра в одном из . каналов, перемножитель и интегратор, при этом на входах обоих каналов перемножителя вклк)чены регулируемые усилители, второй вход дополнительНого перемножителя соединен с выходом канала, имеющим фильтр, импульсная характеристика которого аналогична характеристике дополнительного линейного фильтра, а выход дополнительного интегратора подключен к управляющим входам упомянутых усилителей. На фиг.1 представлена структурная схема дискриминатора; фиг.2 - дискри минационные характеристики ДХ) дискриминатора. Дискриминатор содержит регулируемые усилители 1 и 2, пару взаимноортогональных фильтров 3 и 4, линейный фильтр 5 с импульсной характерис тикой, аналогичной фильтру 4 в перво канале, согласую цие каскады 6 и 7, 4 перемнож11тель 8, дополнительный иеремножитель 9, интегратор 10, дополнительный интегратор 11, первый канал 12 перемножителя, второй канал 13 перемножителя, входы 14 и 15 дискриминатора. Дискриминатор работает следующим образом. На входы 14 и 15 дискриминатора поступают эталонный ) и текущий Vt (tfД ) сигналы произвольной формы со взаимным относительным сдвигом Д . После прохождения через усилители 1 и 2 и пару взаимноортогональных фильтров 3 и 4, вьгаолненных, например, в виде RC и CR-фильтров, сигналы поступают на входы перемножителя 8.. Выходной сигнал перемножителя 8 сглаживается интегратором 10. На выходе интегратора 10 формируется оценка нечетной взаимнокорредяционной функции (.ВКФ), которая характеризует ДХ дискриминатора Q (д). Одновременно сигналы с выходов усилителей 1 и 2 через линейные и СКл- фильтры 4 и 5, имеющие одинаковые постоянные времени, равные постоянной времени RC-фильтра, поступают на входы дополнительного перемножителя 9. На выходе перемножителя 9 после интегратора 11 формируется оценка производной по сдвигу от нечетной ВКФ. Значение ее пропорционально крутизне ДХ Бй(й). При подаче зтого сигнала на управляклций вхйд, например, регулируемого усилителя 2 выходное напряжение дополнительного перемкожителя 9 стабилизируется благодаря охвату цепью АРУ элементов, обеспечивающих стабилизацию ДХ по крутизне. Дпя увеличения глубины регулирования в динамической диапазоне сигналаЗ)д(а) последний может быть подан также на управляющий вход усилителя 1. Рассмотрим работу системы стабили,зации ДХ по крутизне на примере использования Только регулируемого усилителя 2. Тогда выходное напряжение Од (д) на выходе итегратора 1 в стабилизированном по крутизне дискриминаторе может быть представлено математическим выражениемt , о, л Hlb-DUu) где 1))Чиэт...(г-Д)- ,.-(г)сЬт - прои . (dl) i Ч водная по временному сдвигу Д от н четной ВКФ в нестабипизированном по крутизне дискриминаторе; т (A)it- ВКФ си (d.1 . налов на входе дискриминатора; - ВКФ импульсных характеристик CR - и CR фильтров (для CR- фильтра импульсная характеристика (((/(, - - Г --) ; К02 максимальный коэффициент усиления усилителя 2; fb - коэффициент усиления цепи обратной связи. Максимальный коэффициент усиления усилителя 1 принят равным 1 . В стабилизированном по крутизне дискриминаторе нечетная ВКФ л) на выходе интегратора 10 имеет вид: D(u)Ko,-1bD(u).DU)(aV Учитывая (1 ) ,выражение (2) можн привести к виду Ko«-3)U) )т;Ь1иГ .где T5U)5 lVu) Лг) (d.) CA ч ная ВКФ в нестабилизированном по кру тизне дискриминаторе. Ч.h.)) вкФ и L. к ., 1 пульсных характеристик пары взаимноортогональных RC и - CR-фильтров (для RC-фильтра импульсная харйктеристика ho(t) ВРЧ Т Т Из выражения (Ъ следует, что при надлежащем выборе коэффициента усиления Р) по цепи обратной связи крутизна ДХ стабилизируется и выходное напряжение не зависит от структуры и уровня входных сигналов, а также от масштабных рассогласований и других декоррелирующих факторов вовходных сигналах. Выбирая ft 1 и учитывая, что при малых дс((о) .д выра сение (3 может быть упрощено л . -jb usOOYiat-u Таким образом, форма входньт сигналов не оказывает влияния на крутизну ДХ и тем самым, в десятки раз может быть повышена точность измерений относительного временного сдвига входных сигналов произвольной формы. Формула изобретения Дискриминатор, содержащий интегратор и установленный на его входе перемножитель, каждый из двух входных каналов которого образован последовательным соединением согласующего каскада и линейного фильтра, взаимноортогонального с фильтром смежного канала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений временных сдвигов за счет уменьшения влияния формы входного сигнала на крутизну дискриминационной характеристики,в него введены последовательно соединенные дополнительные линейный фильтр с импульсной характеристикой, аналогичной характеристике линейного, фильтра в одном из каналов, перемножитель и интегратор, при этом на входах обоих каналов перемножителя .включены регулируемые усилители, второй вход дололнительного перемножителя соединен ;с выходом канала, имеющим фильтр, импульсная характеристика которого аналогична характеристике дополнительного линейного фильтра, а выход дополнительного интегратора подключен куправляющим входам упомянутых усилителей.. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР К 256865, кл. G 01 R 25/00, 1968 (прототип).

и, 4м