SU885918A1

SU885918A1 - Дискриминатор

Info

Publication number: SU885918A1
Application number: SU792733469A
Authority: SU
Inventors: Дмитрий Валериевич Васильев; Лев Николаевич Муранов; Владимир Алексеевич Тимонин
Original assignee: Предприятие П/Я А-3325
Priority date: 1979-02-26
Filing date: 1979-02-26
Publication date: 1981-11-30

Description

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 противофазности 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 реализация дифференцирования сигнала обеспечивается парой взаимноортогональных RC и CR-фильтрЬв с одинаковыми посто2 янными 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 3Ηβρ?Ίπ< по спектральным 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 смене входных сигналов. Обычно в каналах перемножителя дискриминаторов во избежание их перегрузок уровень амплитуд входных сигналов поддерживают постоянным с помощью ограничителей или усилителей с автоматической регулировкой усиления (АРУ). Такое нормирование уровня выходного сигнала в упомянутом устройстве оказывается неэффективным, поскольку коэффициент передачи устройства и крутизна его дискриминационной характеристики является функцией не только амплитуд входных сигналов и. их временного сдвига, но и их частоты. Нормирование по взаимной энергии также оказывается неэффективным в случае масштабных рассогласований и других декоррелирующих факторов во входных сигналах.

Цель изобретения - повышение точности измерений временных сдвигов во входных сигналах за счет уменьшения влияния формы входного сигнала на крутизну дискриминатора.

Поставленная цель достигается тем, что в дискриминатор, содержащий интегратор и установленный на его входе перемножитель,каждый из двух входных каналов которого образован последовательным соединением согласующего каскада и линейного фильтра, взаимное 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 включены 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 - дискриминационные характеристики (.ДХ) дискриминатора.

Дискриминатор содержит регулируемые усилители 1 и 2, пару взаимноортогональных фильтров 3 и 4, линейный фильтр 5 с импульсной характеристикой, аналогичной фильтру 4 в первом канале, согласующие каскады 6 и 7,

885918 4 перемножитель 8, дополнительный леремножитель 9, интегратор 10, дополнительный интегратор 11, первый канал 12 перемножителя, второй канал 13 ₅ перемножителя, входы 14 и 15 дискриминатора.

Дискриминатор работает следующим образом.

На входы 14 и 15 дискриминатора 10 поступают эталонный V_9T-(t) и текущий (t+Δ ) сигналы произвольной формы со взаимным относительным сдвигом Δ .

После прохождения через усилители 15 1 и 2 и пару взаимноортогональных фильтров 3 и 4, выполненных, например, в виде RC и CR-фильтров, сигналы поступают на входы перемножителя

8,. Выходной сигнал перемножителя ₂₀ 8 сглаживается интегратором 10. На выходе интегратора 10 формируется оценка нечетной взаимнокорреляционной функции (.ВКФ), которая характеризует ДХ дискриминатора Q (д). Одновремен25 но сигналы с выходов усилителей 1 и 2 через линейные CR^ и CR^- фильтры 4 и 5, имеющие одинаковые постоянные времени, равные постоянной времени RC-фильтра, поступают на входы допол₃₀ нительного ^! перемножителя 9.

На выходе перемножителя 9 после интегратора 11 формируется оценка производной по сдвигу А от нечетной ВКФ. Значение ее пропорционально крутизне ДХ Da UK

При подаче этого сигнала на управляющий вхйд, например, регулируемого усилителя 2 выходное напряжение дополнительного перемножителя 9 стабилизируется благодаря охвату цепью ⁴⁰ АРУ элементов, обеспечивающих стабилизацию ДХ по крутизне.

Для увеличения глубины регулирования в динамической диапазоне сигнала!)^ а)последний может быть подан ⁴⁵ также на управляющий вход усилителя 1.

Рассмотрим работу системы стабилизации ДХ по крутизне на примере использования только регулируемого ⁵⁰ усилителя 2. ‘Тогда выходное напряжение Од (а) на выходе итегратора 11 в стабилизированном по крутизне дискриминаторе может быть представлено математическим выражением!

Δ i+fb-D^a) где Пд(Д)= ^и_эт--_и - произ. (ώ) ^Ci ^ci ^Ь водная по временному сдвигу А от нечетной ВКФ в нестабилизированном по крутизне дискриминаторе;

$ Λτ^Μ_τ(*-Δ)άί- ВКФ сиг— (ώ) .

налов на входе дискриминатора;

,ъ₀ W^e J -^ВКф 1.. 1 (ΐ) ² импульсных характеристик CR - и CR фильтров (для CR- фильтра импульсная характеристика ht(t)^aoA(-t)) ;

Koq_ - 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 i на выходе интегратора ГО имеет вид:

0(4)=(^^(^-1)(4)(2)

Учитывая 0) ,выражение (2) можно привести к виду

Ш)=

Κ(γ Ώ[δ.) /1+М)д(а) > (з) где

- нечет(ώ) ^{Э 1 Т Cj}l ^R ная ВКФ в нестабилизированном по крутизне дискриминаторе.

пульсных характеристик пары взаимноортогональных RC и - CR-фильтров (для RC-фильтра импульсная характеристика h^(t)= ЕИз выражения (3 ) следует, что при надлежащем выборе коэффициента усиления fb 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 во’входj ных сигналах.

Выбирая ft Т7 1 и учитывая, что при малых дсЛ(д) =С^(о) *4 ·, выражение (3) может быть упрощено А К-Оп

I· . Ι)(Α)=η£^--·Δ = const-Δ

Таким образом, форма входных сигналов не оказывает влияния на крутизну ДХ и тем самым, в десятки раз может быть повышена точность измереU ний относительного временного сдвига входных сигналов произвольной формы.

Claims

Изобретение относитс к радиотехнике , а именно к дискриминаторам, используемым в системах автоматического сопровождени , в частности дл измерени относительных временных сдвигов двух сигналов произвольной формы. Наиболее близким к предлагаемому вл етс индикатор синфазности и противофазиости двух синусоидальных напр жений, 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, определ емой формой амплитудно-частотных характеристик пары линейных фильтров В этом устройстве техническа реализа ци дифференцировани сигнала обеспечиваетс парой взаимноортогональных RC и CR-фильтрЬв с одинаковыми посто нными времени, формирующих на входах перемножител колебани , одно из которых при отсутствии временного сдвига пропорционально производной по времени относительно второго сигнала гп. . Недостатком известного устройства вл етс низка точность измерени временного сдвига сравниваемых сигналов произвольной формы, имеющих различное распределение по спектральньм составл ющим,в том числе с неравномерным распределением энергии частотных составл ющих входного сигнала в рабочей полосе частот.дискриминатора . Так, при подаче на входы дискриминатора сигналов произвольной формы, например широкополосных сигналов, представл ющих реализации случайного процесса (распределение мощности в их спектре может измен тьс от одной реализации к другой), выходной сигнал устройства имеет неодинаковую зависимость от временного сдвига при 3 смене входных сигналов. Обычио в ка налах перемножител дискриминаторов во избежание их перегрузок уровень амплитуд входных сигналов поддерживают посто нным с помощью ограршчителей или усилителей с автоматическо регулировкой усилени (ЛРУ), Такое нормирование уровн выходного сигнала в упом нутом устройстве оказывает с неэфф1активным, поскольку коэффициент передачи устройства и крутизна его дискриминационной характеристики вл етс функцией не только амплитуд входных сигналов и. их временного сдвига, но и их частоты. Нормировани по взаимной энергии также оказываетс неэффективным в случае масштабных рассогласований и других декоррелиру ющих факторов во входных сигналах. Цель изобретени - повьваение точности измерений временных сдвигов во входных сигналах за счет уменьшени вли ни формывходного сигнала на крутизну дискриминатора. Поставленна цель достигаетс 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, ввод тс 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 перемножител вклк)чены регулируемые усилители, второй вход дополнительНого перемножител соединен с выходом канала, имеющим фильтр, импульсна характеристика которого аналогична характеристике дополнительного линейного фильтра, а выход дополнительного интегратора подключен к управл ющим входам упом нутых усилителей . На фиг.1 представлена структурна 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 перемножител , второй канал 13 перемножител , 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 прохождени через усилители 1 и 2 и пару взаимноортогональных фильтров 3 и 4, вьгаолненных, например , в виде RC и CR-фильтров, сигналы поступают на входы перемножител 8.. Выходной сигнал перемножител 8 сглаживаетс интегратором 10. На выходе интегратора 10 формируетс оценка нечетной взаимнокорред ционной функции (.ВКФ), котора характеризует ДХ дискриминатора Q (д). Одновременно сигналы с выходов усилителей 1 и 2 через линейные и СКл- фильтры 4 и 5, имеющие одинаковые посто нные времени, равные посто нной времени RC-фильтра, поступают на входы дополнительного перемножител 9. На выходе перемножител 9 после интегратора 11 формируетс оценка производной по сдвигу от нечетной ВКФ. Значение ее пропорционально крутизне ДХ Бй(й). При подаче зтого сигнала на управл клций вхйд, например, регулируемого усилител 2 выходное напр жение дополнительного перемкожител 9 стабилизируетс благодар охвату цепью АРУ элементов, обеспечивающих стабилизацию ДХ по крутизне. Дп увеличени глубины регулировани в динамической диапазоне сигналаЗ )д(а) последний может быть подан также на управл ющий вход усилител 1. Рассмотрим работу системы стабили ,зации ДХ по крутизне на примере использовани Только регулируемого усилител
2. Тогда выходное напр жение 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 водна 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 (дл CR- фильтра импульсна характеристика (((/(, - - Г --) ; К02 максимальный коэффициент усилени усилител 2; fb - коэффициент усилени цепи обратной св зи. Максимальный коэффициент усилени усилител 1 прин т равным 1 . В стабилизированном по крутизне дискриминаторе нечетна ВКФ л) на выходе интегратора 10 имеет вид: D(u)Ko,-1bD(u).DU)(aV Учитыва (1 ) ,выражение (2) можн привести к виду Ko«-3)U) )т;Ь1иГ . где T5U)5 lVu) Лг) ( d.) CA ч на ВКФ в нестабилизированном по кру тизне дискриминаторе. Ч.h.)) вкФ и L. к ., 1 пульсных характеристик пары взаимноортогональных RC и - CR-фильтров (дл RC-фильтра импульсна харйктеристика ho(t) ВРЧ Т Т Из выражени (Ъ следует, что при надлежащем выборе коэффициента усилени Р) по цепи обратной св зи крутизна ДХ стабилизируетс и выходное напр жение не зависит от структуры и уровн входных сигналов, а также от масштабных рассогласований и других декоррелирующих факторов вовходных сигналах. Выбира ft 1 и учитыва , что при малых дс((о) .д выра сение (3 может быть упрощено л . -jb usOOYiat-u Таким образом, форма входньт сигналов не оказывает вли ни на крутизну ДХ и тем самым, в дес тки раз может быть повышена точность измерений относительного временного сдвига входных сигналов произвольной формы. Формула изобретени 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, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерений временных сдвигов за счет уменьшени вли ни 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 перемножител .включены регулируемые усилители, второй вход дололнительного перемножител соединен ;с выходом канала, имеющим фильтр, импульсна характеристика которого аналогична характеристике дополнительного линейного фильтра, а выход дополнительного интегратора подключен куправл ющим входам упом нутых усилителей .. . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР К 256865, кл. G 01 R 25/00, 1968 (прототип).

и, 4м