Способ восстановления дискретизированных по времени аналоговых сигналов и устройство для его осуществления

 

Изобретение может быть использовано в многоканальных системах сбора и обработки аналоговых сигналов. Цель изобретения - ослабление демодуляционньк искажений и повьпление точности восстановления аналогового сигнала. Способ восстановления дискретизированных по времени аналоговых сигналов, представленных в виде последовательности импульсов длительностью t , с -периодом повторенияТ и коэффициентом модуляцииt-n , включает усиление входного сигнала, формирование и-дополнительных последовательностей импульсов, коэффициент модуляции; период повторения и середины импульсов в которых совпадают с коэффициентом модуляции, периодом повторелия и середины соответствующих импульсов исходной последовательноетн и низкочастотную фильтрацию результата суммирования исходной и дополнительных последовательностей. Устройство для осуществления способа содержит усилитель 1 с программируемым усилением, инвертор-повторитель 2, двухпозиционный аналоговый переключатель 3, фильтр 4 нижних частот, синхронный блок 5 управления. 2 с;п. ф-лы, 3 ил. о 3 О) ю со Вжод СП (;о фйг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ду 1 Н 03 К 9/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРЫТИЙ (21) 3763011/24-21 (22) 29.06.84 (46) 15 .05 .86 . Бюл . 11 - 18 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) Г.И.Нечаев (53) 621.374.3(088.8) (56) Тепляков И.М. Радиотелеметрия, М.: Сов. Радио, 1966, с. 84-86.

Борисов 10.П., Пенин П.И. Основы многоканальной передачи информации.

M. Связь, 1976, с. 225. (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДИСКРЕТИЗИРОВАННЫХ ПО ВРЕМЕНИ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ И УСТР011СТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ НИЯ (57) Изобретение может быть использовано в многоканальных системах сбора и обработки аналоговых сигналов, Цель изобретения — ослабление демодуляционных искажений и повышение точности восстановления аналогового сигнала ° Способ восстановления диск„„Я0„„1231597 А1 ретизированных по времени аналоговых сигналов, представленных в виде последовательности импульсов длительностью, с периодом повторенияТ и л коэффициентом модуляциигп, включает усиление входного сигнала, формирование и-дополнительных последовательностей импульсов, коэффициент модуляции; период повторения и середины импульсов в которых совпадают с коэффициентом модуляции, периодом повторения и середины соответствующих импульсов исходной последовательности и низкочастотную фильтрацию результата суммирования исходной и дополнительных последовательностей.

Устройство для осуществления способа содержит усилитель 1 с программируемым усилением, инвертор-повторитель

2, двухпозиционный аналоговый переключатель 3, фильтр 4 нижних частот, синхронный блок 5 управления. 2 с.II ф-лы, 3 ил.

1231597

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в многоканальных системах сбора и обработки аналоговых сигналов °

Целью изобретения является ослабле11ие демодуляционных искажений и повышение точности восстановления аналогoBQI сигнала, На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для реализации способа восстановления днскретизироваппых по времени аналоговых сигналов, на фиг. 2 — временные диаграммы работы предлагаемого устройства.

Способ восстановления дискретиэированных по времени аналоговых сигналов, представленных в виде последовательности импульсов длительностью 1, с периодом повторения Т и коэфф1И1иептом модуляции т, включает усиление входного сигнала, формирование и дополнительн1>гх последовательностей импульсoв, коэ11к13ициент модуляции, период повторения и середины . импульсов в которых совпадают с Ко» эффпцпентом модуляции, периодом повторегп1я и серединами соответствующ11х импульсов исходной последовательност 1, а амплитуды .U. и длительносI ти t импульсОв соответст13ующих доI пол1пггельных последовательностей

33ыбран1 1 иэ усл013ия

1 л.

U, sin 1Л вЂ”;",- = О, 1с = 1,,2...,,п, i-1 суммпрова1ше соответст13ующпх импульj сов дополнительных последовательностей 11 низкочастотную фильтрацию результата суммирования.

30

Устройство для осуществления пред40 лагаемого способа содержит усилитель

1 < программируемым усилением, инвертор-повторитель 2, двухпозициoEI пый аналоговый переключатель 3, 45 фильтр 4 нижних частот, и синхронный блок 5 управления, при этом вход усилителя 1 соединен с входной шиной, а выход — с входом инвертора-повторителя 2, вход и выход которого соедипен61 с входами двухпозиционного аналогового переключателя 3, выход которого соединен с фильтром 4 нижних частот, выход которого соединен с выходной шиной, а выходы синхронного блока 5 управления соединены с соответствующими управляющими входа- ми усилителя 1 идвухпозиционного апалогo33ol IIQj>t.êëm÷àòåëÿ 3.

"1

+ U m — cos 29I t +

Т

sin 1с 11-", T

cos 2llkf t +

sin kTt1

Т сos 211(И +

k11 — I

Т (1) U(f)

1 Т л

+ ?U

T к=1

+ U,m--) К1 где U — амплитуда пемодулированных импульсов;

,и Т вЂ” соответственно длительность и период следования импульсов;

m — коэффициент модуляции, f — частота следования импульсов (f = );

F — частота модулирующего (дискретизируемого) сигнала.

Выражение (1) формально записано для гармонического модулирующего сигнала, но оно справедливо и для сложного модулирующего сигнала. Из спектра сигнала с АИМ следует, что из-за широкополосности первичного сообщения к демодуляционным искажениям могут привести составляющие вида kf, kf + Р, оказывающиеся в полосе ФНЧ.

Таким образом, для исключения рассматриваемых демодуляционных искажений, обусловленнь1х широким спектром первичного сообщения, необходимо в сформированном импульсном сигнале с

Усилитель 1 с управляемым коэффициентом усиления может быть выполнен на операционном усилителе постоянного тока, цепь обратной связи которого состоит из набора резисторов, ПОДКЛ!()ЧЕНН61Х К УСИЛИТЕЛЮ ПРИ ПОМОЩИ ключей, управляемых выходными сигналами синхронного блока 5 управления.

Длительности импульсов отдельных дополнительных последовательностей выбираются исходя из удобства их формирования, например кратными между собой, при выполнении условиями. - .

Способ восстановления дискретизированных по времени аналоговых сигналов основан на следующих предпосылках.

Для исходного сигнала с амплитудно-импульсной модуляцией (ЛИМ), снимаемого, например, с тензомоста с импульсным питанием, частотный спектр можно представить выражением

1231597

30 — 2+ . ° . U sinil —, +

> 1

U sinH — + U sinTi

1 Т

+, ° ° °,+ +П„з .п 1

О, (2) где индексы i соответствуют параметрам i-ой импульсной последователь35 ности (первой здесь является исходная последовательность).

Условием исключения составляющих вида 2f 2f + F (k = 2) является слеЭ

40 дующее: ц s in2T i —

Т и.

+ + Ц

s in2Ti —, +

1 Т

l. .+ U sin2ii- 1

45 (3) = О.

Аналогичные условия можно соста- вить и для других составляющих спектра вида kf, kf + F с целью их исключения.

Поставленным условиям отвечает система ур"внений вида (2) и (3) и т.д., которая в компактной форме для общего случая может быть записана как

55 ) л

L ..

QU;sin kiè i— „ = О, k = 1,2,...,n. =1 (4) AHM исключить составляющие спектра вида (kf, kf + F) где k принимает значение от 1 до и. Величина и определя-ется максимальной частотой спектра исходного сообщения, когда при k>n составляющие вида (kf,kf+F) не Фэпадают в полосу ФНЧ и не приводят к демодуля— ционным искажениям. При условии, что все последовательности импульсов имеют одинаковые начальные фазы, равные нулю, составляющие спектров каждой последовательности на одинаковых частотах имеют и одинаковые начальные фазы, равные нулю.

Для таких условий нетрудно подобрать параметры (амплитуды и длительности дополнительных импульсных последовательностей), при которых составляющие вида ай, kf + F из спектра преобразованного сигнала исключаются.

В частности, для исключения составляющих f, f + F(k = 1) необходимо„ чтобы составляющие с частотами

f .+ F спектра каждой из и импульс° ных последовательностей взаимно поглощались. Это условие с использованием выражения (1) для каждой из и импульсных последоватеЛьностей принимает следующий вид:

По этой формуле вычисляются амплитуды импульсов дополнительных последовательностей, а число этих последовательностей выбирается исходя из требуемого числа исключаемых из спектра гармоник. Просуммировав вновь сформированные импульсные сигналы на выходе фильтра нижних частот можно восстановить исходный аналоговый сигнал с минимальными демодуляционнь т искажениями и высокой точностью.

Устройство для реализации способа восстановления дискретизированных по времени анало" îâûõ сигналов работает следующим образом.

Синхронный блок 5 управления вырабатывает сигналы управления синхронно с импульсами дискретизированного по времени аналогового сигнала.

Указанные сигналы управления воздействуют на усилитель 1 с программируемым усилением, подключая в цепь его обратной связи через управляемые ключи различнще резисторы, величины которых определяются при изготовлении устройства. для конкретных обрабатываемых сигналов, Однако такой усилитель обеспечивает программируемый коэффициент усиления только одного знака (в данном случае отрицательного). Для полкчения коэффициента усиления другого знака к его выходу подключен инвертор-повторитель

2 сигнала.

Дополнительные последовательности импульсов требуемой структуры формируются из входных импульсов дискретизированного по времени аналогового сигнала на аналоговом входе двухпозиционного переключателя 3, управляемого от синхронного блока 5 управления, При этом к входу фильтра 4 нижних частот подключается с помощью переключателя 3 либо выходной сигнал усилителя 1 с программируемым усилением, либо тот же сигнал, прошедший через инвертор-повторитель 2 сигнала ° В результате на входе фильтра 4 обеспечивается формирование суммы последовательностей импульсов требуемых длительностей и амплитуд с учетом полярности (знака).

Предлагаемое устройство, благодаря возможности программирования, является достаточно универсальным и легко перестраивается под различные структуры обрабатываемого сигнала.

123159/

1. аким образом, формирование дополнительных последовательностей и»пульсов позволяет исключить из спектра сигнала исходной последовательности и»пульсов наперед заданные гармоники и спектральные зоны вокруг них, что и приводит к ослаблению де»одуляционпых искажений и повышению точности восстановления аналогового сигнала. Кроме того, поскольку реальные импульсы, образу|ощие АК1, имеют конечную длительность и фактически каждый из пих включает в свой состав, по крайней мере, больше чем один отсчет. то, используя предлагаемый способ, можно снизить частоту дискретизации исходной »одулированной последовательности, что в свою очередь позволяет увеличивать число каналов в многоканальных системах передачи и обработки аналоговых сигпалов, формула изобретения

1. Способ восстановления дискретизнроваиных по времени аналоговых сигналов, представленных в виде последовательности импульсов длительность1о 7 с периодом повторения Т и коэффцциен ro» модуляции гт, включаюI!Ièé усиление входного сигнала. и низкочастотную фильтрацьпо, о т л и ч ею шийся тем, что, с цель1о ослабления демодуляционгнж искажений и

"Ioвышения точHocTH восстановления аналогового сигнала, заменяют исходную последовательность импульсов и т(ополнительными последовательностя— ми ймпульсов, суммируют их и подвергают низкочастотной фильтрации, причем коэффициент модуляции, период повторения и середины импульсов дополнительных последовательностей совпадают с коэффициентом модуляции, 1О периодом повторения и серединами соответствующих импульсов исходной последовательности, а ампдитуды Ц и длительности L импульсов сооТ

I ветствующих дополнительных последо15 вательностей выбирают из условия

К =1,2

2. устройство для восстановления дискретизированных по времени аналоговьгх сигналов, содержащее усилитель и фильтр нижних частот, о т л ичающеесяте»,что в него дополнительно ВВедено синхронный блок управления, инвертор-повторитель сигналов и двухпозиционный аналоговый переключатель, при этом выход усилителя соединен с входом инвертора †повторите сигналов, вход

30 и выход которого соединены с входами двухпозиционного аналогового переключателя, выход которого соединен с фильтром нижних частот, а выходы синхронного блока управления соединены с соответствующими управляющими входами усилителя и двухпозиционного аналогового переключателя.

1231597

) ))))) Составит ель Е . Борз ов

Техред И.Попович Корректор E-Рошко

Редактор Т.Парфенова

Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 2660!57

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4