Способ автоматического регулирования уровня выходного сигнала и система для его осуществления



Способ автоматического регулирования уровня выходного сигнала и система для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2562420:

Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" (RU)

Группа изобретений относится к области радиоэлектроники и системам управления и может быть использована для регулирования уровня выходного сигнала генераторов в широком частотном диапазоне. Техническим результатом является обеспечение гибкой настройки закона управления в регуляторе, а также обеспечение внесения корректирующих параметров. Система для реализации способа состоит из аналоговой и цифровой частей. Аналоговая часть включает блок управления уровнем, направленный ответвитель, диодный детектор, усилитель. Цифровая часть состоит из ПЛИС, АЦП и ЦАП. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области радиоэлектроники и системам управления и применяется для регулирования уровня выходного сигнала генераторов в широком частотном диапазоне.

Предшествующий уровень техники

Для регулирования уровня выходного сигнала применяются как схемы с аналоговым регулятором, реализуемым на базе операционного усилителя, так и схемы с цифровым регулятором, реализуемым программно на базе цифрового микроконтроллера. Решение на основе цифрового регулятора имеет такое преимущество, как программное изменение коэффициентов регулятора при изменении объекта управления, не требующее применения дополнительных внешних цепей. Для линейного изменения уровня выходного сигнала, определяемого в дБм, при линейном изменении опорного сигнала в цепи обратной связи системы управления применяются логарифмические детекторы, однако их частотный диапазон работы не покрывает рабочий диапазон разрабатываемых генераторов гармонического сигнала.

Известна аналоговая система АРМ со схожими возможностями, которую используют в генераторе Agilent серии PSG. В системе реализованы режимы разомкнутой петли, удержания управляющего сигнала и изменения коэффициентов регулятора (Agilent Technologies PSG Signal Generators Service Guide, Part Number: E8251-90259, USA, December 2003).

Известная система является аналоговой, поэтому обладает малой расширяемостью и гибкостью, кроме того, наличие множества компонентов удорожает и усложняет разработку платы, ручная настройка параметров регулятора, фиксированные коэффициенты регулятора.

Известна цифровая система коррекции квадратур для векторного генератора, которая содержит петлю обратной связи, состоящую из направленного ответвителя, детектора огибающей, аналого-цифрового преобразователя (АЦП), процессора, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и управляемого аттенюатора, для подстройки уровня сигнала перед квадратурным демодулятором. Другая цепочка оцифровывает I-составляющую сигнала модулирующего сигнала, и корректирует уровень выходного сигнала с помощью управляемого аттенюатора. Здесь цифровое управление аттенюатором не содержит каких-либо дополнительных режимов и служит для подстройки выходного уровня. Вычисление управляющего сигнала основано на сравнении оцифрованного сигнала с табличными значениями из памяти (US 6941118, МПК H03G3/20, опубл. 19.04.2002).

Сущность изобретения

Основной технической задачей, решаемой с помощью предложенных решений, является создание способа и системы для его осуществления, позволяющих более гибко настраивать закон управления в регуляторе, а также вносить какие-либо корректирующие параметры или корректирующие цепочки в цифровой части системы.

В отношении способа эта задача, в соответствии с изобретением, решается признаками, приведенными в п. 1 формулы изобретения. В отношении системы эта задача, в соответствии с изобретением, решается признаками, приведенными в п. 2 формулы изобретения.

Способ заключается в сравнении оцифрованного сигнала петли обратной связи с цифровым сигналом уставки.

В соответствии с изобретением СВЧ-сигнал преобразуют в низкочастотный, который поступает на АЦП, затем оцифрованный сигнал поступает в программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), обеспечивающую линейное изменение уровня выходного сигнала при линейном изменении уставки, где его сравнивают с уставкой, далее, по реализованному в ПЛИС закону управления, формируют управляющий сигнал и с помощью ЦАП преобразуют цифровой сигнал в аналоговый.

Система включает последовательно соединенные направленный ответвитель, диодный детектор и АЦП, образующие петлю обратной связи.

В соответствии с изобретением система снабжена ПЛИС, при этом выход ПЛИС соединен с входом ЦАП, выход которого соединен с входом блока управления уровнем, выход которого соединен с входом направленного ответвителя, выход которого соединен с входом диодного детектора, выход которого соединен с входом АЦП, выход которого соединен с входом ПЛИС.

На чертеже представлена структурная система регулирования уровня с цифровым управлением.

Система состоит из аналоговой и цифровой частей 1 и 2. Аналоговая часть 1 включает блок управления уровнем 3, выход которого соединен с входом направленного ответвителя 4, выход которого соединен с входом диодного детектора 5, выход которого соединен с входом усилителя 6. Цифровая часть 2 состоит из ПЛИС 7, которая представлена как регулятор 8 и элемент рассогласования 9, АЦП 10 и ЦАП 11. Выход элемента рассогласования 9 соединен с входом регулятора 8, выход которого соединен с ЦАП 11, выход которого соединен с входом блока управления уровнем 3, а выход усилителя 6 соединен с входом АЦП 10, выход которого соединен с входом элемента рассогласования 8.

Осуществление изобретения

На вход аналоговой части 1 системы поступает СВЧ-сигнал с генератора. Затем этот сигнал с помощью блока управления уровнем 3 преобразуется в сигнал нужного уровня. С помощью направленного ответвителя 4 происходит передача в цепь обратной связи выходного сигнала высокой частоты. Далее с помощью диодного детектора 5 детектируют низкочастотную огибающую высокочастотного сигнала и передают на усилитель 6. Таким образом, на АЦП 10 поступает низкочастотный сигнал, где он сравнивается с некоторой, заданной в цифровом виде, уставкой. С выхода элемента рассогласования 9 сигнал ошибки поступает на регулятор 8, формирующий управляющий сигнал, который преобразуется из цифрового в аналоговый с помощью ЦАП 11. Вычислительным блоком в цифровой части схемы управления является ПЛИС 7, которая помимо осуществления вычислений также управляет АЦП 10 и ЦАП 11.

Так как уровень выходного сигнала, определяемый в дБм и в В, которые связаны соотношением,

,

где U1 - измеренное напряжение, а U0 - напряжение, принятое за опорное (при опорном уровне мощности в 1 мВт на номинальной нагрузке 50 Ом), то линейное изменение уставки приведет к линейному изменению уровня выходного сигнала, определяемого в В, но нелинейному, определяемому в дБм. Для обеспечения линейного изменения уровня выходного сигнала, определяемого в дБм, при линейном изменении уставки применяется первое программное преобразование, реализованное в ПЛИС 7. Чтобы получить зависимость уровня выходного сигнала, определяемого в дБм, от управляющего сигнала, определяемого в В, размыкают обратную связь. Экспериментально снимают зависимость, затем заполняют следующий массив значений. Экспериментальные измерения параметров для реализации первого программного преобразования представлены в таблице.

Значение уставки
Ref
Соответствующая уставке желаемая мощность
Pжелаемая
Соответствующая уставке действительная мощность
Pдействительная
Найденное реальное значение уставки, соответствующее желаемой мощности
Refпреоб
Ref(1) Pжел(1) Pдейств(1) ...
Ref(2) Pжел(2) Pдейств(2) ...
Ref(3) Pжел(3) Pдейств(3)

Затем для каждой Pжел(k) находятся индексы (i) и (i+1), удовлетворяющие условию Pдейств(i)<Pжел(k)<Pдейств(i+1). После этого рассчитывается значение Refпреоб(k) методом линейной интерполяции по следующей формуле:

.

Таким образом, находят преобразованные значения для набора фиксированных значений уставки. Соответственно с помощью алгоритма первого программного преобразования анализируют заданное значение уставки, сравнивают его с имеющимися значениями в памяти ПЛИС, и в случае, если оно лежит между двумя значениями из памяти, методом линейной интерполяции находят нужное преобразованное значение. Увеличение числа точек повышает точность преобразования, что требует большего объема памяти для хранения массива значений. Для увеличения скорости вычислений в памяти хранятся не значения Ref и Refпреоб, а значения Ref и коэффициенты k и b, которые характеризуют прямую , которой аппроксимирован участок между Ref(i) и Ref(i+1). Второе программное преобразование выполняется аналогичным образом и служит для преобразования полученных отсчетов АЦП к той же величине, к которой преобразовывается значение уставки. Коэффициенты для преобразования рассчитывают после экспериментального получения соответствия значений АЦП и установленного значения уставки.

Функциональные возможности системы управления также включают в себя возможность программного управления выходом ЦАП - это удержание текущего управляющего сигнала, выключение управляющего сигнала за время, равное времени установки нового значения ЦАП, а также режим запоминания и восстановления управляющего сигнала.

1. Способ автоматического регулирования уровня выходного сигнала, заключающийся в сравнении оцифрованного сигнала петли обратной связи с цифровым сигналом уставки, отличающийся тем, что СВЧ-сигнал преобразуют в низкочастотный, который поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП), затем оцифрованный сигнал поступает в программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), с помощью которой линейно изменяют уровень выходного сигнала при линейном изменении уставки, где сравнивают с уставкой, далее, по реализованному в ПЛИС алгоритму управления формируют управляющий сигнал и с помощью цифроаналогового преобразователя (ЦАП) преобразуют цифровой сигнал в аналоговый сигнал.

2. Система автоматического регулирования уровня выходного сигнала, включающая последовательно соединенные направленный ответвитель, диодный детектор и АЦП, образующие петлю обратной связи, отличающаяся тем, что система снабжена ПЛИС, при этом выход ПЛИС соединен с входом ЦАП, выход которого соединен с входом блока управления уровнем, который последовательно соединен с направленным ответвителем, диодным детектором и усилителем, выход которого соединен с входом АЦП, выход которого соединен с входом ПЛИС, представленной элементом рассогласования, выход которого соединен с регулятором, формирующим управляющий сигнал.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиоавтоматики и может быть использовано при построении систем автоматического управления уровнями сигналов в радиотехнических цепях различного назначения.

Изобретение относится к области технологий устройств связи и предназначено для управления мощностью в множестве каналов. .

Изобретение относится к области передатчиков и может использоваться в качестве передатчика СВЧ мощности радиолокационных станций, использующих доплеровскую обработку сигналов.

Изобретение относится к технике передачи сигналов и может быть использовано при записи и воспроизведении монофонических звуковых вещательных сигналов, а также при их передаче по линиям связи.

Изобретение относится к устройствам регулирования коэффициента усиления сигнала в телекоммуникационном оборудовании и, в частности, к способу регулировки усиления речевых сигналов абонентов VoIP-устройств.

Изобретение относится к радиосвязи. .

Изобретение относится к областям радиосвязи, радиолокации, радионавигации и может быть использовано для создания устройств усиления и частотной демодуляции. Достигаемый технический результат - увеличение линейного участка частотной демодуляционной характеристики и увеличение динамического диапазона.

Изобретение относится к области транзисторных усилителей электрических сигналов. Технический результат заключается в снижении нелинейных интермодуляционных и других видов искажений, ограничении их спектра, расширении диапазона входных сигналов и повышении КПД транзисторного усилителя.

Изобретение относится к передающим устройствам и может найти применение в бортовой аппаратуре командно-измерительных систем (БА КИС) космических аппаратов. Технический результат заключается в уменьшении массы и снижении энергопотребления.

Изобретение относится к области радиотехники. Технический результат заключается в уменьшении уровня нелинейных искажений и шумов в цепи нагрузки широкополосного усилителя мощности с инвертирующим выходным каскадом.

Изобретение относится к области радиотехники и связи и может использоваться в различных аналоговых устройствах на полевых и биполярных транзисторах в качестве выходного (буферного) усилителя.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в усилителях мощности передатчиков. Достигаемый технический результат - повышение энергетической эффективности и повышение линейности.

Изобретение относится к области формирования предыскажений для радиочастотных усилителей и может использоваться в приемных устройствах. Достигаемый технический результат - осуществление предварительного предыскажения для эффективной обработки входного сигнала, компенсации нелинейных эффектов усилителя.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве приемного усилителя активных фазированных антенных решеток (АФАР) со встроенной системой тестирования и калибровки, где требуются высокие показатели чувствительности.

Настоящее изобретение относится к схеме беспроводной связи. Беспроводная схема в электронном устройстве содержит схему выходного усилителя мощности для усиления передаваемых сигналов радиочастоты.

Предлагаемое техническое решение относится к радиотехнике и может быть использовано в области радиосвязи и радиолокации. Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом малошумящем полосовом балансном усилителе СВЧ, содержащем два однокаскадных транзисторных усилителя, включенных между входным и выходным каскадно-соединенными трехдецибельными направленными ответвителями, выходы транзисторных усилителей подключены к входам выходного трехдецибельного направленного ответвителя через линии передачи, соединенные последовательно с полосно-пропускающими фильтрами, отражающими энергию за пределами полосы пропускания, причем фазовый набег ϕ каждой линии передачи на частоте, расположенной в области подъема АЧХ входных согласующих цепей транзисторных усилителей, составляет φ = [ a r c t g ( − j X f j Z ) + a r c t g ( − j X T j Z ) ] Технический результат заключается в существенном улучшении интермодуляционной избирательности радиоприемников при сохранении высокой чувствительности.

Изобретение относится к коррекции искажений, вносимых в сигнал усилителем радиочастоты. Технический результат заключается в определении коэффициентов устройства внесения предыскажений с учетом характеристик усилителя для всего занятого частотного спектра. Способ определения коэффициентов устройства внесения предыскажений, включает выборку отсчетов сигнала на входе устройства внесения предыскажений для получения множества отсчетов входного сигнала и выборку отсчетов сигнала на выходе усилителя для получения множества отсчетов выходного сигнала, каждый из которых соответствует одному отсчету входного сигнала; вычисление показателя качества для одного или нескольких отсчетов входного сигнала по одному или нескольким отсчетам входного сигнала; выборочное обновление ранее выбранной серии отсчетов входного сигнала одним или несколькими отсчетами входного сигнала в соответствии с вычисленным показателем качества для получения обновленной выбранной серии отсчетов входного сигнала; и определение коэффициентов устройства внесения предыскажений на основе отсчетов входного сигнала в обновленной выбранной серии отсчетов и соответствующих отсчетов выходного сигнала. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх