Способ расширения динамического диапазона в радиотехнических системах
Владельцы патента RU 2614345:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" (RU)
Изобретение относится к электронной технике и аудиотехнике, предназначено для расширения динамического диапазона и может быть использовано в аудиотехнике, радиотехнических системах различного назначения. Технический результат: расширение динамического диапазона радиотехнических систем. Расширение динамического диапазона аппаратуры достигается за счет того, что вводится N блоков операционных усилителей, имеющих разные коэффициенты усиления, а также набор из К1.N ключей, которые подключают свой собственный усилитель. При передаче/записи сигнала в ОЗУ они подключаются таким образом, чтобы уменьшить динамический диапазон записываемого (или передаваемого) сигнала. При обработке (или приеме) сигнала расширитель динамического диапазона также имеет N блоков операционных усилителей, которые подключаются при помощи К2.N ключей, и восстанавливает исходный сигнал, подключая соответствующие блоки усилителей. Таким образом, при записи сигнала его динамический диапазон сокращается, а при воспроизведении сигнал вновь восстанавливается, сохраняя исходный динамический диапазон обрабатываемого сигнала. 1 ил.
Изобретение относится к электронно-вычислительной технике и радиотехнике, предназначено для расширения динамического диапазона в радиотехнических системах (РТС) и может быть использовано в радиотехнических системах различного назначения и аудиотехнике.
Известны способы расширения динамического диапазона [1, 2].
Устройство АРУ содержит усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, имеющий вход для приема входного сигнала, управляющий вход для приема сигнала регулировки усиления и выход для выдачи выходного сигнала. Устройство АРУ также содержит измерительную схему для выработки сигнала принимаемой мощности на основании мощности выходного сигнала. Интегратор с насыщением сравнивает сигнал принимаемой мощности с опорным сигналом и вырабатывает сигнал регулировки усиления в ответ на результат сравнения. Интегратор с насыщением содержит решающую схему для разрешения интегрирования на основании значений сигнала принимаемой мощности, опорного сигнала и сигнала регулировки усиления. В предпочтительном варианте использование входного ограничителя в совокупности с аналого-цифровым преобразователем обеспечивает расширение динамического диапазона входного сигнала [1].
Известен также способ расширения динамического диапазона в системе цифровой радиопередачи, при котором в приемнике, включающем ограничитель сигнала, к которому подсоединен аналого-цифровой преобразователь (АЦП), квадратурный делитель, который связан с АЦП, а также декодер, который связан с квадратурным делителем, выбирают величину верхнего предела для динамического диапазона АЦП, определяют минимально допустимое качество сигнала для обработки радиосигнала в приемнике, генерируют величину качества сигнала на выходе АЦП, сравнивают сгенерированную величину качества сигнала с минимально допустимым качеством сигнала и ограничивают сигнал, поступающий на АЦП, так, чтобы мощность сигнала превысила бы величину верхнего предела АЦП, и так, чтобы было превышено минимально допустимое качество сигнала, когда мощность сигнала, передаваемого от ограничителя сигнала, превысит величину верхнего предела (прототип) [2].
Однако известные способы не позволяют восстановить исходный сигнал с заданной точностью.
Положительный технический результат - расширение динамического диапазона радиотехнических систем - достигается тем, что в способе расширения динамического диапазона в радиотехнических системах новым является то, что вводится N блоков операционных усилителей, имеющих разные коэффициенты усиления и включенных параллельно, а также набор из К1.N ключей, которые подключают соответствующий операционный усилитель; расширитель динамического диапазона также имеет вторую группу, состоящую из N блоков операционных усилителей, которые подключаются параллельно при помощи К2.N ключей; при передаче сигнала работает первая группа операционных усилителей, а при приеме/обработке сигнала - вторая группа операционных усилителей.
Способ расширения динамического диапазона заключается в следующем. На фиг. 1 приведена структурная схема устройства динамического диапазона в РТС.
На вход операционных усилителей, включенных параллельно, поступает входной сигнал uвх(t). (Подключаются только те усилители, у которых замкнуты ключи К1.N.) Тогда амплитуда сигнала на выходе операционных усилителей описывается следующей формулой:
Следовательно, можно уменьшить динамический диапазон передаваемого сигнала, что приведет к уменьшению искажений сигнала при передаче по линии связи.
При обработке принятого сигнала подключается другая группа операционных усилителей (см. фиг. 1), при этом должны быть замкнуты соответствующие ключи К2.N. При этом динамический диапазон принимаемого/обрабатываемого сигнала может быть восстановлен с заданной точностью.
Таким образом, принятый сигнал имеет более узкий динамический диапазон, поэтому он меньше подвержен искажениям при передаче по каналам связи.
Замыкая соответствующие ключи К2.N, подключаются соответствующие операционные усилители (см. фиг. 1) и можно восстановить исходный сигнал, который будет иметь более широкий динамический диапазон по сравнению с принятым.
Литература
1. Патент №2157044 Российской Федерации. МПК H03G 3/20. Устройство для расширения динамического диапазона / Заявл. 23.09.1993. Опубл. 20.04.1996. Бюл. №11. - 4 с.
2. Патент №2163416 Российской Федерации. МПК H03G 3/20. Способ и устройство для автоматической регулировки усиления в цифровом радиоприемнике / Пол И. Питерзелл (US), Натаниель Б. Вилсон (US), Питер Дж. Блэк (AU). Заявл. 20.03.1999. Опубл. 20.02.2001. Бюл. №13 (прототип).
Способ расширения динамического диапазона в радиотехнических системах, отличающийся тем, что вводится N блоков операционных усилителей, имеющих разные коэффициенты усиления и включенных параллельно, а также набор из К1.N ключей, которые подключают соответствующий операционный усилитель; расширитель динамического диапазона также имеет вторую группу, состоящую из N блоков операционных усилителей, которые подключаются параллельно при помощи К2.N ключей; при передаче сигнала работает первая группа операционных усилителей, а при приеме/обработке сигнала - вторая группа операционных усилителей.
