Способ регистрации огибающей электрического сигнала

(51) 03 1/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ радиотехники и может быть применен для контроля за формой сигнала в радиопередающей и радиоприемной аппаратуре, телевидении, а также в экспериментальной физике. Предложенный способ позволяет вводить данные о форме сигнала непосредственно в компьютер. Для реализации способа производят периодическое интегрирование исходного сигнала,дифференцирование полученной последовательности импульсов, временную дискретизацию и аналого-цифровое преобразование амплитуд дискрет с адаптацией скорости дискретизации к первой производной сигнала.(72) Мартьянов Игорь Серафимович Садыков Турлан Хамзинович Жунусбеков Марк Казбекович Новолодская Ольга Александровна(54) СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ОГИБАЮЩЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СИГНАЛА(57) Способ регистрации огибающей электрического сигнала относится к области 20860 Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для контроля за формой сигнала при проектировании и эксплуатации радиопередающей и радиоприемной аппаратуры, в телевидении, а также в экспериментальной физике высоких энергий. Необходимость регистрации формы электрического сигнала возникает при снятии модуляционных характеристик,измерении клирфактора, установке перенапряженного режима в мощных выходных каскадах передатчиков (см.,например З.И.Модель. Радиопередающие устройства, М., Связьиздат, 1962), при настройке усилителей промежуточной частоты и видеоусилителей,исследовании детекторов ионизации. Известна контрольно-измерительная стойка КИС-2, которая применяется при измерениях на передатчиках(см. Б.П. Терентьев. Радиопередающие устройства. М., Связьиздат, 1963,с.683). Стойка КИС-2 применяется для измерения глубины модуляции, коэффициента нелинейных искажений, контроля огибающей импульса тока в антенне. Недостатком известного устройства является то, что контролировать форму огибающей сигнала возможно лишь визуально на экране осциллографа, что не позволяет непосредственно вводить данные в компьютер. Известен прибор ИТС-2 (см. Б.П. Терентьев. с.692). Данный прибор позволяет оценивать качество телеграфных сигналов в радиоканалах при синхронном и стартстопном телеграфировании. Недостатком известного прибора является невозможность введения полученных данных в компьютер. Известен способ исследования формы импульса сцинтиллятора (см. В. Мейлинг, Ф. Стари. Наносекундная импульсная техника. М., Атомиздат,1973, с.315, Рис.193). Способ рассчитан на применение стробоскопического осциллографа. Данный способ не позволяет вводить данные о форме импульса в компьютер, что является его недостатком. Наиболее близким к заявляемому и взятым за прототип, является стробоскопический метод регистрации огибающей сигнала (см. В.Мейлинг,Ф. Стари. Наносекундная импульсная техника. М.,Атомиздат, 1973, с.303, 304, Рис.187). При стробоскопическом методе на вход осциллографа подают периодическую последовательность исследуемого импульса, для которого получают его мгновенное значение в определенный момент времени. При последовательном смещении момента стробирования получают изображение сигнала в виде последовательности точек, образующих огибающую сигнала. Для реализации способа используют два генератора пилообразного напряжения,получаемого,например,путем интегрирования прямоугольных импульсов, один из которых, с большой крутизной используется для формирования точек огибающей исследуемого импульса на экране осциллографа. Недостатками 2 известного способа является необходимость подачи сигнала в виде периодической последовательности,что не позволяет исследовать одиночные процессы. Кроме того, получение изображения в визуальном виде не позволяет непосредственно вводить его в компьютер. Предлагаемый способ устраняет отмеченные недостатки известного способа, позволяя получить технический результат, заключающийся в том, что исключается необходимость в периодизации исследуемого сигнала, при этом огибающую электрического сигнала регистрируют в компьютере. Предлагаемый способ состоит в том, что формируют импульсы напряжения пилообразной формы путем интегрирования входного сигнала с последующим быстрым спадом напряжения всякий раз при достижении заданного уровня опорного напряжения. Дифференцируют по времени полученную последовательность импульсов и в течение длительностей дискрет проводят аналогоцифровое преобразование (АЦ-преобразование) амплитуд дискрет. Величины цифрового кода в точках отсчета заносят в компьютер. Необходимым и достаточным условием реализации способа является выполнение неравенств /2, где- верхняя граничная частота спектра сигнала,длительность минимальной дискреты,- время АЦпреобразования. Таким образом, получен технический результат,состоящий в том, что исключается необходимость в периодизации исследуемого сигнала, при этом огибающую электрического сигнала регистрируют в компьютере. На рисунках 1 и 2 приведены структурная схема и временная диаграмма напряжений, поясняющие сущность предлагаемого способа, где обозначено 1. Интегратор 2. Источник опорного напряжения Ео 3. Дифференциатор 4. Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5. Компьютер 6.- напряжение входного сигнала 7.- напряжение на выходе интегратора 8. напряжение на выходе дифференциатора 9.- цифровой код на выходе АЦП 10. Ео - опорное напряжение 12.- длительность входного сигнала 13.- длительность дискреты 14.- амплитуда дискреты Предлагаемый способ реализуют следующим образом (см. фиг. 1,2). Интегратор 1 периодически интегрирует входной сигнал (см. фиг.2, эпюра а) в течение времени 0-. Периодичность интегрирования обеспечивают тем,что интегрирующий конденсатор, входящий в схему интегратора, всякий раз, после его заряда до уровня Ео источника опорного напряжения 2, быстро разряжают до нуля за время, много меньшее(эпюра б на фиг.2). Полученную последовательность пилообразных импульсов дифференцируют по времени с помощью 20860 дифференциатора 3, в результате чего на выходе дифференциатора получают импульсступенчатой формы, образованный дискретами(эпюра в). Амплитуды дискретв точках их отсчета преобразуют с помощью АЦП 4 в цифровой коди заносят в компьютер 5. Длительность минимального интервала дискретизациивыбирают, исходя из условий Таким образом, получен также побочный технический результат - при АЦ-преобразовании амплитуд дискрет благодаря наличию в предложенном способе адаптации скорости отсчета сигнала к скорости его изменения (к производной сигнала) при выполнении условия (2) будут устранены ошибки маскировки частот на высших частотах спектра сигнала и избыточность информации на низших. Таким образом, получен технический результат,состоящий в том, что исключается необходимость в периодизации исследуемого сигнала, при этом огибающую электрического сигнала регистрируют в компьютере. Условие (1) связано с быстродействием АЦП,который должен успеть выполнить АЦпреобразование за время самого короткого интервала дискретизации . Условие (2) выражает требование теоремы Котельникова (см.,например Гоноровский И.С. Основы радиотехники. М., Связьиздат, 1957, с.660). При выполнении условия (2) для наиболее короткого интервалатребование теоремы будет выполнено и для всех остальных,более длинных интервалов дискретизации. Другими словами, чем быстрее меняется сигнал во времени, тем чаще берут его отсчеты, т.е. осуществляют адаптацию скорости дискретизации (скорости отсчета) сигнала к скорости его изменения. 1. Способ регистрации огибающей электрического сигнала, состоящий в том, что формируют импульсы напряжения пилообразной формы путем интегрирования входного сигнала,отличающийся тем, что осуществляют быстрый разряд интегрирующего конденсатора каждый раз при достижении заданного уровня опорного напряжения,полученную последовательность импульсов напряжения дифференцируют по времени и в течение длительностей дискрет проводят аналого-цифровое преобразование их амплитуд, а величины цифрового кода в точках отсчета сигнала заносят в компьютер. 2. Способ регистрации огибающей электрического сигнала по п.1, отличающийся тем,что необходимым и достаточным условием является выполнение неравенств /2, гдемаксимальная частота спектра сигнала,длительность минимальной дискреты,длительность аналога-цифрового преобразования амплитуд дискрет.