УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОМ УСИЛЕНИЯ ПЕРЕДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА РЛС НА ОСНОВЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ УСИЛИВАЕМОГО СИГНАЛА

Устройство управления коэффициентом усиления передающего устройства РЛС на основе восстановления параметров усиливаемого сигнала
Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в системах управления выходной мощностью передающего устройства в метровом диапазоне волн с применением средств цифровой обработки сигналов.
Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, состоит в определении параметров сигнала, за минимальное количество отсчетов, полученных за время, сопоставимое с одним периодом сигнала. Определяемые параметры сигнала используются для управления коэффициентом усиления передающего устройства.
Сведения об известных аналогах.
Известно устройство измерения амплитуды сигнала (RU 2280877 С1 G01R 19/25), которое может быть использовано для измерения амплитуды гармонического сигнала с повышенной точностью и помехоустойчивостью, в составе которого присутствует постоянная составляющая, за малое время измерения, в том числе и за время, меньшее периода гармонического сигнала и некратное периоду сигнала.
Недостатком данного устройства являются объемные математические вычисления параметров сигнала.
Задача, на решение которой направлена заявленная модель, заключается в повышении быстродействия системы управления коэффициентом усиления передающего устройства.
Поставленная задача решается за счет использования программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) в устройстве, за счет использования постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) с табличными значениями для вычисления тригонометрических функций, что позволяет избежать массивных математических вычислений при восстановлении параметров сигнала. После получения параметров падающего и отраженного сигнала, устройство производит вычисление значения импеданса нагрузки, на которую работает передающее устройство.
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что используемые элементы известны. Однако, при их введении в указанной связи между собой и остальными элементами в заявляемое устройство, указанные элементы проявляют новые свойства, состоящие в повышении быстродействия при вычислении параметров.
На фиг. 1 изображена структурная схема устройства управления коэффициентом усиления передающего устройства на основе восстановления параметров усиливаемого сигнала.
Устройство содержит узел умножителя частоты [7], параллельно соединенный с ПЛИС [11] и четырьмя АЦП [6] [8] [9] [10], и пять узлов, параллельно соединенных с ПЛИС [11]: четырех АЦП [6] [8] [9] [10] и ПЗУ [12]. На АЦП [6] и умножитель частоты [7] поступает входной контролируемый сигнал [1], на АЦП [8] поступает выходной контролируемый сигнал [3], на АЦП [9] поступает сигнал со значением падающей волны [4], на АЦП [10] поступает сигнал со значением отраженной волны [5]. С ПЗУ [12] на ПЛИС [11] поступают необходимые для восстановления параметров сигнала табличные значения. На выходе ПЛИС [11] формируется сигнал управления коэффициентом усиления передающего устройства [2].
В описываемом устройстве управления коэффициентом усиления передающего устройства восстановления параметров гармонических сигналов, основанное на прямом цифровом измерении сигнала. Диапазон частоты входного сигнала в диапазоне 50…70 МГц.
Устройство управления коэффициентом усиления передающего устройства работает следующим образом.
На устройство поступают гармонические сигналы: входной сигнал [1] на АЦП [6]; сигнал с выхода регулируемого усилителя [3] на АЦП [8], сигнал падающей волны [4] на АЦП [9], сигнал отраженной волны [5] на АЦП [10]. Оцифрованные сигналы с АЦП [6] [8] [9] [10] параллельно поступают для обработки на ПЛИС [11], параллельная обработка которых позволяет увеличить скорость обработки поступающих сигналов, а соответственно и общее быстродействие системы, в пропорциональную количеству параллельных потоков данных величину. Оцифрованные посредством АЦП сигналы с помощью последующей обработки в ПЛИС предоставляют возможность определить параметры усиливаемого сигнала.
Обработка в ПЛИС при использовании алгоритма восстановления параметров сигнала происходит следующим образом:
Входной гармонический сигнал [1] после прохождения через АЦП [6]
представляется последовательной выборкой отсчетов U1, U2, U3.
U1=A·sin(x);
U2=A·sin(x+d);
U3=А·sin(x+2·d), где А - максимальное значение амплитуды, х - частота сигнала, U - значение сигнала, d - сдвиг фазы за один отсчет.
, где fd - частота дискретизации.
Частота дискретизации задается сигналом, поступающим с умножителя частоты [7].
Значение сдвига фазы между отсчетами при постоянной частоте сигнала является константой и не зависит от выбранной тройки отсчетов.
Далее приведены формулы, полученные после ряда подстановок, на основе которых происходит восстановление параметров сигнала.
,
,
По формулам (1), (2), (3) происходит вычисление параметров измеряемого сигнала.
Вместо вычисления ПЛИС тригонометрических функций и выражений требующих большого количества циклов для вычисления, например, вычисление квадратного корня, используются табличные коэффициенты записанные в ПЗУ [12], считываемые в соответствии с алгоритмом управления коэффициентом усиления, что так же повышает быстродействие системы.
Восстановленные значения сигнала сравниваются с заданными номинальными значениями и, в зависимости от результатов сравнения, ПЛИС формирует сигнал управления коэффициентом усиления [2].
Вычисление импеданса нагрузки происходит в соответствии с формулой:
0
r
i
, где Z - сопротивление нагрузки, Г - действительная часть коэф. отражения, Г - мнимая часть коэф. отражения.
Для чего перед этим вычисляются: значение амплитуды и фазы отраженной волны (используя данные с АДП [5]); значение амплитуды и фазы падающей волны (используя данные с АЦП [4]); разница фаз отраженной и падающей волн. Таким образом, имея значения действительной и мнимой части коэффициента отражения появляется возможность вычислить импеданс нагрузки, на которую работает передающее устройство.