Способ расширения динамического диапазона в радиотехнических системах

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 К_1.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 К_2.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 u_вх(t). (Подключаются только те усилители, у которых замкнуты ключи К_1.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 К_2.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 К_2.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).