20.02.2014
216.012.a3ee

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ, ВНОСИМЫХ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002507681
Дата охранного документа
20.02.2014
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для контроля работы аналого-цифровых преобразователей без применения специальных тестовых сигналов. Технический результат - повышение точности выявления возникающих искажений за счет выявления искажений до начала амплитудного ограничения. В основе изобретения лежит факт изменения среднего значения случайного процесса в результате его нелинейного преобразования. Случайный процесс с нулевым средним после прохождения устройства с монотонной нелинейной характеристикой изменяет свой спектральный состав таким образом, что в нем появляется постоянная составляющая, зависящая от степени выраженности нелинейности. Таким образом, технический результат достигается измерением и анализом среднего значения цифрового кода на выходе контролируемого аналого-цифрового преобразователя. Устройство для выявления нелинейных искажений содержит блок вычитания, блок измерения модуля среднего значения цифрового кода и блок принятия решений, в вариантном исполнении устройство состоит из блока измерения среднего значения цифрового кода и блока принятия решений. 4 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для контроля работы аналого-цифровых преобразователей без применения специальных тестовых сигналов.

Известен способ, который может быть использован для выявления нелинейных искажений, вносимых аналого-цифровым преобразователем (АЦП) в преобразуемый сигнал. Способ предусматривает статистическую оценку одного из показателей выходного сигнала (цифрового кода) за некоторый интервал времени и сравнение его с заранее заданным пороговым уровнем, при превышении порогового уровня выносят решение о наличии искажений. Информативным показателем может быть, например, дисперсия выходного сигнала, преобразованного в цифровой код. Для реализации способа служит устройство, состоящее из блока статистической оценки уровня сигнала и компаратора [Пат. RU 2274868. Опубл. 20.04.2006. Бюл. №11].

Упомянутый способ, выбранный в качестве прототипа, позволяет контролировать появление нелинейных искажений в АЦП без применения тестовых сигналов, извлекая информацию из рабочего случайного сигнала с произвольным спектром. Однако недостатком его является низкая точность выявления искажений, обусловленная тем, что способ позволяет выявлять нелинейные искажения, вызванные только амплитудным ограничением выходных сигналов, то есть в ситуациях, когда искажения достигают достаточно больших значений. Фактически он является способом статистического контроля уровня выходного сигнала.

Технический результат, достигаемый при использовании настоящего изобретения, заключается в повышении точности выявления возникающих искажений за счет выявления искажений до начала амплитудного ограничения.

По первому варианту технический результат достигается тем, что в способе выявления нелинейных искажений, вносимых аналого-цифровым преобразователем в преобразуемый сигнал, предусматривающем подачу на вход аналого-цифрового преобразователя знакопеременного сигнала с нулевым средним, согласно изобретению уменьшают выходной цифровой код на величину, равную значению выходного кода при нулевом входном сигнале, после чего измеряют модуль среднего значения цифрового кода, сравнивают его с пороговым значением, отличным от нуля, и если измеренный модуль среднего значения цифрового кода превосходит пороговое значение, то выносят решение о наличии искажений, вносимых аналого-цифровым преобразователем в преобразуемый сигнал.

При этом пороговое значение задают, исходя из требований к допустимому уровню нелинейных искажений.

Кроме того, для достижения технического результата по первому варианту, устройство для выявления нелинейных искажений, вносимых аналого-цифровым преобразователем в преобразуемый сигнал, согласно изобретению содержит блок вычитания, блок измерения модуля среднего значения цифрового кода и блок принятия решений, выход которого является информационным выходом устройства, первый вход блока вычитания является входом устройства, выход блока вычитания соединен со входом блока измерения модуля среднего значения цифрового кода, выход которого соединен со входом блока принятия решений, второй вход блока вычитания является входом фиксированной величины.

По второму варианту технический результат достигается тем, что в способе выявления нелинейных искажений, вносимых аналого-цифровым преобразователем в преобразуемый сигнал, предусматривающем подачу на вход аналого-цифрового преобразователя знакопеременного сигнала с нулевым средним, согласно изобретению измеряют среднее значение цифрового кода на выходе аналого-цифрового преобразователя, сравнивают его с заранее заданным эталонным значением, если измеренное среднее значение цифрового кода отличается от эталонного значения более чем на допустимую величину, то выносят решение о наличии искажений, вносимых аналого-цифровым преобразователем в преобразуемый сигнал.

При этом эталонное значение определяется цифровым кодом на выходе аналого-цифрового преобразователя при нулевом входном сигнале.

Кроме того, для достижения технического результата по второму варианту, устройство для выявления нелинейных искажений, вносимых аналого-цифровым преобразователем в преобразуемый сигнал, согласно изобретению содержит блок измерения среднего значения цифрового кода и блок принятия решений, выход которого является информационным выходом устройства, выход блока измерения среднего значения цифрового кода соединен со входом блока принятия решений, вход блок измерения среднего значения цифрового кода является входом устройства.

Сущность изобретения поясняется графическим материалом.

На фиг.1 виде графиков зависимости напряжения от времени показаны три случая искажений в устройстве с нелинейной характеристикой случайного сигнала, представленного нормированными значениями Uвых/U0 (Uвых - выходное напряжение устройства, вносящего искажения, U0 - выходное напряжение устройства при нулевом входном сигнале).

На фиг.2 и фиг.3 приведены функциональные схемы устройств для выявления нелинейных искажений, выделенные штриховыми линиями.

На фиг.1 выделены три участка Т1, Т2 и T3 (интервалы времени), каждому из которых соответствует определенный уровень искажений.

Схема по фиг.2 содержит контролируемый АЦП 1, блок 2 вычитания, блок 3 измерения модуля среднего значения цифрового кода и блок 4 принятия решений, выход которого является информационным выходом устройства, первый вход блока 2 вычитания является входом устройства, выход блока 2 вычитания соединен со входом блока 3 измерения модуля среднего значения цифрового кода, выход которого соединен со входом блока 4 принятия решений, второй вход блока 2 вычитания является входом фиксированной величины Код «нуля».

Схема по фиг.3 содержит контролируемый АЦП 5, блок 6 измерения среднего значения цифрового кода и блок 7 принятия решений, выход которого является информационным выходом устройства, выход блока 6 измерения среднего значения цифрового кода соединен со входом блока 7 принятия решений, вход блока измерения среднего значения цифрового кода является входом устройства.

В основе настоящей группы изобретений лежит факт изменения среднего значения случайного процесса в результате его нелинейного преобразования. Случайный процесс с нулевым средним после прохождения устройства с монотонной нелинейной характеристикой изменяет свой спектральный состав таким образом, что в нем появляется постоянная составляющая, зависящая от степени выраженности нелинейности. Теоретическое обоснование указанного приведено в работе [Аванесян Г.Р. Определение нелинейных искажений сигналов по измерениям во временной области // Журнал радиоэлектроники, №2, 2011]. В качестве иллюстрации на фиг.1 показаны три случая прохождения случайного процесса с нулевым средним через устройство с нелинейной характеристикой. Различные нелинейные искажения создавались при постоянной нелинейной характеристике изменениями уровня входного сигнала. В результате кроме ожидаемого изменения уровня выходного сигнала было зафиксировано и изменение его среднего значения. Из фиг.1 видно, что с ростом нелинейных искажений, вызванных ростом уровня сигнала, наблюдается и рост среднего значения выходного сигнала. Наименьшим искажениям, условно принятым за нулевой уровень, соответствует среднее значение выходного сигнала Ucp1, полученное на интервале Т1. Сигналу на участке T2 соответствует среднее значение Uср2, а сигналу на участке T3 - значение Uср3. Причем несложно видеть, что Ucp1<Ucp2<Uср3.

Из вышеизложенного следует, что задача выявления нелинейных искажений, возникающих в АЦП процессе преобразования входного аналогового сигнала uвх с нулевым средним в цифровой код u(n), может быть обоснованно сведена к измерению и анализу среднего значения кода на выходе контролируемого АЦП. Возможны два варианта. Согласно первому перед измерением среднего значения выходного кода АЦП из выходного кода вычитают нулевой уровень u0 - код на выходе АЦП, соответствующий нулевому входному сигналу (код «нуля»). Это необходимо для удаления постоянной составляющей на выходе АЦП, которая присутствует на его выходе при работе с биполярными сигналами и, как правило, равная половине диапазона возможных значений выходного кода. Для этого предусматривается блок 2 вычитания (см. фиг.2), на вход вычитаемого которого подается код, соответствующий нулевому входному сигналу. Указанный код может быть определен либо экспериментально до начала контроля АЦП 1 при отсутствии входного сигнала, либо получен из документации на контролируемый преобразователь. После измерения в блоке 3 модуля среднего значения, полученный результат сравнивается в блоке 4 принятия решений с заранее заданным порогом Н. При равенстве или превышении порога выносится решение о наличии в выходном коде контролируемого АЦП искажений. То есть принцип действия устройства сводится к проверке выполнения неравенства: , в котором N - количество значений выходного кода, участвующих в процессе усреднения. Сравнение с порогом Н, отличным от нуля, необходимо для задания некоторого коридора допустимых значений, что вызвано наличием на практике как погрешностей аналого-цифрового преобразования, так и погрешностей усреднения. Значение Н может составлять несколько единиц (например, соответствовать коду числа из диапазона 2…4) и зависит как от вышеуказанных погрешностей, так и от требований, предъявляемых к порогу выявления искажений. Чем выше допустимый уровень нелинейных искажений, тем выше должен выбираться порог H. Оптимальным является определение порога экспериментальным путем на этапе разработки устройства с учетом всех вышеуказанных факторов.

По второму варианту работа устройства (см. фиг.3) сводится к измерению среднего значения выходного кода u(n) контролируемого АЦП 5 и определению в блоке 7 принятия решений: выполняется двойное неравенство или нет. Если указанное неравенство соблюдается, то выносится решение об отсутствии искажений, в противном случае выносится решение о наличии нелинейных искажений. Присутствующая в приведенном неравенстве величина Δu0 призвана учесть допустимый диапазон изменений среднего значения, в пределах которого решение о наличии искажений еще не выносится. Правила выбора значения Δu0 те же, что и величины Н.

Относительно реализации блока принятия решений отметим следующее. При реализации функций указанного блока аппаратно в первом случае блок 4 может представлять собой компаратор двоичных кодов, на один из входов которого (сигнальный вход) подается код с выхода блока 3, а на другой (опорный вход) - код порога Н. Входы компаратора выбираются таким образом, чтобы при превышении порога Н происходило срабатывание компаратора. Выход компаратора будет являться выходом блока 4. Во втором случае, касающемся блока 7, необходимо применение двух компараторов, один из которых будет срабатывать в том случае если код на сигнальном входе больше кода, соответствующего значению величины u0-Δu0, подаваемой на опорный вход, а другой при превышении величины u0+Δu0, подаваемой на его опорный вход. При объединении выходов двух указанных компараторов по логической схеме ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ (ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ-НЕ) на выходе логического элемента, выполняющего данную операцию, будет появляться логическая единица при несоблюдении неравенства и логический нуль при его соблюдении. Что же касается программной реализации блока сравнения, то этот вариант предпочтителен при исполнении всего устройства на базе универсального микропроцессора. В этом случае проверка соблюдений вышеприведенных неравенств осуществляется достаточно просто с использованием стандартных алгоритмов.


СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ, ВНОСИМЫХ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ, ВНОСИМЫХ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ, ВНОСИМЫХ АНАЛОГО-ЦИФРОВЫМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 20.
10.02.2013
№216.012.2475

Корреляционно-фазовый пеленгатор

Изобретение относится к области радионавигации и может быть использовано при построении систем определения угловых координат, принцип действия которых основан на определении временного сдвига между радиосигналами, принимаемыми от объекта. Достигаемый технический результат изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474835
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.11.2013
№216.012.862b

Корреляционный измеритель временных сдвигов случайных сигналов

Изобретение относится к специализированным устройствам извлечения информации и служит для измерения временных сдвигов между случайными аналоговыми сигналами. Техническим результатом является структурное упрощение и повышение надежности корреляционного измерителя. Указанный измеритель временных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500025
Дата охранного документа: 27.11.2013
20.12.2013
№216.012.8e5d

Корреляционный измеритель временных сдвигов случайных сигналов

Изобретение относится к специализированным устройствам извлечения информации и служит для измерения временных сдвигов между случайными аналоговыми сигналами. Техническим результатом является структурное упрощение корреляционного измерителя. Корреляционный измеритель содержит входной аналоговый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502128
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.05.2015
№216.013.4f2e

Синхронизируемый измеритель фазовых сдвигов

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для определения фазового сдвига как синусоидальных сигналов, так и последовательностей импульсов. Технический результат - повышение эффективности функционирования измерителя фазовых сдвигов за счет исключения ошибки, связанной с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551788
Дата охранного документа: 27.05.2015
10.06.2015
№216.013.5074

Устройство для оценки частотных искажений случайных сигналов (варианты)

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для интегральной оценки частотных искажений, вносимых радиотехническими цепями в исходный случайный сигнал. Устройство содержит первый и второй спектроанализаторы и измеритель коэффициента корреляции, выход которого является выходом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552117
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.07.2015
№216.013.6112

Способ автоматической регулировки усиления и устройство его реализующее (варианты)

Изобретение относится к области радиоавтоматики и может быть использовано при построении систем автоматического управления уровнями сигналов в радиотехнических цепях различного назначения. Технический результат, достигаемый при использовании настоящей группы изобретений, состоит в повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556392
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.6134

Способ и радиотехническая система идентификации летательных аппаратов

Изобретение относится к радиотехническим системам извлечения информации, а именно к радиолокационным системам с активным ответом, и может быть использовано для удаленного идентифицирования летательных аппаратов при решении различных задач, связанных с контролем нахождения летательных аппаратов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556426
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.07.2015
№216.013.652d

Цифровой фазовый детектор (варианты)

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для определения фазового сдвига импульсных последовательностей с произвольными длительностями импульсов и скважностями. Цифровой фазовый детектор может найти применение при построении как фазометров широкого назначения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557448
Дата охранного документа: 20.07.2015
10.11.2015
№216.013.8e4e

Способ коррекции нелинейных искажений сигналов и усилитель с автокоррекцией (варианты)

Изобретение относится к области усилительной техники. Предложены способы коррекции нелинейных искажений сигналов и усилители с автокоррекцией для реализации данных способов. Особенностью заявленных способов коррекции искажений является получение в реальном времени оценки нелинейных искажений...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568039
Дата охранного документа: 10.11.2015
20.03.2016
№216.014.cd02

Способ измерения параметров синусоидального напряжения и измеритель его реализующий (варианты)

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может быть использовано при построении цифровых измерителей среднеквадратического значения синусоидальных сигналов. Технический результат, достигаемый при использовании настоящей группы изобретений, заключается в обеспечении возможности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577549
Дата охранного документа: 20.03.2016
Показаны записи 1-10 из 20.
10.02.2013
№216.012.2475

Корреляционно-фазовый пеленгатор

Изобретение относится к области радионавигации и может быть использовано при построении систем определения угловых координат, принцип действия которых основан на определении временного сдвига между радиосигналами, принимаемыми от объекта. Достигаемый технический результат изобретения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474835
Дата охранного документа: 10.02.2013
27.11.2013
№216.012.862b

Корреляционный измеритель временных сдвигов случайных сигналов

Изобретение относится к специализированным устройствам извлечения информации и служит для измерения временных сдвигов между случайными аналоговыми сигналами. Техническим результатом является структурное упрощение и повышение надежности корреляционного измерителя. Указанный измеритель временных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500025
Дата охранного документа: 27.11.2013
20.12.2013
№216.012.8e5d

Корреляционный измеритель временных сдвигов случайных сигналов

Изобретение относится к специализированным устройствам извлечения информации и служит для измерения временных сдвигов между случайными аналоговыми сигналами. Техническим результатом является структурное упрощение корреляционного измерителя. Корреляционный измеритель содержит входной аналоговый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502128
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.05.2015
№216.013.4f2e

Синхронизируемый измеритель фазовых сдвигов

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для определения фазового сдвига как синусоидальных сигналов, так и последовательностей импульсов. Технический результат - повышение эффективности функционирования измерителя фазовых сдвигов за счет исключения ошибки, связанной с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551788
Дата охранного документа: 27.05.2015
10.06.2015
№216.013.5074

Устройство для оценки частотных искажений случайных сигналов (варианты)

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для интегральной оценки частотных искажений, вносимых радиотехническими цепями в исходный случайный сигнал. Устройство содержит первый и второй спектроанализаторы и измеритель коэффициента корреляции, выход которого является выходом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002552117
Дата охранного документа: 10.06.2015
10.07.2015
№216.013.6112

Способ автоматической регулировки усиления и устройство его реализующее (варианты)

Изобретение относится к области радиоавтоматики и может быть использовано при построении систем автоматического управления уровнями сигналов в радиотехнических цепях различного назначения. Технический результат, достигаемый при использовании настоящей группы изобретений, состоит в повышении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556392
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.6134

Способ и радиотехническая система идентификации летательных аппаратов

Изобретение относится к радиотехническим системам извлечения информации, а именно к радиолокационным системам с активным ответом, и может быть использовано для удаленного идентифицирования летательных аппаратов при решении различных задач, связанных с контролем нахождения летательных аппаратов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556426
Дата охранного документа: 10.07.2015
20.07.2015
№216.013.652d

Цифровой фазовый детектор (варианты)

Изобретение относится к области радиоизмерений и предназначено для определения фазового сдвига импульсных последовательностей с произвольными длительностями импульсов и скважностями. Цифровой фазовый детектор может найти применение при построении как фазометров широкого назначения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557448
Дата охранного документа: 20.07.2015
10.11.2015
№216.013.8e4e

Способ коррекции нелинейных искажений сигналов и усилитель с автокоррекцией (варианты)

Изобретение относится к области усилительной техники. Предложены способы коррекции нелинейных искажений сигналов и усилители с автокоррекцией для реализации данных способов. Особенностью заявленных способов коррекции искажений является получение в реальном времени оценки нелинейных искажений...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568039
Дата охранного документа: 10.11.2015
20.03.2016
№216.014.cd02

Способ измерения параметров синусоидального напряжения и измеритель его реализующий (варианты)

Изобретение относится к области электрорадиоизмерений и может быть использовано при построении цифровых измерителей среднеквадратического значения синусоидальных сигналов. Технический результат, достигаемый при использовании настоящей группы изобретений, заключается в обеспечении возможности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002577549
Дата охранного документа: 20.03.2016

Похожие РИД в системе