Підсилювальний тракт з широким динамічним діапазоном

Приймально-підсилювальний тракт гідролокаційної системи, що містить вхідний малошумлячий 3 ду, амплітудного детектора, аналого-цифрового перетворювача, пристрою керування, пристрою обробки й відображення інформації, першого фільтра низької частоти, другого фільтра низької частоти, першого цифро-аналогового перетворювача й другого цифро-аналогового перетворювача, причому перший вихід пристрою керування підключений до першого входу пристрою обробки й відображення інформації, другий вихід пристрою керування підключений до входу першого цифроаналового перетворювача, третій вихід пристрою керування з'єднаний із входом другого цифроаналового перетворювача, вихід вхідного малошумлячого підсилювача підключений до першого входу пристрою часового автоматичного регулювання підсилення, вихід якого з'єднаний із входом буферного підсилювача, вихід буферного підсилювача з'єднаний з першим входом пристрою дискретного регулювання підсилення, другий вхід пристрою дискретного регулювання підсилення з'єднаний з виходом другого фільтра низьких частот, вихід пристрою дискретного регулювання підсилення через підсилювальний каскад з'єднаний з амплітудним детектором, вихід якого з'єднаний із входом аналого-цифрового перетворювача, вихід якого, у свою чергу, підключений до другого входу пристрою обробки й відображення інформації, вихід же другого цифро-аналового перетворювача з'єднаний із входом другого фільтра низької частоти, вихід першого цифро-аналогового перетворювача з'єднаний із входом першого фільтра низької частоти, вихід першого фільтра низької частоти підключений до другого входу пристрою часового регулювання посилення (див. Фіг.2). Недоліком таких приймальних трактів є нестабільність і неточність регулювальних амплітудних характеристик при обробці ехосигналів із широким динамічним діапазоном, а також складність реалізації пристроїв регулювання амплітуди ревербераційних сигналів. Задачею винаходу є розширення динамічного діапазону вхідного сигналу за рахунок зменшення рівня власних шумів тракту й верхнього порогу обмеження підсилюваного сигналу у вихідних каскадах тракту. Поставлена задача досягається за рахунок того, що в приймально-підсилювальний тракт гідролокаційної системи, до складу якого входять: вхідний малошумлячий підсилювач, перший аналогоцифровий перетворювач і пристрій обробки й відображення інформації, причому вихід першого аналого-цифрового перетворювача з'єднаний з першим входом пристрою обробки й відображення інформації, введені N-1 вхідних малошумлячих підсилювачів, суматор і другий аналого-цифровий перетворювач, при цьому N входів вхідних малошумлячих підсилювачів з'єднані між собою, вихід кожного з N вхідних малошумлячих підсилювальних каскадів з'єднаний з відповідним N входом суматора, вихід суматора з'єднаний із входом першого аналого-цифрового перетворювача, вихід N-го вхідного малошумлячого підсилювального каскаду з'єднаний також із входом другого аналого-цифрового перетворювача, вихід якого, у свою 94518 4 чергу, підключений до другого входу пристрою обробки й відображення інформації (див. Фіг.3). Сукупність зазначених ознак дає можливість розширити динамічний діапазон підсилювального тракту одночасно у двох напрямках: для верхньої й нижньої границь амплітудної характеристики (див. Фіг 4): 1. Зменшити рівень власних шумів підсилювального тракту за рахунок збільшення співвідношення сигнал/шум при паралельному з'єднанні входів малошумлячих підсилювачів і підсумовуванні їх N вихідних сигналів. У цьому випадку сумарна вихідна напруга сигналу при коефіцієнті підсилення Кпідсил., дорівнює: Uвих. = NKпідсил. Uвх. Тоді як сумарний рівень шумів як суми випадкових процесів з нормальним розподілом визначається як (кн. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника.- Л.: Советское радио, 1966.- С. 97...111). Uшвих.   підсил. U2 вх ш1  U2 вх ш 2  U2 вх ш1  U2 вх ш    підсил.Uших.  . У результаті, відношення сигнал /шум такого пристрою дорівнює Uвих Uвх  підсил  U    вх . Uш Uш підсил  Uш Таким чином, у пропонованій схемі співвідношення сигнал/шум збільшується в  раз. У стільки ж раз зменшується нижня границя динамічного діапазону тракту (див. Фіг. 4). 2. Збільшення верхньої границі динамічного діапазону тракту забезпечується за допомогою двоканального (двокаскадного) підсилення. Даний підсилювальний тракт розбивається на дві частини, вихідні сигнали яких перетворюються в цифровий вигляд роздільно у двох аналого-цифрових перетворювачах. У першому аналого-цифровому перетворювачі обробляються ехосигнали з більшим рівнем підсилення, отримані при паралельному включенні 1, 2,...N вхідних малошумлячих підсилювачів, у другому аналого-цифровому перетворювачі обробляються сигнали одного N-ого вхідного малошумлячого підсилювача. Далі в пристрої обробки з масиву інформації двох аналогоцифрових перетворювачів формується загальна перехідна амплітудна характеристика Uвих. = F(Uвх.) із сумарним динамічним діапазоном, що містить у собі сукупність діапазонів вхідних ехосигналів невеликої амплітуди, підсилених з більшим (підсумовуючим) коефіцієнтом підсилення (NКпідсил), і вхідних ехосигналів великої амплітуди, підсилених з невеликим коефіцієнтом підсилення (Кпідсил.) (див. Фіг. 4). У такий спосіб значно збільшується динамічний діапазон, що повністю забезпечує передачу без втрат усього динамічного діапазону вхідних ревербераційних сигналів для наступної програмної обробки. Фіг. 1. Підсилювальний тракт гідролокаційної системи. Фіг. 2. Підсилювальний тракт гідролокаційної системи з часовим автоматичним регулюванням підсилення. 5 Фіг. 3. Підсилювальний тракт гідролокаційної системи із широким динамічним діапазоном. Фіг. 4. Перехідна амплітудна характеристика підсилювального тракту. Приймально-підсилювальний тракт гідролокаційної системи із широким динамічним діапазоном, що заявляється, містить вхідні малошумлячі підсилювачі 1, 2,...N, суматор сигналів 3, перший аналого-цифровий перетворювач 4, другий аналого-цифровий перетворювач 5, пристрій обробки інформації 6, причому входи 1, 2,...N вхідних малошумлячих підсилювачів, з'єднані між собою, 1, 2,...N виходи вхідних малошумлячих підсилювачів з'єднані з 1, 2,...N входами суматора 3 відповідно, вихід N-го вхідного малошумлячого підсилювача з'єднаний з N-им входом суматора 3, а також із входом другого аналого-цифрового перетворювача 5, вихід аналого-цифрового перетворювача 4 з'єднаний з першим входом пристрою обробки й відображення інформації, вихід другого аналогоцифрового перетворювача 5 з'єднаний із другим входом пристрою обробки й відображення інформації 6. Кожний із вхідних малошумлячих підсилювачів 1, 2,...N - підсилює вхідні ревербераційні сигнали. Суматор 3 - призначений для підсумовування сигналів з виходів N вхідних малошумлячих підсилювачів. Аналого-цифрові перетворювачі 4 і 5- перетворюють аналогові сигнали в цифровий вигляд. 94518 6 Пристрій обробки й відображення інформації 6 - виконує обробку й відображення прийнятих сигналів. Вхідні ревербераційні сигнали підсилюються 1, 2,...N вхідними малошумлячими підсилювачами, після чого з виходів N малошумлячих вхідних підсилювачів підсилені сигнали надходять на N входів суматора 3 відповідно, де вони складаються. На виході суматора 3 формується сигнал, рівний (UвxKпідсил.)N і знижений щодо вхідного сигналу в  рівнем власних шумів. Сформований сумарний сигнал з виходу суматора 3 надходить на вхід першого аналого-цифрового перетворювача 4, де відбувається перетворення аналогого сигналу в цифровий. З виходу аналого-цифрового перетворювача 4 сигнал надходить на перший вхід пристрою обробки й відображення інформації 6. Вихід N-гo вхідного малошумлячого підсилювача з'єднаний із входом другого аналого-цифрового перетворювача 5. З виходу другого аналого-цифрового перетворювача 5 сигнал у цифровому вигляді подається на другий вхід пристрою обробки й відображення інформації 6, де формується сигнал з підвищеною верхньою границею динамічного діапазону. Пропонований пристрій вигідно відрізняється від прототипу тим, що забезпечує обробку вхідних сигналів з більшим динамічним діапазоном за рахунок зменшення рівня власних шумів тракту й верхнього порогу обмеження підсилюваного сигналу у вихідних каскадах тракту. 7 94518 8 9 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 94518 Підписне 10 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601