178668. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés zajos csatorna komplex átviteli függvényének mérésére
178668 4 A találmány lényege, hogy a helyi oszcillátor kimeneti jelét (mérőjelet) segéd csatornán átvive, korrigálva és felerősítve adjuk a mérendő csatorna bemenetére és a mérendő csatorna kimeneti jelét külön-külön megszorozzuk magával a mérőjellel és a 90° fázissal eltolt mérőjellel, a szorzatokból pedig időátlag képzéssel leválasztjuk az átviteli függvény valós és képzetes részeivel arányos egyenfeszültségeket, amelyek ingadozásának kívánt mérték alá csökkentéséig végezzük a mérést. A találmány szerinti eljárás az ortogonális függvények tulajdonságain alapszik. A mérendő zajos csatorna kimenőjelében az átviteli függvénynek megfelelő amplitúdóval és fázissal van jelen az U’g generátorfeszültség. A helyi oszcillátor Ug mérőjelével, mely a meghajtójellel azonos frekvenciájú és fázisú, a zajos csatorna kimenő jelét megszorozzuk. A két jel szorzatának időátlaga az Ug mérőjellel azonos frekvenciájú és fázisú komponenssel arányos nagyságú Ux egyenfeszültséget szolgáltat. Az összes ettől eltérő frekvenciájú és 90°-kai eltolt fázisú - azaz merőleges, ortogonális - komponensekből származó átlagfeszültség tart a nullához. A merőlegesen elforgatott 7t/2 ortogonális, de azonos frekvenciájú komponenssel arányos Uy egyenfeszültséget a 7r/2-vel eltolt Ug mérőjellel való szorzás időátlaga adja. Erre is áll, hogy minden más frekvenciából és a merőleges fázisú jelekből — 0 és 180 az Ug mérőjelre — származó átlagfeszültség tart a nullához. Célszerű természetesen az átlagolást az Ug mérőjel félperiódusidejének egész számú többszörösére végezni, hogy a felharmonikusok, elsősorban a kétszeres frekvenciájú komponensek kiessenek. A zajos csatorna meghajtása pedig úgy történik, hogy az Ug mérőjelet segédcsatornán keresztül átvive és 5 vezérelt generátor segítéségével korrigálva és felerősítve adjuk a mérendő 1 zajos csatorna Ug meghajtó bemenetére. Ezzel megoldottuk a zajos csatorna fázishelyes meghajtását, akár nagyobb távolságra is. Az időátlagolással leválasztott Ux és Uy egyenfeszültségek tehát a meghajtó U’g generátorfeszültséggel és a zajos csatorna komplex átviteli függvényének valós és képzetes részével arányosak. Az egész vázolt mérési ciklus vezérlését az időátlagolásból származó Ux és Uy egyenfeszültségek, illetve azok ingadozásának kívánt mérték alá csökkenésével végezzük. Az ingadozás a zajteljesítménynek megfelelő induló értékről tart az átlagolás idejével fordított arányban a nullához. A találmány szerinti eljárás foganatosításához alkalmas mérőberendezés blokksémáját a rajzok szemléltetik, ahol az 1. ábra a komplex átviteli függvény valós és képzetes részeit szolgáltató berendezés blokkvázlata, a 2. ábra a zajos csatorna amplitúdó karakterisztikáját mérő berendezés blokkvázlata, a 3: ábra az amplitúdó és fáziskarakterisztikát merő berendezés blokkvázlata. A találmány szerinti eljárás foganatosításához szükséges mérőberendezés olyan szinkron -vevő elven működő vevőnek fogható fel, ahol a sávszéles3 ség a mérési idővel arányosan csökken. Ez a sávszélesség csökkenés mindig olyan mértékű - azaz adaptív - hogy a zajtól függetlenül az előírt pontosságú mérési eredményt szolgáltassa. A találmány szerinti eljárás foganatosítására szolgáló mérőberendezés felépítése a következő: A mérendő 1 zajos csatorna kimeneti jelét az első és második 2 és 2’ szorzók egyes bemeneteire vezetjük. A 2 és 2’ szorzók másik bemenetére rendre a 3 helyi oszcillátor Ug mérőjelét illetve ennek a 7 7r/2-es fázistolóval 90°-kal eltolt Ug mérőjelét kapcsoljuk. A 2 és 2’ szorzók kimeneti jelét az első és második 6 és 6’ időátlag képző áramkör bemenetére kapcsoljuk. Azok kimenetein rendre megkapjuk az 1 zajos csatorna komplex átviteli függvénye valós és képzetes részével arányos Ux és Uy egyenfeszültségeket. Ezeket a 8 vezérlő áramkör bemeneteire kapcsolva biztosítjuk a mérés vezérlését (indítás és beállítás) a 3 helyi oszcillátor és a 6, 6’ időátlagképző áramkörök vezérlő bemenetéin. A 3 helyi oszcillátor Ug mérőjelét pedig a 4 segédcsatornán átvive és az 5 vezérelt generátor segítségével korrigálva és felerősítve kapcsoljuk az 1 mérendő zajos csatorna bemenetére. Az 1 zajos csatorna amplitúdó - karakterisztikájának mérése — mely tulajdonképpen az átviteli függvény abszolút értéke -, csupán azzal tér el az előzőekben ismertetett megoldástól, hogy az átviteli függvény valós és képzetes részeivel arányos Ux és Uy egyenfeszültségek négyzetösszegének pozitív négyzetgyökével arányos feszültséget állítunk elő. Ezt célszerűen az alábbi függvénykapcsolatnak megfelelő aritmetikai egység áramkörével végezzük. A 9 quadratúra összegző aritmetikai egységet az Ux, Uy egyenfeszültségekkel hajtjuk meg a bemenetéin, - melyeket a 6 és 6’ időátlagképző áramkörök állítanak elő és ennek UA kimenőfeszültségét (UA = Ux2 + Uy2 ) adjuk ebben az esetben a 8 vezérlő áramkör bemenetére (2. ábra). A találmány szerinti eljárást foganatosító berendezés további kiviteli példája 1 zajos csatorna fáziskarakterisztikájának mérése csupán abban tér el az előző kiviteli példától, hogy az átviteli függvény valós és képzetes részeivel arányos Ux, Uy egyenfeszültségekből a 6 és 6’ időátlagképző áramkörök kimeneteire kapcsolt 10 hányados és arc tg-képző aritmetikai egység segítségével Uy’ fázisszöggel arányos feszültséget állítunk elő (3. ábra). A találmány alkalmazási területe elsősorban a 0,001 Hz-től 10 Hz-ig terjedő frekvenciatartomány (a frekvencia tartománynak egyik irányba sincs eh1 korlátja). Különös jelentősége a geofizikai márése^ nél van, pl. az aktív elektromágneses szondázásn , ahol a generátor teljesítménye nem növelhető te szőlegesen, és ezért a vett jelben a hasznos jekj nagyobb zajjal kell számolni. A mérési idő nőve sével a zaj hatása csökkenthető, azonban a ho* periódusidő miatt kis zaj esetben ez a mérési i felesleges megnövekedését eredményezi. A tsí mány előnye a rövid mérési idő általában neh* . teljesíthető követelményének maradéktalan teje tése. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
