ДЕМОДУЛЯТОР АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ, ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ, ФАЗОМОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ С ИНДИКАЦИЕЙ ВИДА МОДУЛЯЦИИ Российский патент 2005 года по МПК H03D5/00 G01R19/175 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к демодуляторам радиосигналов, и может быть использовано в радиоприемных устройствах широкого и специального назначения, а также в измерительной технике для демодуляции амплитудно-модулированных (AM), частотно-модулированных (ЧМ), фазомодулированных (ФМ) сигналов с индикацией вида модуляции принимаемого сигнала.

Известен демодулятор амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов [патент РФ №2204195, H 03 D 5/00] - прототип.

Демодулятор AM, ЧМ, ФМ сигналов содержит двухпроводную короткозамкнутую линию (ДКЛ), на вход которой подводится радиосигнал, модулированный по амплитуде, частоте или фазе. Между проводами ДКЛ, параллельно им, размещен проводник той же длины, концы которого присоединены к входу фильтра нижних частот. Для уменьшения размеров демодулятора ДКЛ и проводник совместно свернуты в спираль, а их длина выбрана не менее одной десятой длины волны модулированного сигнала.

Демодулятор AM, ЧМ, ФМ сигналов не позволяет определять вид модуляции принимаемого сигнала, так как при его использовании в радиоприемных устройствах исключается необходимость в применении электромеханического переключателя вида работы: AM, ЧМ, ФМ, положение которого в радиоприемниках с типовыми демодуляторами только для AM, только для ЧМ или ФМ одновременно показывает вид модуляции принимаемого сигнала.

В связи с этим возникает потребность в индикации вида модуляции принимаемого сигнала при использовании в радиоприемных устройствах демодулятора AM, ЧМ, ФМ сигналов.

Цель изобретения - индикация вида модуляции принимаемого сигнала при использовании в радиоприемных устройствах демодулятора AM, ЧМ, ФМ сигналов.

Указанная цель достигается следующим образом.

1. К демодулятору AM, ЧМ, ФМ сигналов добавлены блок нормирования сигналов (БНС), блок сравнения демодулированных сигналов (БСС), блок опорных уровней (БОУ), блок логической обработки и индикации вида модуляции (БЛМ).

При этом сигнал, модулированный по амплитуде, частоте или фазе, подведен к блоку нормирования сигналов, с выхода которого напряжение сигнала, приведенное к одинаковому уровню, модулированное по амплитуде, частоте или фазе, подано на вход демодулятора AM, ЧМ, ФМ сигналов, а с его выхода сигнал U(Ω ), равный U(Ω )_АM>U(Ω )_ЧМ>U(Ω )_ФМ, отведен для воспроизведения сообщения и подведен к объединенным сигнальным входам блока сравнения демодулированных сигналов, на опорные входы которого порознь подано напряжение с блока опорных уровней в соотношении U₁>U₂>U₃ при условии U₁<U(Ω )_АМ, U₂<U(Ω )_ЧМ, U₃<U(Ω )_ФM. Выходы блока сравнения демодулированных сигналов соединены с входами блока логической обработки и индикации вида модуляции.

2. С целью использования демодулятора AM, ЧМ, ФМ сигналов с индикацией вида модуляции в радиоприемниках широкого назначения блок сравнения демодулированных сигналов и блок логической обработки и индикации вида модуляции выполнены на аналоговом компараторе, пяти логических элементах И-НЕ и элементах индикации вида модуляции.

При этом первый, второй и третий сигнальные входы аналогового компаратора между собой соединены и к ним подведено напряжение сигнала с выхода демодулятора AM, ЧМ, ФМ сигналов, а на его первый, второй и третий опорные входы порознь поданы напряжения с блока опорных уровней в соотношении U₁>U₂>U₃ при условии U₁<U(Ω )_АМ, U₂<U(Ω )_ЧМ, U₃<U(Ω )_ФM. С первого выхода аналогового компаратора напряжение логического уровня подведено к одному из входов первого логического элемента И-НЕ и к объединенным входам второго логического элемента И-НЕ. Со второго выхода аналогового компаратора напряжение логического уровня подведено к другому входу первого логического элемента И-НЕ, к объединенным входам третьего логического элемента И-НЕ и к одному из входов четвертого логического элемента И-НЕ. С третьего выхода аналогового компаратора напряжение логического уровня подведено к одному из входов пятого логического элемента И-НЕ, причем выход второго логического элемента И-НЕ соединен с другим входом четвертого логического элемента И-НЕ, выход третьего логического элемента И-НЕ соединен с другим входом пятого логического элемента И-НЕ. К выходам первого, четвертого и пятого логических элементов И-НЕ подключены элементы индикации вида модуляции.

3. С целью уменьшения в блоке логической обработки и индикации вида модуляции числа корпусов интегральных микросхем до одного блок логической обработки и индикации вида модуляции, в котором расположены элементы индикации вида модуляции, выполнен на трех логических элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом. При этом один из входов первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом соединен с первым выходом аналогового компаратора, а другой его вход заземлен. Один из входов второго логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом соединен с первым выходом аналогового компаратора, а другой его вход подключен ко второму выходу аналогового компаратора. Один из входов третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом подключен ко второму выходу аналогового компаратора, а другой его вход соединен с третьим выходом аналогового компаратора. К выходу каждого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом подключен элемент индикации вида модуляции.

Среди известных технических решений аналогичного назначения авторы не установили такого, которое содержало бы совокупность существенных признаков, сходных с заявляемыми отличительными признаками. Это позволяет признать заявляемое техническое решение, соответствующим критерию “новизна”.

Возможность осуществления заявляемого изобретения иллюстрируется чертежами фиг.1-3.

На фиг.1 изображена структурная схема демодулятора амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов с индикацией вида модуляции.

На фиг.2 изображена электрическая схема блока сравнения демодулированных сигналов и блока логической обработки и индикации вида модуляции.

На фиг.3 изображена электрическая схема блока логической обработки и индикации вида модуляции.

1. Демодулятор амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов с индикацией вида модуляции (фиг.1) содержит блок нормирования сигналов (БНС) 1, демодулятор амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов 2, блок сравнения демодулированных сигналов (БСС) 3, блок опорных уровней (БОУ) 4, блок логической обработки и индикации вида модуляции (БЛМ) 5.

Демодулятор амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов с индикацией вида модуляции, структурная схема которого изображена на фиг.1, работает следующим образом.

Модулированный по амплитуде, частоте или фазе сигнал U_вх(ω ,Ω ) поступает на вход БНС 1, с выхода которого приведенное к одинаковому уровню напряжение сигнала, модулированное по амплитуде, частоте или фазе, подано на вход демодулятора амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов 2. Блок нормирования сигналов 1 может быть выполнен, например, в виде усилителя промежуточной частоты с автоматической регулировкой усиления. С выхода демодулятора амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов 2 демодулированный сигнал U(Ω ), равный U(Ω )_АM>U(Ω )_ЧМ>U(Ω )_ФМ, отведен для воспроизведения сообщения U_вых(Ω ) и подведен к объединенным сигнальным входам БСС 3. На опорные входы БСС 3 с БОУ 4 порознь поданы напряжения U₁,U₂,U₃ в соотношении U₁>U₂>U₃ при условии U₁<U(Ω )_АМ, U₂<U(Ω )_ЧМ, U₃<U(Ω )_ФM. БСС 3 может быть выполнен, например, на аналоговом компараторе или цифровых компараторах совместно с аналого-цифровыми преобразователями. БОУ 4 может быть выполнен, например, в виде делителя постоянного напряжения. Напряжения U(Ω )_AM, U(Ω )_чм, U(Ω )_ФМ, преобразованные в БСС 3 к напряжениям на его выходе U¹⁰, соответствующим логическим уровням 1 или 0, подводятся к входам БЛМ 5, в котором после логической обработки напряжений U¹⁰ происходит индикация вида модуляции принимаемого сигнала.

Соотношение демодулированных сигналов U(Ω )_АM>U(Ω )_ЧМ>U(Ω )_ФМ на выходе демодулятора AM, ЧМ, ФМ сигналов 2 при одинаковом уровне AM, ЧМ, ФМ сигналов, поступающих на его вход с БНС 1, обусловлено принципом работы демодулятора AM, ЧМ, ФМ сигналов 2 и параметрами модуляции сигналов при их передаче.

Согласно принципу работы демодулятора AM, ЧМ, ФМ сигналов 2 напряжение на его выходе пропорционально:

U(Ω )_AM~M· m· cos2ml· cosΩ t

U(Ω )_ЧM~F· m· k· cos2ml· cosΩ t

U(Ω )_ФM~Δ ϕ _макс·_{m· k· cos2ml· cosΩ t,}

где М - глубина модуляции при AM;

F - индекс модуляции при ЧМ;

Δ ϕ _макс - девиация фазы при ФМ;

m=2π /λ - волновое число промежуточной частоты;

k=2π /Λ - волновое число модулирующего колебания;

Ω - круговая частота модулирующего колебания;

l - длина проводника демодулятора AM, ЧМ, ФМ сигналов 2.

Поскольку глубина модуляции при AM равна

М=0,8÷ 0,9

(Радиоприемные устройства под редакцией проф. А.П.Жуковского. - М.: Высшая школа, 1989, с.130), индекс модуляции F при ЧМ равен

F=0,5÷ 5

(Нейман М.С. Курс радиопередающих устройств. - М.: Сов. Радио, 1965, с.356), максимальная девиация фазы Δ ϕ _масс при ФМ, как правило, не превышает

Δ ϕ _макс≤_{5÷ 20° =0,26÷ 0,35 рад.}

(Нейман М.С. Курс радиопередающих устройств. - М.: Сов. Радио, 1965, с.372), то амплитуда демодулированного сигнала на выходе демодулятора AM, ЧМ, ФМ сигналов 2 пропорциональна:

U_mAM~M· m· cos2ml=(0,8÷ 0,9)· m· cos2ml

U_mЧM~F· m· k· cos2ml=(0,5÷ 5)· m· k· cos2ml

U_mФM~Δ ϕ _макс~_{Δϕ макс·m· k· cos2ml=(0,26÷ 0,35)· m· k· cos2ml}

Так как m>>k, то на выходе демодулятора AM, ЧМ, ФМ сигналов 2 при одинаковом уровне сигнала, модулированного по амплитуде, частоте или фазе, на его входе всегда выполняется условие и U(Ω )_АM>U(Ω )_ЧМ>U(Ω )_ФМ.

2. Блок сравнения демодулированных сигналов и блок логической обработки и индикации вида модуляции (поз. 3, 5 фиг.1), электрическая схема которых изображена на фиг.2, содержат аналоговый компаратор 6, пять логических элементов И-НЕ 7, 8, 9, 10, 11 и элементы индикации вида модуляции принимаемых сигналов AM, ЧМ, ФМ. При этом первый W1, второй W2 и третий W3 сигнальные входы аналогового компаратора 6 между собой соединены и к ним подведен сигнал U(Ω ) с выхода демодулятора амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов (поз. 2 фиг.1), а на его первый, второй и третий опорные входы порознь поданы напряжения U₁,U₂,U₃ с блока опорных уровней (поз. 4 фиг.1) в соотношении U₁>U₂>U₃ при условии U₁<U(Ω )_АМ, U₂<U(Ω )_ЧМ, U₃<U(Ω )_ФM. С первого выхода V1 аналогового компаратора 6 напряжение U¹⁰, соответствующее логическому уровню 1 или 0, подведено к одному из входов первого логического элемента И-НЕ 7 и к объединенным входам второго логического элемента И-НЕ 8. Со второго выхода V2 аналогового компаратора 6 напряжение U¹⁰, соответствующее логическому уровню 1 или 0, подведено к другому входу первого логического элемента И-НЕ 7, к объединенным входам третьего логического элемента И-НЕ 9 и к одному из входов четвертого логического элемента И-НЕ 10. С третьего выхода V3 аналогового компаратора 6 напряжение U¹⁰, соответствующее логическому уровню 1 или 0, подведено к одному из входов пятого логического элемента И-НЕ 11, причем выход второго логического элемента И-НЕ 8 соединен с другим входом четвертого логического элемента И-НЕ 10, а выход третьего логического элемента И-НЕ 9 подключен к другому входу пятого логического элемента И-НЕ 11. К выходу первого логического элемента И-НЕ 7 подключен элемент индикации, например, светодиод для индикации принимаемого AM сигнала. К выходу четвертого логического элемента И-НЕ 10 подключен элемент индикации ЧМ сигнала, а к выходу пятого логического элемента И-НЕ 11 подключен элемент индикации ФМ сигнала.

Блок сравнения демодулированных сигналов и блок логической обработки и индикации вида модуляции (поз. 3, 5 фиг.1), электрическая схема которых изображена на фиг.2, работают следующим образом.

При поступлении на вход демодулятора амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов (поз. 2 фиг.1) напряжения, модулированного по амплитуде, частоте или фазе и приведенного к одинаковому уровню в БНС (поз. 1 фиг.1), напряжение на выходе демодулятора амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов (поз. 2 фиг.1) при различных видах модуляции будет в соотношении U(Ω )_АM>U(Ω )_ЧМ>U(Ω )_ФМ. С учетом опорных напряжений U₁>U₂>U₃, поступающих на опорные входы аналогового компаратора 6 с БОУ (поз. 4 фиг.1), и которые выбраны из условия U₁<U(Ω )_AM, U₂<U(Ω )_чм, U₃<U(Ω )_ФM, выходы компаратора 6 и выходы логических элементов И-НЕ 7, 10, 11 при различных видах модуляции сигнала будут иметь логические уровни, приведенные в таблице состояний 1.

Таблица состояний 1Вид модуляции сигналаСостояние выходов аналогового компаратораСостояние выходов логических элементов И-НЕV1V2V371011AM111011ЧМ011101ФМ001110

При приеме, например, AM сигнала на входах логического элемента И-НЕ 7 будут логические единицы, а на его выходе - логический ноль. Выходной транзистор логического элемента И-НЕ 7 открыт и через элемент индикации вида модуляции AM, например, светодиод от источника напряжения +U_п протекает ток, достаточный для свечения светодиода. Свечение элемента индикации AM сигнала свидетельствует о том, что осуществляется прием амплитудно-модулированного сигнала. При этом в соответствии с таблицей состояний 1 при приеме AM сигнала на выходах логических элементов И-НЕ 10, 11 будут логические единицы. Выходной транзистор каждого из них закрыт и через элементы индикации вида модуляции ЧМ, ФМ протекает ток, недостаточный для их свечения.

Аналогичным образом происходит индикация сигналов с частотной и фазовой модуляцией. При приеме ЧМ сигнала напряжение логического нуля возникает только на выходе логического элемента И-НЕ 10, а при приеме ФМ сигнала напряжение логического нуля будет только на выходе логического элемента И-НЕ 11.

3. Блок логической обработки и индикации вида модуляции (поз. 5 фиг.1), электрическая схема которого изображена на фиг.3, содержит три логических элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом 12, 13, 14 и элементы индикации вида модуляции AM, ЧМ, ФМ сигналов.

При этом один из входов первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом 12 соединен с первым выходом V1 аналогового компаратора 6, а другой его вход заземлен. Один из входов второго логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом 13 соединен с первым выходом V1 аналогового компаратора 6, а другой его вход подключен ко второму выходу V2 аналогового компаратора 6. Один из входов третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом 14 подключен ко второму выходу V2 аналогового компаратора 6, а другой его вход соединен с третьим выходом V3 аналогового компаратора 6. К выходу первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом 12 подключен элемент индикации, например, светодиод для индикации AM сигнала. К выходу второго логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом 13 подключен элемент индикации ЧМ сигнала, а к выходу третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом 14 подключен элемент индикации ФМ сигнала.

Блок логической обработки и индикации вида модуляции (поз. 5 фиг.1), электрическая схема которого изображена на фиг.3, работает следующим образом.

Состояние выходов аналогового компаратора (поз. 6 фиг.2) V1, V2, V3 при различных видах модуляции сигнала не изменяется и будет соответствовать логическим уровням, которые приведены в таблице состояний 1, а состояние выходов логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом 12, 13, 14 будет соответствовать логическим уровням, приведенным в таблице состояний 2.

Таблица состояний 2Вид модуляции сигналаСостояние выходов аналогового компаратораСостояние выходов логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходомV1V2V3121314AM111100ЧМ011010ФМ001001

При приеме, например, ЧМ сигнала на верхнем по схеме входе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом 13 будет логический ноль, а на его нижнем по схеме входе - логическая единица. На выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом 13 сформируется логическая единица. Выходной транзистор логического элемента 13 закрыт и через элемент индикации вида модуляции ЧМ, например, светодиод от источника напряжения +U_п протекает ток, обеспечивающий его свечение. Свечение элемента индикации вида модуляции ЧМ свидетельствует о том, что происходит прием ЧМ сигнала. При этом на выходах логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом 12, 14 в соответствии с таблицей состояний 2 будет логический ноль. Выходной транзистор каждого из них открыт и шунтирует элементы индикации вида модуляции AM, ФМ. Ток, протекающий через элементы индикации вида модуляции AM, ФМ, недостаточен для их свечения.

Аналогичным образом осуществляется индикация сигналов с амплитудной и фазовой модуляцией.

При приеме AM сигнала напряжение логической единицы возникает только на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом 12, а при приеме ФМ сигнала напряжение логической единицы будет только на выходе логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом 14.

Таким образом, заявляемый демодулятор AM, ЧМ, ФМ сигналов с индикацией вида модуляции позволяет демодулировать AM, ЧМ, ФМ сигналы для воспроизведения сообщения и одновременно осуществлять индикацию вида модуляции принимаемого сигнала, что расширяет его функциональные возможности.

Изобретение относится к радиотехнике для использования в радиоприемных устройствах, а также в измерительной технике. Технический результат заключается в возможности индикации различного вида модуляции. Демодулятор AM, ЧМ, ФМ содержит блок нормирования сигналов (БНС) (1), демодулятор (2), блок сравнения сигналов (БСС) (3), блок опорных уровней (БОУ) (4), блок логической обработки и индикации вида модуляции (БЛМ) (5). БСС (4) и БЛМ (5) выполнены на аналоговом компараторе (АК), на первый, второй, третий опорные входы которого поданы соответственно пороговые напряжения U1, U2, U3, и пяти логических элементах И-НЕ, на входы которых подается напряжение с выходов АК, а к выходам трех из них подключены элементы индикации вида модуляции. БЛМ (5) для уменьшения в нем числа корпусов выполнен на трех элементах ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

1. Демодулятор амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов с индикацией вида модуляции, содержащий демодулятор амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов, отличающийся тем, что входной сигнал, модулированный по амплитуде, частоте или фазе, подведен к блоку нормирования сигналов по уровню, с выхода которого напряжение сигнала, одинаковое по уровню несущего колебания и модулированное по амплитуде, частоте или фазе, подано на вход демодулятора амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов, а с его выхода демодулированный сигнал U(Ω) в соотношении U(Ω)_AM>U(Ω)_чм>U(Ω)_фм отведен для воспроизведения сообщения и подведен к объединенным сигнальным входам аналогового компаратора, на первый, второй, третий опорные входы которого поданы соответственно пороговые напряжения U₁, U₂, U₃ при условии U(Ω)_AM>U₁>U(Ω)_чм>U₂>U(Ω)_фм>U₃, при этом с первого выхода аналогового компаратора напряжение логического уровня подведено к одному из входов первого логического элемента И-НЕ и к объединенным входам второго логического элемента И-НЕ, со второго выхода аналогового компаратора напряжение логического уровня подведено к другому входу первого логического элемента И-НЕ, к объединенным входам третьего логического элемента И-НЕ и к одному из входов четвертого логического элемента И-НЕ, с третьего выхода аналогового компаратора напряжение логического уровня подведено к одному из входов пятого логического элемента И-НЕ, выход второго логического элемента И-НЕ соединен с другим входом четвертого логического элемента И-НЕ, выход третьего логического элемента И-НЕ соединен с другим входом пятого логического элемента И-НЕ, а к выходам первого, четвертого и пятого логических элементов И-НЕ подключены элементы индикации вида модуляции.2. Демодулятор амплитудно-модулированных, частотно-модулированных, фазомодулированных сигналов с индикацией вида модуляции по п.1, отличающийся тем, что первый выход аналогового компаратора соединен с одним из входов первого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом, другой вход которого заземлен, и с одним из входов второго логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом, второй выход аналогового компаратора соединен с другим входом второго логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом и с одним из входов третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом, третий выход аналогового компаратора соединен с другим входом третьего логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом, а к выходу каждого логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с открытым коллекторным выходом подключен элемент индикации вида модуляции.