Преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудно-модулированного сигнала Советский патент 1988 года по МПК G01R29/06 

. f

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения глубины модуляции амплитудно модулированных (AM) сигналов.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение помех:оустойчи- вости.

На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Преобразователь содержит усилитель 1 входного сигнала, синхронный демодулятор 2 АМ-сигнала, формирователь 3 управляющего напряжения, выпрямитель 4 ог ибающей АМ-сигнала, первый, второй и третий компараторы 5-7, пятый и четвертый ключи- 8 и 9, формирователь 10 команд, индикаторный блок 11,задатчик 12 режима измерения, первый, второй, шестой и третий ключи 13-16, первый и второй интеграторы 17 и 18, первый и второй инверторы 19 и 20 и элемент И 21.

Задатчик 12 режима измерения содержит первый и второй делители 22 и 23 частоты, первый и второй дешифраторы 24 и 25, усилитель-ограничитель 26, формирователь 27 кода периода дискретизации и формирователь 28 кода времени измерения. Синхронный демодулятор 2 содержит ключи 29 и 30, интеграторы 31 и 32, дифференциальный усилитель 33 и запоминающе устройство 34.

Усилитель 1 входом соединен с источником входного АМ-сигнала, а выходом - с первым (сигнальным) входо синхронного демодулятора 2 и через формирователь 3 управляющего напряжения с его вторым (управляющим) входом и первым входом задатчика 12 режима измерения. Первый выход синхронного демодулятора 2 подключен к второму входу задатчика 12 режима измерения и через выпрямитель 4 огибающей и нормально разомкнутый ключ 13 - к первому входу интегратора 17 а второй выход синхронного демодулятора 2 - через нормально разомкнутый ключ 14 к первому входу интегратора 18. Выход интегратора 17 соединен с первым входом компаратора 6, через нормально замкнутый ключ 8 - с первым входом компаратора 7 и через нормально замкнутый ключ

Ь

3797502

16 - со своим вторым входом, а выход интегратора 18 - с вторыми входами компараторов 5 и 6, через нормально замкнутый ключ 9 - со своим вторым входом и через нормально разомкнутый ключ 15 - с третьим входом интегратора 17. Управляющие входы ключей 13 и 14 подключены к Q второму выходу задатчика 12 режима измерения и через первый инвертор

19к первому входу элемента И 21, вторым входом через второй инвертор

20соединенного с выходом компара- . г тора 7. Управляющие входы ключей 9

и 16 подключены к выходу элемента И 21, управляющий вход ключа 15 - к выходу инвертора 19.

Вькод. компаратора 7, вторым вхо2Q дом подключенного к общей щине, соединен с входом индикаторного блока 11. Управляющий вход ключа 8 подключен к выходу формирователя 10 команд, первым и вторым входом соеди25 ненного с выходами компараторов 5 и 6 соответственно, а третьим входом - с выходом инвертора 19. Первый вход задатчика 12 режима измерения через делитель 22 частоты и

30 дешифратор 24 соединен с его первым выходом, при этом второй вход дешифратора 24 подключен к выходу формирователя 23 кода периода дискретизации. Второй вход задатчика 12

35 режима измерения через усилитель- ограничитель 26, делитель 23 частоты и дешифратор 25 соединен с рым его выходом, при этом второй вход дешифратора 25 подключен к вы40 ходу формирователя 28 кода времени измерения. Первый (сигнальный) вход синхронного демодулятора 2 через нормально разомкнутый ключ 29 соединен с первым входом интегратора 31,

45 выходом подключенного к входу интегратора 32, к первому входу дифференциального усилителя 33 и к первому выходу синхронного демодулятора 2. Вьгход интегратора 32 соединен с

50 вторым входом дифференциального усилителя 33 и вторым выходом демодулятора 2.

Выход дифференциального усилителя 33 через нормально разомкнутый

55 ключ 30 и запоминающее устройство 34 подключен к второму входу интегратора 31, при этом управляющие входы ключей 29 и 30 соединены с вторлм и третьим (управляющим входами демодулятора 2. Синхронный демодулятор 2 АМ-сигнала представляет собой интерполирующий фильтр, реализующий восстановление непрерывной функции (огибающей АМ-сигнала) по ее дискретным отсчетам. В отличие от аналоговых фильтров нижних частот интерполирующие фильтры, реализующие восстановление непрерывной функции по ее дискретным отсчетам, обеспечивают высокую точность и быстродействие при сравнительно низких порядках передаточной функции. При выборе частоты дискретизации,в 6 ра превыщающей верхнюю относительную частоту огибающей, уровень высокочастотного шума дискретизации не превышает 1%. При этом переходные процессы заканчиваются через два пе риода дискретизации.

Преобразователь работает следующим образом.

На вход усилителя 1 поступает АМ-сигнал вида (фиг.2.1)

V (t) V(1+msinUt) , (1) вж

где V - амплитуда немодулированного

несущего напряжения; и - угловая частота несущей,

u) 2iTf; SI - угловая частота огибающей,

Я 2 F;

m - коэффициент модуляции. Напряжение (t) поступает на сигнальный вход демодулятора 2 и вход формирователя 3, К, - коэффициент передачи усилителя 1. На выходе формирователя 3 образуются пря- моугольные импульсы частоты w с фронтами, соответствующими моментам перехода через ноль напряжения несущей частоты (фиг. 2.2), поступающие на второй (управляющий) вход демоду- лятора 2 и на вход делителя 22 частоты задатчика 12. В результате поразрядного сравнения выходного сигна ла делителя 22 частоты с кодом формирователя 27 на выходе дешифратора 24 образуются прямоугольные импульсы (фиг. 2.3) с периодом К,

Т

где Kj - коэффициент деления, зада

ваемый формирователем. Прямоугольные импульсы частоты oJ с выхода формирователя 3 поступают

на управляющий вход ключа 29 демодулятора 2, открывая его в интервалы времени, соответствующие, например, положительным полуволнам входного АМ-сигнала. Низкочастотная фильтрация сигнала, образующегося на выходе ключа 29, и выделение из него огибающей частоты SI заключаются в его двукратном интегрировании интеграторами 31 и 32 на каждом периоде дискретизации Тп и напряжения обратной связи, поступающего с выхода дифференциального усилителя 33 через Ключ 30 и запоминающее устройство 34 на второй вход интегратора 31. В результате на выходе интегратора 32 образуется напряжение, содержащее огибающую входного АМ-сигнала и постоянную составляющую, пропорциональную уровню несущей (фиг. 2.4)

V,(t) K,K(mV sin П t + V), (3)

где К. - коэффициент передачи тракта: вход ключа 29 - выход интегратора 32. Одновременно с низкочастотной

фильтрацией на выходе интегратора

31 образуется первая производная

сигнала (3), т.е. (фиг. 2.5)

V (t) K,K,K mVcos Л t.

(4)

Q45 -гCQ

35

55

где К - коэффициент передачи тракта: вход ключа 29 - выход интегратора 31.

Напряжение (4) детектируется выпрямителем 4 (фиг.2.6) и/через усилитель-ограничитель 26 и делитель 23 частоты поступает на первый вход дешифратора 25. В результате поразрядного сравнения выходного сигнала делителя 23 частоты с кодом формирователя 28 на выходе дешифратора 25 формируются прямоугольные импульсы, длительность которых кратна периоду огибающей АМ-сигнала (фиг.2.7):

«, пТ,(5)

где ,2,3,...;

Т - - период огибающей.

В момент 1д (фиг. 2.8), соответствующий положительному фронту импульса на выходе дешифратора 25 (фиг. 2.7), размыкаются ключи 9 и 16 выходным напряжением элемента И 21 (фиг. 2.1) и одновременно замыкаются ключи 13 и 14. В результате на выходах интеграторов 17 и 18 к моменту t, размыкания ключей 13 и 14 (фиг, 2,8) образуются средневыпрям- ленное среднее V, напряжения.

соответственно:

f

1

Vc,

i V,(t) K,K,

0

(6)

VCP

S V,(t)dt

iK,V, (7)

где

2

постоянная времени интегратора 17 по первому входу; i } - постоянная времени интегратора 17 по входу, соединенному с выходом ключа 13; Кф - коэффициент формы огибающей. После размыкания ключа 13 в момент t, (фиг,2.8) интегратор переходит в режим хранения напряжения- компаратора 7, Напряжения (6) и (7) поступают на первые входы компараторов 6 и 5, где происходит сравнение их значений с KjH и И,, соответственно, определяющими минимально допустимые значения напряжений огибающей и несущей 5 (К - коэффициент передачи компаратора 6 по второму входу).

Ппи И ев- .р и И,р7

мент t,

5 со ср on

(фиг, 2,8) выходное напряжение с третьего выхода задатчика 12 режима измерения через формирователь 10 команд открывает ключ 8, и выходное напряжение интегратора 17 переводит компаратор 7 в единичное состояние (фиг, 2.9). При этом одновременно происходит размыкание ключа 14 и замыкание ключа 15, подключающего выходное напряжение (7) интегратора 18 к второму входу интегратора 17, Напряжение (7) имеет противоположную поляр- ность по отношению к напряжению lV.j(t)| и выходное напряжение интегратора 17 начнет линейно уменьшаться по модулю. В момент t-j выходное напряжение интегратора 17 станет

равным нулю:

V,

Vceгде И с, и И ,р ми (6) и (7)

Vcp(4 - t,) , ( о, (8)

1

определяются выражения- соответствеино.

Отсюда tCm) t - t, (,/,),m (9)

В момент tj выходное напряжение компаратора 7 принимает нулевое (фиг. 2.9), а выходное напряжение элемента И 21 - единичное (фиг, 2,10) значение, что обеспечивает открьшание ключей 9 и 16, переводящих интеграторы 18 и 17 в исходное состояние. Таким образом, на индикаторный блок 11 поступают импульсы (фиг, 2,9), длительность которых t(m) пропорциональна коэффициенту модуляции входного АМ-сигнала.

Далее цикл работы повторяется, Коэффициент передачи компаратора 6 по второму входу определяет -зону нечувствительности преобразователя по преобразуемому устройством коэффициенту модуляции, независимую от уровня несущей входного сигнала,

Формула изобретения

5

0

5

0

Преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудно-модули- рованного сигнала, содержащий усилитель входного сигнала, выходом соединенный с первым входом синхронного демодулятора и через формирователь управляющего напряжения - с вторым входом синхронного демодулятора и с первым входом задатчика режт )а измерения, первым вькодом подключенного к третьему входу синхронного модулятора, первым выходом соединенного с вторым входом задатчика режима измерения и входом выпрямителя огибающей, выход выпрямителя огибающей и второй выход синхронного демодулятора подключены соответственно к первым входам первого и второго ключей, вторыми входами соединенных с вторым входом задатчика режима измерения, выходы первого и второго ключей подключены соответственно к первым входам первого и второго интеграторов, выход первого интегратора соединен с первым входом первого компаратора и через третий ключ с вторым входом первого интегратора, а выход второго интегратора - с первым входом второго компаратора и через четвертый ключ с вторым входом второго

интегратора, выходы первого и второго компараторов подключены соответственно к первому и второму входам первого элемента И, выходом сое- диненного с первым входом пятого ключа, второй вход второго компаратора соединен с источником опорного напряжения, шестой ключ и индикаторный блок, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения помехоустойчивости, в него введены третий компаратор, первый и второй инверторы, второй элемент И, при этом вход первого инвертора под- ключен к второму выходу задатчика режима измерения, его выход - к третьему входу первого элемента И и к

первым входам шестого ключа и второго элемента И, вторым входом соединенного с выходом второго инвертора, выход второго элемента И подключен к вторым входам третьего и четвертого ключей, выход пятого ключа - к первому входу третьего компаратора, вторым входом соединенного с общей шиной, выход шестого ключа - к третьему входу первого интегратора, выход третьего компаратора - к входам вто- инвертора и индикаторного блока, вторые входы пятого и шестого ключей подключены соответственно к выходам первого и второго интеграторов, второй вход первого компаратора - к выходу второго интегратора.

Изобретение может быть использовано для измерения глубины модуляции амплитудно-модулированных (AM) сигналов. Цель изобретения - упрощение преобразователя и повьшение помехоустойчивости. Преобразователь содержит синхронный демодулятор 2 AM сигналов, формирователь 3 уп равляю- щих напряжения, выпрямитель 4 огибающей AM сигналов, компараторы 5 и 6, ключи 8, 9, 13-16, формирователь 10 команд, индикаторный блок 11, задат- чик 12 режима измерения и интеграторы 17 и 18. В преобразователь введены компаратор 7, инверторы 19 и 20, элемент И 21 и образованы новые функциональные связи. Поэтому коэффициент передачи компаратора 6 по второму входу определяет- зону нечувствительности преобразователя по преобразуемому им коэффициенту модуляции, независимую от уровня несущей входного сигнала. 2 ил. i 1(Л СА9 М

ППППППППППППП t

и

п п.п п п п п .

и

и

и

t

t

it t

и

t

t

it t

Фае 2