Устройство для измерения индекса частотной модуляции Советский патент 1992 года по МПК G01R23/00 

ел

с

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при измерениях характеристик сигналов с частотной модуляцией. Цель изобретения - повышение точности измерений. Устройство содержит звуковой генератор 1, исследуемый частотно-модулируемый генератор 2, преобразователь 3, гетеродин 4, усилитель 5, перестраиваемые фильтры 6-8, сумматор 10, пиковые детекторы 12, 13, делитель 16 напряжения и индикатор 20. Введение перестраиваемого фильтра 9, сумматора 11, пиковых детекторов 14, 15, делителя 17 напряжения, порогового блока 18 и электронного ключа 19 позволяет обеспечить измерение любых значений индекса частотной модуляции. 1 ил.

VI

О

ел VI ел

Оч

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при измерениях характеристик сигналов с частотной модуляцией.

Цель изобретения - повышение точно- сти измерений.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит звуковой генератор 1, исследуемый частотно-модулируемый генератор 2, преобразователь 3, гетеродин 4, усилитель 5, первый-четвертый перестраиваемые фильтры 6-9, первый и второй сумматоры 10 и 11, первый-четвертый пиковые детекторы 12-15. первый и второй делителя напряжения 16 и 17, пороговый блок 18, электронный ключ 19 и индикатор 20.

Работа устройства основана на измерении амплитуд спектральных составляющих исследуемого частотно-модулированного сигнала и использовании известных соотношений между ними. В частности, выражение для частотно-модулированного колебания (например, для напряжения) может быть в виде

U(t) - Е cos( ofet + mrsln Qt). (1)

где Е - амплитуда напряжения высокой частоты;

fife- средняя частота колебания (в отсутствии модуляции);

ли - индекс модуляции, Q- частота модуляции.

Индекс модуляции определяется выра- жением

Л У

(2)

где девиация частоты.

Выражение (1) может быть преобразовано и записано в виде{1

U(t) - Е{1о(тг) cos ow + 2 InOrn)

n 1

х cos(ufc + n Q) t + (-1) cosffflb - nЈ21}, (3) где lo(im) и Infim) - функции Бесселя, аргументом которых является индекс модуляции пн;

n - номер спектральных составляющих.

Обозначим амплитуду нулевой (несущей) и трех правых боковых составляющих через А, В, С, О соответственно, т.е.

A-Elo(mf):

B-Eli(rm);(4)

C-Elrfim);

В - Ela(mf);

Воспользуемся рекурентным соотношением для функций Бесселя порядка п 1

In-i(mf) + ln+i(mr) - Јu |n ( mf), (5)

где n-1,2, 3,....

Из последнего выражения с учетом (4)

лллл

имеем

mf - 1 Io(mf) + l2(mf) A + С

(6)

10

В прототипе для измерения индекса ча- 15 стотной модуляции реализуется следующее соотношение

А1ГС+2-2

2(А + В+С) А + С

-2

Однако в данном устройстве в случае, когда в этой сумме появляется неопределенность, А + С - 0, приводящая к погрешности в определении значения mf. что снижает точность измерений устройства.

В устройстве с целью устранения этой неопределенности, т.е., с целью повышения точности измерений, вводится дополнительный канал, реализующий новое выражение

5

0

5

0

5

ГП(

(8)

4 12 ( mt)4 С Ii(mf)-H3(mf) B+D

При этом в заявленном устройстве измерение индекса частотной модуляции производится в основном канале, реализующем выражение 6, до порогового значения, определяемого пороговым устройством. При значении суммы А+С близком или равном нулю по сигналу порогового устройства электронный ключ подключает дополнительный канал, отключение которого также осуществляется электронным ключом по сигналу порогового устройства.

Устройство работает следующим образом.

Частотно-модулированный сигнал с генератора 2 поступает в преобразователь 3, на выходе которого выделяется разностная частота F - fret - fcm-н, выделение и усиление осуществляется усилителем 5 с частотной характеристикой, обеспечивающей прохождение спектральных составляющих А, В, С и D. На первом сумматоре 10 обеспечивается сложение А+С. Пиковые детекторы 12 и 13

обеспечивают выделение максимумов мгновенных значений амплитуд спектральных составляющих соответственно В и А+С. Пороговый блок 18 обеспечивает передачу в делитель 16 сигнала А+С не ниже опреде- ленного уровня. Делитель 16 обеспечивает решение выражения (6) и передачу результата через первую клемму электронного ключа 19 в индикатор 20. Когда сумма А+С ниже определенного уровня электронный ключ 19 по сигналу порогового блока 18 подключает к индикатору дополнительный канал.

Дополнительный канал работает аналогичным образом.

На втором сумматоре 11 обеспечивается сложение B+D. Пиковые детекторы 16 и 18 обеспечивают выделение максимумов мгновенных значений амплитуд спектральных составляющих соответственно С и B+D. Второй делитель напряжения 17 обеспечивает решение выражения 8 и передачу результата через электронный ключ в индикатор 20. Обратное переключение электронного ключа осуществляется по сиг- налу порогового блока.

Устройство обеспечивает измерение любых значений индекса частотной модуляции. При этом существенным отличием предлагаемого устройства является воз- можность измерения индекса частотной модуляции прямым методом при любых соотношениях спектральных составляющих.

Формулаизобретения

Устройство для измерения индекса частотной модуляции, содержащее индикатор

и последовательно соединенные звуковой генератор, частотно-модулированный генератор, преобразователь и усилитель, выход которого соединен с входами трех фильтров, при этом выходы первого и третьего фильтров соединены с входами первого сумматора, а выход второго фильтра соединен с одним из входов второго сумматора, выход первого сумматора соединен с входом первого пикового детектора, выход гетеродина соединен с одним входом преобразо- вателя, а выход второго пикового детектора - с первым входом делителя напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены четвертый фильтр, два пиковых детектора, второй делитель напряжения, пороговый блок и электронный ключ, причем вход четвертого фильтра соединен с выходом усилителя, а выход - с другим входом второго сумматора, выход третьего фильтра через третий пиковый детектор соединен с первым входом второго делителя напряжения, выход второго фильтра соединен с входом второго пикового детектора, выход второго сумматора через четвертый пиковый детектор соединен с другим входом второго делителя напряжения, выход первого пикового детектора через пороговый блок соединен с другим входом первого делителя напряжения, управляющий выход порогового блока соединен с управляющим входом электронного ключа, вход которого через неподвижные кон- такты соединен с выходами обоих делителей напряжения, а выход ключа соединен с индикатором.