Формирователь сигнала с калиброванными коэффициентами амплитудной модуляции Советский патент 1992 года по МПК G01R29/06 

а

Ок

о

СЛ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для воспроизведения AM сигналов в прецизионных генераторах, образцовых и эталонных средствах для поверки и аттестации измерителей амплитудной модуляции (мо- дулометров).

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения коэффициентов амплитудной модуляции.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого формирователя; на фиг. 2 - принципиальная схема балансного модулятора; на фиг.З - эпюры, поясняющие работу формирователя.

Формирователь сигнала с калиброванными коэффициентами амплитудной моду- ляции(фиг.1)содержит генератор 1 несущей частоты, балансный амплитудный модулятор (БАМ) 2, генератор 3 модулирующего напряжения (ГМН), источник 4 постоянного напряжения (ИПН), сумматор 5 сигналов, развязывающий усилитель 6, селективный индикатор 7 амплитуды несущей частоты, вольтметры 8 и 9 соответственно переменного и постоянного токов и переключатель 10.

Балансный модулятор (фиг.2) включает входной и выходной 11 согласующие трансформаторы, полупроводниковые диоды 12 и 13, переменный резистор 14, постоянный 15 и переменный 16 конденсаторы, клеммы входа 17, выхода 18 и управляющего входа 19.

Формирователь (фиг,1) работает следующим образом.

От генератора 1 сигнал несущей частоты поступает на вход БАМ 2. На управляющий вход БАМ 2 через переключатель 10 и сумматор 5 сигналов подается сумма модулирующего напряжения (Уд) от ГМН 3 и постоянного напряжения (ЕСм) от ИПН 4. Сигнал с выхода БАМ 2 через развязывающий усилитель 6 поступает на выход устройства и вход селективного индикатора 7 амплитуды несущей частоты. С помощью переключателя 10 отключают от управляющего входа БАМ 2 модулирующее напряжение и напряжение смещения и производят балансировку модулятора,

На фиг. 2 приведена схема балансного диодного модулятора, поясняющая операцию балансировки. Балансный модулятор (фиг.2) по отношению к сигналу несущей частоты, поступающему на клеммы 17 входа и снимаемому с клемм 18 выхода, представляет собой мостовое устройство. При полной симметрии схемы (моста) сигнал несущей частоты на выходе БАМ будет полностью подавлен. В процессе эксплуатации в силу разных причин, например из-за изменения коэффициентов связи вторичной обмотки с первичной в трансформаторах 11,

изменения емкостей между обмотками, изменяются амплитуды и фазы сигналов несущей частоты, подаваемых на диоды 12 и. 13, что приводит к разбалансировке модулятора. Для точной балансировки модулятора в

схеме (фиг.2) используются резистор 14 и конденсатор 16, с помощью которых производят балансироку модулятора по амплитуде и фазе. Конденсатор 15 является добавочным и выбирается по величине равным половине емкости подстроечного конденсатора 16.

Таким образом, с помощью переменного резистора 14 и переменного конденсатора 16 производят балансировку БАМ,

добиваясь минимума амплитуды несущей частоты, поступающей на вход селективного индикатора 7.

На фиг. 3,а пунктиром показаны модуляционные характеристики БАМ в случае его

разбалансировки. Смещение модуляционной характеристики влево и вправо относительно точки зависит от плеча БАМ, в котором произошла разбалансировка, и полярности включения активных элементов

(диодов, транзисторов), используемых в модуляторе. Непрерывной линией на фиг, 3,а показана амплитудная характеристика точно сбалансированного модулятора. Из фиг.З,а видно, что при разбалансировке

БАМ в случае выключенных модулирующего сигнала и напряжения смещения () на его выходе присутствует сигнал несущей частоты с амплитудой (Umi или Um2), пропорциональной степени разбалансировки

модулятора. Контролируя амплитуду сигнала на выходе БАМ. модулятор балансируют по критерию минимума амплитуды этого сигнала. В случае точной балансировки (при ) амплитуда сигнала несущей частоты

(Um) на выходе БАМ стремится к нулю. Если после балансировки на управляющий вход БАМ подать модулирующий сигнал и постоянное напряжение смещения (на фиг.З,а в качестве постоянного напряжения смещения показано напряжение положительной полярности), то на выходе БАМ формируется AM сигнал (фиг.З,б). Из фиг. За,б видно, что в моменты времени, когда амплитуда модулирующего сигнала отрицательной полярности (UE ) равна величине смещения ЕСМ, сигнал несущей частоты на выходе БАМ отсутствует, а коэффициент AM (МВн ий/Есм ЮО% равен точно 100%. В случае разбалансированного БАМ коэффициент AM при U ЕСм не равен 100% (фиг. 3,в соответствует смещению амплитудной характеристики БАМ вправо).

Поскольку модуляционная характеристика БАМ при сравнительно малых UBx(,1 Квых) линейна (это общее свойство балансных и кольцевых модуляторов, не зависящее от типа используемых активных элементов и схемы), то существует линейная связь между калибруемым значением коэффициента AM (МВн), амплитудой модулирующего сигнала (UQ) и величиной напряжения смещения (Есм)

ип

МвН

(1)

-см

позволяющая однозначно определять коэффициент AM по отношению Un /ЕСм.

В случае симметричной формы модулирующего сигнала коэффициент AM МВн (вниз) равен коэффициенту МВв (вверх), а поэтому Мвв определяется также по форму- ле (1).

По окончании балансировки переключателем 10 подключают к управляющему входу БАМ 2 модулирующее напряжение и напряжение смещения. Амплитуда модулирующего напряжения ГМН 3 измеряется с помощью вольтметра 8, а напряжение смещения на выходе ИПН 4 - с помощью вольтметра 9. Далее коэффициент модуляции формируемого AM сигнала определяется по формуле (1).

Повышение точности воспроизведения коэффициентов AM в предлагаемом формирователе достигается тем, что балансировка БАМ осуществляется при выключенном модулирующем сигнале на минимум амплитуды несущей частоты, т.е. по немодулированному гармоническому сигналу. В качестве индикатора несущей частоты при этом могут быть использованы узкополосный приемник, анализатор спектра или селективный вольтметр, единственным требованием к которому является обеспечение необходимой чувствительности Если уровень несущей частоты формируемого AM сигнала на выходе усилителя 6 составляет, например. 1 В, то для балансировки БАМ с подавлением несущей на 80 дБ (0,01% погрешности) требуется узкополосный приемник с чувствительностью всего лишь не хуже 100 мкВ. Таким образом, в предлагаемом формирователе практически полностью исключается влияние индикатора на точность калибровки. Практически в любом диапазоне несущих частот сравнительно легко до

стигается степень подавления несущей минус 80-86 дБ, что соответствует частной со- ставляющей погрешности калибровки 0,01-0,005%. А поскольку отношение пере- 5 менного и постоянного напряжений может быть определено достаточно точно, путем измерения напряжений, например, точными цифровыми вольтметрами (точность измерения переменного напряжения у

10 хороших вольтметров в диапазоне модулирующих частот до 20 и 200 кГц соответствен- но составляет 0,05 и 0,1%, а точность измерения постоянного напряжения обычно лучше на порядок и более), то и в целом

15 предлагаемый формирователь обеспечивает малую погрешность воспроизведения калиброванных коэффициентов модуляции. Строгий анализ с учетом нелинейности характеристик БАМ и экспериментальные ис20 следования показывают, что предлагаемое устройство обеспечивает точность воспроизведения коэффициентов AM лучше 0,07% в диапазоне модулирующих частот до 20 кГц и 0,15% в диапазоне модулирующих частот

25 до 200 кГц. Указанные погрешности в 2-3 раза меньше, чем при предельно качественной реализации прототипа.

Предлагаемый формирователь в отличие от прототипа может быть легки автома30 тизирован, поскольку операции калибровки сводятся к измерению напряжений

Формула изобретения Формирователь сигнала с калиброван35 ными коэффициентами амплитудной модуляции, содержащий последовательно соединенные генератор несущей частоты, амплитудный балансный или кольцевой модулятор, усилитель и индикатор, а также

40 генератор модулирующего напряжения, отличающийся тем, что, с целью , повышения точности воспроизведения коэффициентов амплитудной модуляции, в него дополнительно введены сумматор,

45 источник постоянного напряжения, переключатель, вольтметры переменного и постоянного напряжений, причем выходы генератора модулирующего напряжения и источника постоянного напряжения через

50 сумматор и переключатель подключены к управляющему входу амплитудного модулятора, а входы вольтметров переменного и постоянного напряжений соединены соответственно с выходами генератора модули55 рующего и источника постоянного напряжений.

ff

К

11

Использование: изобретение относится к радиоизмерительной технике,в частности к формирователям сигналов с калиброванными коэффициентами амплитудной модуляции, и повышает точность воспроизведения коэффициентов AM. Сущность изобретения: содержит генератор 1 несущей частоты, балансный амплитудный модулятор 2, генератор 3 модулирующего напряжения, источник 4 постоянного напряжения, сумматор 5 сигналов, развязывающий усилитель 6, селективный индикатор 7 амплитуды несущей частоты, вольтметры 8 и 9 соответственно переменного и постоянного токов и переключатель 10. Балансный (кольцевой) модулятор балансируют при выключенном модулирующем сигнале по критерию минимума амплитуды сигнала несущей частоты на его выходе, а затем на управляющий вход балансного модулятора подают сумму постоянного напряжения и модулирующего сигнала, а коэффициент амплитудной модуляции определяют как отношение амплитуды модулирующего сигнала к величине постоянного напряжения. 3 ил. ел С

17

о1/Јь/х

U

Or /

/jFc I Ujf

t

1 Фиг.1