Измеритель глубины амплитудной модуляции Советский патент 1992 года по МПК G01R29/06 

Фиг.1

V ч|

4 Ю 00

VI

Изобретение касается электро- и радиоизмерений и может быть использовано в системах автоматического управления и контроля при анализе амплитудно-модули- рованных сигналов.

Известен измеритель коэффициента амплитудной модуляции, содержащий входное устройство, элемент совпадения, генератор ступенчатого напряжения, блок управления, ключи, счетчик с регистром па- мяти, блок сравнения, регистр максимального значения, регистр минимального значения, вычислительный блок, индикатор, генератор опорного напряжения.

Недостатком данного устройства явля- ется низкое быстродействие.

Цель изобретения - повышение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель коэффициента амплитудной модуляции, содержащий входной блок, два ключа, которые через соответствующие регистры минимального и максимального значений, соединенных с вычислительным блоком, подключены к индикатору, введены два дифференциатора, три нуль-органа, три счетчика, элемент ИЛИ, элемент памяти, преобразователь аналог-код, элемент задержки, причем выход входного блока подключен одновременно через первый нуль орган к первому входу первого счетчика и ко второму входу второго счетчика и через первый дифференциатор и соединенные с ним последовательно вторые дифференциатор и нуль-орган, к первому входу второго счетчи- ка и второму входу первого счетчи ся, а также, через последовательно соединенные элемент памяти, второй вход которого через третий нуль-орган соединен с выходом первого дифференциатора, и преобразователь аналог-код к информационным входам ключей, управляющие аходы которых соединены с выходами первого и второго счетчиков, которые, в свою очередь, через последовательно соединенные элемент ИЛИ и третий счетчик Соединены с управляющим входом вычислительного блока, а управляющие входы регистров минимального и максимального значений -соединены с выходом третьего счетчика через элемент задержки.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого измерителя; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его принцип работы.

Измеритель коэффициента амплитуд- ной-модуляции содержит входной блок 1, дифференциаторы 2, 3, нуль-органы 4-6. счетчики-7-9, элемент ИЛИ 10. элемент памяти 11, преобразователь 12 аналог-код, ключи 13,14, регистр 15 максимального значения, регистр 16 минимального значения, вычислительный блок 17, индикатор 18, элемент задержки 19. причем вход устройства подключен к входу входного блока 1, выход которого подключен одновременно через нуль-орган 5 к первому входу счетчика 8 и ко второму входу счетчика 7 через дифференциатор 2 и, соединенные последовательно дифференциатор 3 и нуль-орган 6, к первому входу счетчика 7 и второму входу счетчика 8, а также через последовтгельно соединенные элемент памяти 11, второй вход которого через нуль-орган 4 соединен с выходом дифференциатора 2, и,преобразователь 12 аналог-код к информационным входам ключей 13, 14, управляющие входы которых соединены с выходами счетчиков 7, 8 соответственно, а выходы через соответствующие регистры 15, 16 максимального и минимального значений, управляющие входы которых соединены с выходом счетчика 9 через элемент задержки 19, соединены с информационными входами вычислительного блока 17, выходы которого соединены с входами индикатора 18, а управляющий вход через счетчик 9 и элемент ИЛИ 10 подключен к выходам счетчиков 7, 8.

Устройство работает следующим образом.

В основе принципа работы устройства заложены следующие теоретические положения.

Амплитудно-модулированное (AM) колебание

U(t) Uo(1 + mcos a) t

Uo(1 + mcos(2nFt). sin(2nft),(1)

где Do - амплитуда постоянной составляющей АМ-колебания;

m - коэффициент амплитудной модуляции;

f - частота несущего колебания;

Г- - частота модулирующего колебания, представляет собой непрерывную и дифференцируемую функцию, характеризуемую наличием относительных максимумов и минимумов

U(tj), при tj - -J- ( ), + оо

(фиг. 2 а),

где j - номер отсчетного значения.

Задача измерения коэффициента AM сводится к реализации выражения (2)

пл . (Г)

т - А + Б(2}

где m - коэффициент AM;

А - действительный максимум AM колебания, А max{U(tj)}, tЈ Дг,.;

1/F - период модулирующего колебания;

х €. 0; «( - номер модулирующего колебания (фиг.2а);

Б - действительный минимум АМ-коле- бания,

Б min{U(t,)}, t,eAr (фиг.2а),

т.е. прежде всего к нахождению действительных экстремумов функции U(t).

Счетчики 7-9 имеют емкость на два импульса.

Итак, при поступлении АМ-сигнала (1), (фиг.2а) через входной блок 1 на вход нуль- органа 5 последний осуществляет выявление моментов времени ti перехода исследуемого сигнала через нулевой уровень (фиг.26).

Одновременно с этим с помощью дифференциатора 2 осуществляется дифференцирование входного сигнала (фиг.2в), причем, т.к. каждый последующий импульс высокочастотных колебаний АМ-сигнала от- личается от предыдущего по амплитуде, в частности в случае приближения к действительно минимальному значению, происходит последовательное уменьшение амплитуды импульсов, а в случае прибли- жения к действительно максимальному значению происходит последовательное возрастание амплитуды импульсов, то будут соответственно изменяться временные положения экстремумов, U (Хк), первой про- изводной функции U(t) (фиг.2в) относительно моментов времени ti, выявляемые с помощью дифференциатора 3 и нуль-органа 6.

Пусть происходит уменьшение амп- литуды импульсов АМ-колебания, тогда моменты tK (фиг.2в) возникновения экстремумов первой производной функции (1), выявляемые с помощью проведения операции дифференцирования функции U (t) посред- ством дифференциатора 3 (фиг.2д) и опреде- ления аргументов нулевого значения функции U(t) посредством нуль-органа 6, (фиг.2е), будут опережать моменты ti перехода АМ-колебания через нуль (фиг.2ж) ( Агсм 0}.

Таким образом, в счетчик 7 будет осуществляться запись единицы импульсами, поступающими с выхода нуль-органа 6 в моменты времени t« и последующее обнуление счетчика 7 импульсами, поступающими с выхода нуль-органа 5 в моменты времени ti. Аналогично будет происходить и работа счетчика 8, но при этом запись единицы будет производиться импульсами с выхода нуль-органа 5 в моменты времени ti, а ббну- ление - импульсами с выхода нуль-органа 6 в моменты времени tK.

Далее происходит последовательное увеличение амплитуды импульсов AM сигнала, что приводит к отставанию импульсов, поступающих с выхода нуль-органа 5 в моменты времени t;относительно импульсов, поступающих с выхода нуль-органа 6 в моменты времени tK ( Д tew 0). При этом процесс наполнения и обнуления счетчиков 7. 8 происходит аналогично описанному ранее.

Итак, моменты достижения действительно минимальных и максимальных значений амплитуды АМ-колебания характеризуются последовательным переходом от уменьшения амплитуды импульсов к увеличению и наоборот, что приводит к формированию импульсов на выходе счетчиков 7, 8;сигнализирующих о достижении действительных минимумов и максимумов АМ-ко- лебэния, в результате поступления на входы записи счетчиков 8, 7 подряд по два импульса с выходов нуль-органов 5 и 6 соответственно, а лишь затем поступают обнуляющие импульсы (фиг.2ж).

Экстремальное значение каждого импульса AM сигнала, до момента поступления экстремального значения следующего импульса, запоминается элементом памяти 11 и преобразуется в цифровой код преобразователем 12 код - напряжение, под воздействием разрешающих импульсов, поступающих с выхода нуль-органа 4 и сигнализирующих о моментах времени tj возникновения экстремумов импульсов AM сигнала (фиг.2г).

Импульс сформированный на выходе счетчика 8 и сигнализирующий о достижении действительно минимального значения амплитуды AM сигнала, разрешает прохождение кода с выхода преобразователя 12 аналог-код, через ключи 14 на вход регистра 16 минимального значения и одновременно записывает единицу в счетчик 9, поступая на его вход через элемент ИЛИ 10.

Импульс, сформированный на выходе счетчика 7 и сигнализирующий о достижении действительно максимального значения амплитуды AM сигнала, разрешает прохождение кода с выхода преобразователя 12 аналог - код, через ключи 13 на вход регистра 15 максимального значения и одновременно, через элемент ИЛИ 10, поступает на вход счетчика 9, записывая в него вторую единицу, создающую условия для обнуления счетчика 9 и вычисления коэффициента AM вычислительным блоком 17, использующего данные значений максимального и минимального уровней AM сигнала, хранящихся в памяти регистров 15.16, согласно (2), По окончании вычислений значение коэффициента AM отображается индикатором 18, а регистры 15, 16 обнуляются импульсом, поступающим с выхода элемента задержки 19. Далее алгоритм работы устройства повторяется.

Формула изобретения Измеритель глубины амплитудной модуляции, содержащий входной блок, два ключа, которые через регистры минимального и максимального значений, соединенные с вычислительным блоком, подключены к индикатору, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, введены два дифференциатора, три нуль-органа, три счетчика, элемент ИЛИ, элемент памяти, преобразователь аналог - код, элемент задержки, причем выход входного блока подключен одновременно через первый нуль-орган к первому входу первого счетчика и второму входу второго счетчика и через первый дифференциатор и соединенные с ним последовательно вторые дифференциатор и нуль-орган - к первому входу второго

счетчика и второму входу первого счетчика, а через последовательно соединенные элемент памяти, второй вход которого через третий нуль-орган соединен с выходом первого дифференциатора, и преобразователь

аналог - код - к информационным входам ключей, управляющие входы которых соединены с выходами первого и второго счетчиков, которые через последовательно соединенные элемент ИЛИ и третий счетчик

соединены с управляющим входом вычислительного блока, а управляющие входы регистров минимального и максимального значений соединены с выходом третьего счетчика через элемент задержки.

Использование: при электро- и радиоизмерениях. Существо изобретения: для повышения быстродействия в измеритель введены два дифференциатора 2. 3. три нуль-органа 4-6, три счетчика 7-9. элемент ИЛИ 10, элемент памяти 11, преобразователь аналог-код 12, элемент задержки 19. 2 ил.

°)Нт

1I5 1-1 | L | i / | , h I

I I I I I I 1 I I f i I I I

I

/ 1/ / X1

-jT/j i у-И (к/ «

AjX и iV« i 7 , „ MI i ii V «i

it i и i H i I

±L

it i и i H i I

5l- -I .. -r-1.

i

ц

II и

,f /N1 УХ

/п и -/i iN-/и

1

it i и i H i I

i

ц

IL