Преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудно-модулированного сигнала Советский патент 1982 года по МПК G01R29/06 

(5) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОДУЛЯЦИИ АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННОГ.О СИГНАЛА

Изобретение относится к области измерения параметров электрических сигналов, в частности, к измерению глубины модуляции амплитудно-модулированных сигналов, и может быть использовано, например в системах автоматического контроля и регулирования. Известно устройство для измерения коэффициента модуляции, содержащее усилитель Входного сигнала, усилител несущей частоты, инвертор, два синхронных детектора, фильтры низкой час тоты, дифференциальный усилитель, преобразователь напряжения в период и преобразователь напряжения во временной интервал l. , . Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, вследствие наличия фильтров низкой частот Известен также преобразователь значения коэффициента модуляции в длительность импульсов, содержащий преобразователь напряжение-временной интервал, усилитель входного сигнала, выход которого соединен с сигнальными входами первого и второго синхронных детекторов и через формирователь управляющего напряжения подключен к управляющему входу первого синхронного детектора и входу инвертора, выход которого соединен с управляющим входом второго синкронного детектора, выходы синхронных детекторов подключены ко входам первого дифференциального усилителя, второй и третий дифференциальные усилители, в.ыпрямитель и функциональный генератор треугольного напряжения, примем один из входов второго дифференциального усилителя соединен с первым выходом первого синхронного детектора, а другой вход - со вторым выходом первого синхронного детектора, выход второго дифференциального усилителя через функциональнь1й генератор связан с первым входом преобразователя напряжение-временной интервал, первый и второй входы третьего диффе ренциального усилителя соединены с первым и вторым выходами выпрямителя, вход которого подключен к выходу первого дифференциального усилителя, а выход третьего дифференциального усилителя подключен ко второму входу преобразователя напряжение-временной интервал С , Однако вбзможность применения ука занного устройства в информационноизмерительных системах, работающих с AM сигналами, ограничивается возрастанием погрешности измерения значений с уровнем шумов и помех. Кроме того, при измерении парамет ра системы, преобразующего в значени коэффициента модуляции AM сигнала, необходимо иметь информацию о знаке измеряемого параметра, Целью изобретения является увеличение функциональных возможностей путем обеспечения зависимости полярности выходного напряжения от фазы огибающей входного AM сигналаj а так же повышение помехоустойчивости путем автоматического исключения из диапазона преобразования значений коэффициента модуляции соизмеримых с уровнем шумов. Поставленная цель, достигается тем, что в преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудномодулированного сигнала, содержащий преобразователь напряжение-временной интервал, усилитель входного сигнала, выход которого соединен с сигнал ными входами первого и второго синхронных детекторов и через формирователь управляющего напряжения подключен к управляющему входу первого синхронного детектора и входу инвертора, выход которого соединен с управляющим входом второго синхронного детектора, выходы синхронных детекторов подключены ко входам первого дифференциального усилителя, второй и третий дифференциальные усилители, выпрямитель и функциональный генератор треугольного напряжения, причем один из входов второго дифференциального усилителя соединен с первым выхЪдом первого синхронного детектора , а другой вход - со вторым выходоЦ первого синхронного детектора, выход . дифференциального усилителя через функциональный генератор связа с первым входом преобразователя напряжение-временной интервал, первый и второй входы третьего дифференциального усилителя соединены с первым: и вторым выходами выпрямителя, вход которого подключен к выходу первого дифференциального усилителя, а выход третьего дифференциального усилителя подключен ко второму входу преобразователя напряжение-временной интервал, дополнительно введены второй преобразователь напряжение-временной интервал, регулятор зоны нечувствительности, два компаратора, два ключа, эталонный генератор, интегрирующий блок, а выпрямитель выполнен в виде синхронного выпрямителя, при этом управляющий вход синхронного выпрямителя соединен с источником опорного напряжения, прямой выход второго дифференциального усилителя связан с первым входом регулятора зоны нечувствительности и с первым входом первого компаратора, а инверсный со вторым входом регулятора зоны нечувствительности и первым входом второго компаратора, выход регулятора зоны нечувствительности подключен к третьему входу третьего дифференциального усилителя, второй вход первого компаратора соединен с первым выходом третьего дифференциального усилителя, а второй вход второго компаратора - со вторым выходом третьего дифференциального усилителя и первым входом второго преобразователя напряжение-временной интервал, вторым входом связанного с инверсным выходом функционального генератора треугольного напряжения и выходом - с первым управляющим входом первого ключа, первый управляющий вход второго ключа подключен к выходу первого преобразователя напряжение-временной интервал, вторые управляющие входы первого и второго ключей соединены, соответственно, с выходами первого и второго компараторов, сигнальные входы ключей - с выходом эталонного генератора, а выходы первого и второго ключей - с прямым и инверсным входами интегрирующего блока, соответственно. Третий дифференциальный усилитель выполнен трехкаскадным, при этом первый и второй входы усилителя первого каскада являются первым и вторым входами третьего дифференциального усилителя, первые входы усилителей второго и третьего каскадов соединены между собой и с третьим входом третьего дифференциального усилителя, усилители второго и третьего каскадов вторыми входами соеди нены с выходом усилителя первого кас када , а выходами с первым и вторым выходами третьего дифференциального усилителя. : На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит усилитель 1 входного сигнала, формирователь 2 уп равляющего напряжения, инвертор 3 синхронные детекторы и 5 первый и второй дифференциальные усилители 6 и 7 синхронный выпрямитель 8, тре тий дифференциальный усилитель 9, функциональный генератор 10 треуголь ного напряжения,, первый и второй преобразователи 11 и 12напряжениевременной интервал, регулятор 13 зоны нечувствительности, первый и второй компараторы 1 и 15 первый и второй ключи 16 и 17, эталонный генератор 18, интегрирующий блок 19 третий дифференциальный усилитель 9 содержит усилители первой, второй и третьей ступени 20-22 соответственно Устройство работает следующим образом. На вход усилителя 1 поступает AM напряжение вида U(t)V (l4-m sinat) sinlwt, (l) где V - амплитуда немодулированного несущего напряжения; 00 - угловая несущей; И. - угловая частота огибающей; m - коэффициент модуляции. С первого выхода синхрЪнного детектора А на один вход дифференциального усилителя 6 поступает сигнал, содержащий огибающую входного AM сигнала и постоянную составляющую определяемую уровнем несущей Cф.(t)к:,(Jnv slпйtwJ, (2) где - коэффициент передачи тракта вход устройства - выход синхронного детектора k, Со второго выхода синхронного детектора k на второй вход дифференциального усилителя 7 поступает сигналU5i(t) sinSJt, (З) Сигнал на выходе синхронного детектора 5 имеет вид Ua(t)-K mV sinSlt, (1) где К - коэффициент передачи тракта вход устройства - выход синхронного детектора 57На прямом выходе дифференциального усилителя 6 выделяется постоянное напряжение, пропорциональное уровню несущей Ч, (a,(t), (5) где К - коэффициент передачи дифференциального усилителя 6. Если обеспечить равенство ,(6) то на выходе дифференциального усилителя 7 имеем U5i(t)U5j(t)-Ua,j(t)2K4-K MVstnSi.t, (7) где Kg. - коэффициент передачи дифференциального усилителя 7 Напряжение (7) поступает на сигнальный вход синхронного выпрямителя В, на управляющий вход которого подается опорный сигнал lJon(tb4)S fe«-t - b (8) где v - фазовый сдвиг опорного сигнала по-отношению к огибающей входного AM сигнала , который может принимать значения О или Р . При этом на первЬм выходе синхронного выпрямителя 8 образуется напряжение t2iVK,(t), (9) где К - коэффициент передачи выпрямителя 8 U(t) - переменная составляющая выпрямленного напряжения на втором выходе выпрямителя Э. При этом {,j70 при f 0 и при 4 -/с.. Напряжение (9) подается на первый вход дифференциального усилителя 9, а его переменная составляющая - на . второй вход. На выходе усилителя 20 первой ступени Дифференциального усилителя 9 имеем t2K4.. (10) На первый вход регулятора 13 зоны нечувствительности подается напряжение (5), а на его второй вход - то же напряжение, но с противоположным знаком, полученное с инвертирующего выхода блока 6. В результате на первые входы усилителей второго и третьего каскадов 21 и 22 дифференциального усилителя 9 с выхода регулятора зоны нечувствительности поступает напряжение ЛУ„ |К,К/.,,(П) где К - коэффициент передачи регулятора зоны нечувствительности 13, регулируемый в пределах -Дп, ...,4&i Одновременно на первые входы уси лителей 21 и 22 поступает напряжение (10). Если обеспечить равенство 2К4., (12 то при а70 на выходе усилителя 21 образуется напряжение ЦУ(пН:Ат), (13 а при на выходе усилителя 22 имеем «К,(т±лт)..(}k Функциональный генератор 10 формирует треугольное напряжение, амплитуда которого пропорциональна уп равляющему напряжению (5) т.е. , 05) где Kg - коэффициент пропорциональности между амплитудой треугольного напряжения и управляющим напряжением. Форма напряжения на прямом выход генератора 10 показана на фиг. 2а, а на инверсном выходе - на фиг. 26. Треугольное напряжение с прямого выхода генератора 10 поступает на первый вход преобразователя напряжение-временной интервал 11, а с инверсного - на первый вход преобразователя 12. На вторые входы преобразователей 11и 12 подаются напряжения иЗ)и |Й). При У(л70 прямоугольные импульсы напряжения, длительность которых пропорциональна значению коэффициен модуляции, образуются на выходе пре образователя 11 (фиг. 2в), а при - на выходе преобразователя 12(фиг. 2г). .Напряжения (13) и (14) одновременно поступают на первые входы компараторов И и 15. При этом на второй вход крмпарато ,ра lA поступает напряжение (5) а на второй вход компаратора 15 - то ж напряжение, но с противоположным зна ком. Компаратор k формирует управляющ напряжение для ключа 16, а компаратор - для ключа 17.. При этом переключение компараторо ИИ 15 происходит при условии fKiKjV I mtim|7/|K K K,V где Кд - коэффициент передачи по входу сигнала (5) Если обеспечить пороговое значение коэффициента модуляции ,(17) 7 то выражение (16), характеризующее условие формирования импульсов на выходе ключа 16 (при О) или ключа 17 (при Vjj О) имеет вид mvm tAffl.. (18) Результат измерения в предлагаемом устройстве может быть представлен в аналоговом, либо в цифровом виде. В первом случае в качестве эталонного генератора 18 должен использоваться источник постоянного напряжения. При этом на выходе интегрирующего блока 19 образуется напряжение, среднее значение которого пропорционально значению Коэффициента модуляции, причем номерность напряжения определяется фазовым соотношением между огибающей входного AM напряжения (1) и опорным сигналом (8). При представлении результата измерения в цифровом виде в качестве эталонного генератора должен использоваться генератор импульсов эталонной частоты, а в качестве интегрирующего блока реверсивный двоично-десятичный счетчик, регистрирующий количество импульсов, пропорциональное значению коэффиц-иента модуляции. Формула изобретения Преобразователь знамения коэффициента модуляции амплитудно-модулированного сигнала, содержащий преобразователь напряжение-временной интервал, усилитель входного сигнала, выход которого соединен с сигнальными входами первого и второго синхронных детекторов и через формирователь -управляющего напряжения подключен к управляющему входу первого синхронного детектора и входу инвертора , выход которого соединен с управляющим входом второго синхронного детектора, выходы синхронных детекторов подключены ко входам первого дифференциального усилителя, второй и третий дифференциальные усилители, выпрямитель и функциональный генератор треугольного напряжения, причем один из входов второго дифференциального усилителя соединен с первым выходом первого синхронного детектора, а другой вход - со вторым выходом первого синхронного детектора, выход второго дифференциального усилителя через функциональный генератор связан с первый входом преобразователя напряжение-временной интервал, первый и второй входы третьего дифференциального усилителя соединены с первым и вторым выхбдами выпрямителя, вход которого подключен к выходу первого дифференциального усилителя, а выход третьего дифференциального усилителя подключен ко второму входу преобразователя напряжение-временной интервал, отличаю щиис я тем, что, с целью увеличения функциональных возможностей и повышения помехоустойчивости, в него дополнительно введены.второй преобразо ватель напряжение-временной интервал регулятор зоны нечувствительности, два компаратора} два ключа, эталонный генератор, интегрирующий блок, а выпрямитель выполнен в виде сихрон ного выпрямителя, при этом управляющий вход синхронного выпрямителя сое динен с источником опорного напряже ния, прямой выход второго дифференциального усилителя связан с первым входом регулятора зоны нечувствитель ности и с первым входом первого компаратора, а инверсный - со вторым входом регулятора зоны нечувствитель ности и первым входом второго компаратора, выхбд регулятора зоны нечувствительности .подключен к третьему входу третьего дифференциального усилителя, второй вход первого компаратора соединен с первым выходом третьего дифференциального усилителя, а второй вход второго компаратора со вторым выходом третьего дифференциального усилителя и первым входом второго преобразователя напряжейие-временной интервал, вторым входом связанного с инверсным выходом функционального генератора треугольного напряжения и выходом - с первым ynpai ляющим входом первого Ключа, первый управляющий вход второго ключа подключен к выходу первого преобразователя напряжение-временной интервал, вторые управляющие входы первого и второго ключей соединены, соответственно, с выходами первого и второго компараторов, сигнальные входы ключей - с выходом эталонного генератора, а выходы первого и второго ключей - с прямым и инверсным входами интегрирующего блока, соответственно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 610296, кл. G 01 R 29/06, 19752.Авторское свидетельство СССР № , кп. G 01 R 29/06, 1977 (прототип).

;

Фиг. 2