Измерительный логарифмический демодулятор Советский патент 1983 года по МПК H03D1/02 G01R19/00 

Изобретение относится к радиотехнике и радиоизмерительной технике и может быть использовано в измерительных приемниках и анализаторах спектра;

Известен демодулятор, в котором к входу основного канала, содержгицег6 последовательно соединенные амплитудный детектор, фильтр нижних частот, усилитель, синхронный детек тор, управляющий вход которого соединен с первым выходом генератора коммутирующих напряжений-, и управляемый делитель напряжений, переключателем поочередно подключаются входной сигнал от источника входного сигнала и выходное напряжение опорного канала. Достоинством демодулятора является независимость функции преобразования от параметров амплитудного детектора; поскольку последний находится в осиовном канале преобразования 1.

Однако в указанном демодуляторе выходное.напряжение опорного канала является регулируемым, что снижает точность измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является измерительный логарифмический демодулятор, содержащий игточник входного сигнала, последовательно соединенные генератор прямо- угольных импульсов, модулятор, второй вхфд которого подаслючен к источнику входного сигнала, колебательный контур, усилитель, амплитудный детектор, поро.овый элемент и формирователь выходных импульсов, второй вход которого подключен к второму

10 выходу генератора прямоугольных импульсов С23.

Однако известный измерительный логарифмический демодулятор обеспечивает точность измерения только

15 при измерении синусоидальных сигналов с частотой, равной резона(11сной частоте колебательного контура. В случае же измерения амплитуды модулированных по еилплитуде и частоте

20 периодических сигналов погрешность измерения возрастает от 0,03-0,1 дБ до величин, сравцикшх и даже худших, чем позволяют достичь псевдологарифмические усилители (0,3-1 дБ)

25

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Для достижения указанной цели, в измерительный логарифмический демодулятор, содержащий источник

30 входного сигнала, последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, модулятор и колебательны контур и последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор пороговый элемент и формирователь выходных импульсов, между выходом колебательного контура и входом уси лителя введен переключатель, второй вход которого соединен с источником входного сигнала, а также введе ны последовательно соединенные гене ратор коммутирующего напряжения, второй и третий выходы которого сое динены соответственно с управляющими входами модулятора и переключателя, аналоговый запоминающий эле мент и компаратор, выход которого соединен с вторым входом формирователя выходных импульсов, при этом вторые входы аналогового запоминающего элемента и компаратора объединены и подключены к выходу амплитудного детектора. На чертеже приведена структурная схема предлагаемого измерительного логарифмического демодулятора. Измерительный логарифмический демодулятор содержит колебательный контур 1, переключатель 2, усилител 3, амплитудный детектор 4, пороговы элемент 5, модулятор 6, генератор 7 коммутирующего напряжения, аналоговый запоминающий элемент 8, компаратор 9, формирователь 10 выходных импульсов, генератор 11 прямоугольных импульсов , источник 12 вход ного сигнсша. Измерительный логарифмический демодулятор работает следующим образом В исходном состояний входной сигнал через переключатель 2 поступает на вход усилителя 3. Усилитель 3 должен работать в режиме без ограничения по выходу во всем диапазоне изменения входных сигналов. С выхода амплитудного детектора 4 напряжение поступает на вход аналогового запоминающего элемента 8, где фиксируется и запоминается его максимальное значение, соответствующее максимальной амплитуде VMOKC измеряемого сигнала. В качестве аналогового запоминающего элемента 8 может быть применен, в частности, пиковый детектор. В этот же отрезок времени происходит раскачка колебательного контура 1 сигналом генератора 11 прямоугольных импульсов через открытый модулятор 6. Частота сигнала генератора 11 прямоугольных импульсов совпадает с резонансной частотой колебательного контура 1. На выходе контура имеем вынужденные колебания с амплитудой А, причем величина А должна быть больше максимального значения амплитуды измеряемого сигнала. Через время, достаточное для запоминания отклика от максимального значения измеряемого сигнала Vy и раскачки колебательного контура 1 до установившегося значения с амплитудой АО по сигналам генератора 7 коммутирующего напряжения переключатель 2 переключается в положение, соединяющее выход колебательного контура 1 с входом усилителя 3, закрывается модулятор 6, блокируется вход аналогового запоминающего элемента 8, благодаря чему на еГо выхог де сохраняется значение, соответствующее отклику от . После закрывания модулятора -б на выходе колебательного контура 1, а значит на входе усилителя 3, присутствуют собственные экспоненциально затухающие колебания колебательного контура. Для амплитуда сигнала на входе усилителя 3 имеет место зависимсхзть -ll. () - . где AQ - установившееся значение амплитуды вынужденных колебаний в колебательном контуре 1 ; - постоянная времени колебательного контура 1. В момент времени выполняется соотнсяиение о Компаратор 9, сравнивающий на выходе амплитудного детектора 4 отклик на сигнал с колебательного контура 1 с запомненным в аналог:овом запоминаквдем элементе 8 откликом на VMOIKCI выдает сигнал на формирователь 10 ВЫХОД1ШХ импульсов для формирования переднего фронта выходного импульса. В момент времени ta выполняется соотношение -Vn-C l где VP амплитуда сигнала на входе усилителя 3, соответствующая отклику на выходе амплитудного детектора 4, равному пороговому постоянному напряжению Wp порогового элемента 5 и определяющему нижнюю границу измеряемых сигналов. Пороговый элемент 5, сравнивающий на выходе амплитудного детектора 4 отклик на си11нал с колебательного контура 1 с пороговым Нсшряжением Ufj , выдает сигнал на формирование заднего фронта выходного импульса. После формирования выходного импульса цикл измерения заканчивается, по сигналам генератора коммутирующих напряжений демодулятор возвращается в исходное состояние, происхсдаит сброс памяти в аналоговом запоминающем элементе 8.

Длительность выходного импульса определяется соотношением

Vt.

К П Могкс + В , U)

где 8 -,(enVn

Из (3) видно, то длительность выходного импульса прямо пропорциональиа логарифму максимума амплитуды измеряемого сигнала.

При измерении с помощью предлагаемого демодулятора имеется возможность получения высокой точности логарифмической характеристики как синусоидальных сигналов, так и модулированных по амплитуде и частоте, причем длительность измеряемых импульсных сигналов может достигать долей микросекунды, а девиация час|тоты - сотен килогерц и даже нескольких мегагерц при соответствующем выборе полосы усилителя 3.

Таким образом, предлагаемый демодулятор позволяет превзойти псевдологарифмнческие усилители и прототип по точности изА4ерения модулированных по амплитуде и частоте сигналов.. Формула изобретения Измерительный логарифмический демодулятор, содержащий источник .

входного сигнала, последовательно соединенные генератор .прямоугодьных импульсов, модулятсчр и колебательный контур и последовательно соединенные усилитель, a flIЛИтyдный детектор,

пороговый элемент и формирователь выходных импульсов, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, между выходом колебательного контура и

входом усилителя введен переключатель, втррбй вход котефого соединен с источником входного сигнала, а также введены последовательно соед иненные генератор коммутирующего напряжения, и третий выхода которого соединены соответственно с управляющими входами модулятора и переключателя, аналоговый эапоминакхций элемент и компаратор, выход

которого соединен с вторьлх входом формирователя выходных импульсов, при этом вторые входы аналогового запоминакицего элемента и компаратора объединены и подключены к выходу

амплитудного детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Мартяшин A.M. и др. Преобразователи электрических параметров

для систем контроля и измерения. М., энергия, 1976, с. 136-141, рис. 3-8.

2.Авторское свидетельство СССР W 451165, кл. Н 03 О 1/02, 1972 (прототип).