Демодулятор

 

ДЕМОДУДЫТОР, преимущественно для устройств измерения флуктуационных характеристик сигналов автогенераторов , содержащий последовательно соединенные режекторный фильтр второго порядка, вход которого является входом демодулятора, первый смеситель, первый усилитель промежуточной частоты и первый фазочувствитёльный выпрямитель, выход которого является выходом сигнала, пропорционального флуктуациям частоты квазигармонического сигнала, последовательно соединенные делитель напряжения , второй смеситель и второй усилитель промежуточной частоты гетеродин , выход KOToptoro соединен с опорными входами первого и второго смесителей , а также фазовращатель, о тличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона в область малых сигналов, при измерении флуктуации амплитуды частоты, фазы и скорости изменения амплитуды квазигармонического сигнала , введены первый интегратор, вход которого подключен к выходу первого фазочувствительного выпрямителя , и последовательно соединенные второй фазочувствительный выпрямитель , вход которого соединен с входом первого фазочувствительного выi прямителя, и второй интегратор, выход второго усилителя промежуточ (Л ной частоты подключен через фазовращатель и непосредственно соответственно к опорНЕом входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей , а вход делителя напряжения подключен к входу демодулятора, при этом выходы первого, второго интеграторов и второго фазочувствительного выпрямителя являются соответственно ел выходами сигналов, пропорциональных 4 флуктуациям фазы, амплитуды и скорости изменения амплитуды квазигар00 монического сигнала.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (l9) . (И), 3(51) Н 03 D 5 00 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (1

И \

° °

Юй

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И СТНРЬП ИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(21) 3278061/18-09 (22) 17.02.81 (46) 15 ° 11.83 Бюл. Р 42 (72) A.H;×èêéí и B.À.Øåèàãèí (71) 1 орьковский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский радиофизический институт (53) 621.376.6 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 394912, кл. Н 03 D 3/06, 1967.

2 ° Arthur L ° Whitvell and Norman Williams, А new microvav teehп18ие to the carrier.-"Microvave

gourna1> 1959, В 2, В 11, (прототип). (54)(57) ДЕМОДУЛЯЖ)Р, преимущественно для устройств измерения флуктуационных характеристик сигналов автогенераторов, содержащий последовательно соединенные режекторный фильтр второго порядка, вход которого является входом демодулятора, первый смеситель, первый усилитель промежуточной частоты и первый фазочувствительный выпрямитель, выход которого является выходом сигнала, пропор-. ционального флуктуациям частоты квазигармонического сигнала, последова тельно соединенные делитель напряжения, второй смеситель и второй усилитель промежуточной частоты гетеродин, выход котофого соединен с опорными входами первого и второго смесителей, а также фазовращатель, о тличающийс я те л, что, с целью расширения динамического диапазона в область малых сигналов, при измерении флуктуаций амплитуды частоты, фазы и скорости изменения амплитуды квазигармонического сигнала, введены первый интегратор, вход которого подключен к выходу первого фазочувствительного выпрямителя, и последовательно соединенные второй фазочувствительный выпрямитель, вход которого соединен с входом первого фазочувствительного выпрямителя, и второй интегратор, выход второго усилителя промежуточной частоты подключен через фазовращатель и непосредственно соответственно к опорным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей, а вход делителя напряжения подключен к входу демодулятора, при этом выходы первого, второго интеграторов и второго фазочувствительного выпрямителя являются соответственно выходами сигналов, пропорциональных флуктуациям фазы, амплитуды и скорости изменения амплитуды квазигармонического сигнала.

1054874

Изобретение относится к электрорадиоиэмерениям и может быть исполь зовано при исследовании и контроле флуктуационных характеристик сигналов автогенераторов, а также при создании высокоточных следящих сис- 5 тем автоматики и измерительной техники.

Известен фазовый детектор на фик-. сированную частоту, содержащий блок сложения, к одному из входов которо- 10

ro через фазоинвертор подключен источник измеряемого сигнала, а к другому входу непосредственно нодключен источник опорного сигнала, и фазочувствительный выпрямитель, соединенный с источником опорного сигнала через фазовращатель на 90О при этом между выходом блока .сложения и одним иэ входов фаэочувстви тельного выпрямителя Включен усиди» 20 .тель-фильтр 1 3, Недостатком известного устройства является возможность измерения флуктуаций только фазы квазигармонического сигнала, а также низкая точность:измерений, обусловленная прохождением флуктуаций уровня несущей как измеряемого, так И опорного сигналов, на ceo выход.

Наиболее близким к предлагаемому демодулятору является устройство для демодуляции частотных и амплитудных флуктуаций квазигармонического сигнала. демодулятор, содержащий последовательно соединенные режекторный 35 фильтр. второго порядка, вход которого является входом демодулятора, первый смеситель, первый усилитель промежуточной частоты и первый фа-. зОчувствительнь>й выпрямитель, выход .4р которого является выходом сигнала, пронорцианального флуктуациям частоты квазигармонического сигнала, последовательно .соединенные делитель .напряжения, .второй смеситель и второй усилитель промежуточной частоты, гетеродин, выход которого соединен с опорными входами первого и второго смесителей, а также фазовращатель, включенный между входом режекторного фильтра второго порядка и входом делителя напряжений и первый и второй амплитудные детекторы,. входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго усилителей промежуточной частоты, при этом опорный вход первого фазо-. чувствительного выпрямителя соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, а выход второх o амплитудного детектора является 60 выходом сигнала, пропорционального флуктуациям амплитуды квазигармонического сигнала Г2 3.

Недостатком известного устройства является отсутствие возмож65 ности полного подавления несущей частоты входного квазигармонического сигнала. Это связано с тем, что в нем не обеспечивается контроль настройки моста на полную режекцию ре>кекторного фильтра второго порядка по обеим квадратурным компонентам остатка несущей, так как даже при полном подавлении несущей входного сигнала на выходе первого амплитудного детектора есть си> нал, характеризующий усилейные шумы гетеродина, первого смесителя и первого усилителя промежуточной частоты. Наличие остатка несущей в устройстве приводит к ограничению динамического диапазона снизу при измерении как флуктуаций частоты, так и флуктуаций амплитуды входного кваэигармонического сигнала.

Это обусловлено отсутствием воэможности увеличения усиления слабого информативного сигнала с выхода режекторного фильтра второго порядка, так как при повышении коэффициента усиления первого усилителя— промежуточной частоты одновременно с информативным сигналом будет усиливаться остаток несущей. Кроме того, при измерении амплитудных флуктуаций динамический диапазон устройства ограничен снизу уровнем параэитной модуляции входного квазигармонического сигнала эа счет флуктуаций амплитуды гетеродина и флуктуаций коэффициентов передачи второго смесителя и второго усилителя промежуточной частоты. Недостатком устройства является также отсутствие возможности измерения флуктуаций Фазы входного квазигармонического сигнала, так как фаза остатка несущей не определена, и тем самым не определена часть выходного сигнала фазочувствительного выпрямителя, обусловленная только частотными флуктуациями входного сигнала °

Цель изобретения — расширение динамического диапазона в область малых сигналов при измерении флуктуаций амплитуды, частоты, фазы и скорости изменения амп>>итуды квазигармонического сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в демодулятор, преимущественно для устройств измерения Флуктуационных характеристик сигналов автогенераторов, содержащий последовательно соединенные режекторный фильтр второго порядка, вход которого является входом демодулятора, первый смеситель, первый усилитель промежуточной частоты и первый фазочувствительный выпрямитель, выход которого является выходом сигнала пропорционально флуктуациям частоты квазигармонического сигнала, последо1054874 вательно соединенные делитель напряжения, второй смеснтель и второй усилитель промежуточной частоты, гетеродин, выход которого соединен с опорными входами первого и второго смесителей, а также фазовращатель, . 5 введены первый интегратор, вход которого подключен к выходу первого Фазочувствительного выпрямителя, и последовательно соединенные второй фазочувствительный выпрямитель, вход ко- 2р торого соединен с входом первого фазочувствительного выпрямителя, и второй интегратор, выход второго усилителя промежуточной частоты подключен через фазовращатель и непосредственно соответственно к опорным входам первого и второго фазочувствительных выпрямителей, а вход делителя напряжения подключен к входу демодулятора, прн этом выходы первого, второго интеграторов и второго фазочувствительного выпрямителя являются соответственно выходами сигналов, пропорциональных флуктуациям фазы, амплитуды и скорости изменения амплитуды квазигармонического сигнала.

На чертеже представлена структурная схема демодулятора.

Демодулятор содержит режекторный

Фильтр 1 второго порядка, гетеродин З(2

2, первый .смеситель 3, первый усилитель 4 промежуточной частоты, второй фйзочувствительный выпрямитель 5, первый фазочувствительный выпрямитель б, делитель.7 напряжения, вто- 35 рой смеситель 8, второй усилитель 9 промежуточной частоты, фазовращатель 10, первый интегратор 11, второй интегратор 12. демодулятор работает следук}щим 4Q образом.

На входы режекторного Фильтра 1 и делителя напряжений 7 поступает квазигармонический сигнал вида

0„(42= VО (1+ eL(t gc(}s Ф(с2, . 45 где сС(+2 — относительные амплитудные флуктуации, 4((62cc 4

Ф(Ц сшд(ф(}дФ;

56 чИ) - мгновенное значение флуктуаций частоты; а - несущая частота сигнала.

Коэффициент передачи режекторного фильтра 1 определяется усповием . у обеспечения симметричной относительно несущей амплитудно-частотной ха рактеристики с нулевым уровнем на частоте несущей. При выполнении ре-. жекторного фильтра 1 на сбалансированном Т-мосте его коэффициент передачи определяется выражением р2 O L02 (И0 р +2 р+ш 65 где (- добротность фильтра, Л 1 (= †} — несущая частота сигнала, 4,Р - параметры фильтра, p = †- оператор дифференцирова— ния.

Режекторный фильтр может быть выполнен также по схеме линии задержки с компенсацией, по схеме моста на пьезокристалле и т.д.

Режекторный фильтр 1 обеспечива.ет подавление несущей частоты сигнала О„()и осуществляет операцию дифференцирования его огибающей, при этом квазигармонический сигнал

U„(+! преобразуется в информативный сигнал вида ((М= « - (сов Ф(Ф)-v(t2g>npf<2, . ((о (}((И2

С .} где П= —.-. полоса заграждения

2 Т(О .Режекторного Фильтра 1.

Первая компойеита сигнала. (22Щ синфазна измеряемому сигналу 0„(О, и пропорциональна флуктуациям скорости изменения его амплитуды. Вторая компонента сигнала 02(Я квад- . ратурна измеряемого сигналу О„{+) и пропорциональна мгновенному значению флуктуаций его частоты. Информативный сигнал 0 (Мпоступает на сигнально вход смесителя 3. На опорный вход смесителя 3 поступает сигнал с вь}хода гетеродина 2. Смеситель 3 осуществляет преобразование сигнала 02 Н2 в сигнал промежуточной частоты

О

U>(tI О {ШСОВ(ш 1Ш }(+ч+Ю )-чиь ((то+ш }1+ ч 1 P ))

1 где м.(— несущая частота гетеродина 2; фаза гетеродина 2, Усилитель 4 обеспечивает усиле-.

we информативного сигнала О Щ в . полосе частот вблизи несущей проме-.

3 жуточной частоты. Сигнал с выхода усилителя 4 поступает иа сигнальные входы фазочувствительных выпрямителей 5 и б.

Опорные сигналы фазочувствитедьных выпрямителей 5 и б формируются следук}щим образам. Сигнал М,Щ ослабленньФ делителем 7, поступает на сигнальный вход смесителя 8. На опорный вход смесителя 8 поступает сигнал с ьыхода гетеродина 2. Смеситель 8 ос яяествляет преобразование сигнала Ц Щв опорный сигнал промежуточной частоты (} (й и сов((и + u„}<+@(y 1,, Первая компонента информативного сигнала 0 (С2синфазна сигналу О, (ц, I (1054874

ВНИИПИ Заказ 911 7/56 Тираж 9 36 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä,óë.Ïðîåêòíàÿ,4 а вторая компонента информативного сигнала 0 Юквадратурна сигналу

U4(<) независимо от флуктуаций частоты и фазы ч гетеродина 2.

Усилитель 9 обеспечивает усиление опорного сигнала 04 И) в полосе

5 частот вблизи несущей промежуточной частоты. Фазовращатель 10 обес.печивает изменение фазы несущей сигнала с выхода усилителя 9 на

90. Опорный сигнал, синфазный сиг- 10 о налу 04 (Ц, поступает на опорный вход фазочувствительного выпрямителя 5. Опорный сигнал, квадратурный сигналу 04(Ц с выхода фазовращателя 10 поступает на опорный 35 вход фаэочувствительного выпрямителя б. Постоянство фазовых и амплитудных соотношений между усиленным информативным и опорным сигналами на входах фаэочувствитель-. ных выпрямителей 5 и 6 обеспечивается за счет идентичности амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик усилителей 4 и 9. Фаэочувствительный выпрямитель 5 обеспечивает вселение первой компоненты .усиленного сигнала Оз(t), синфазный сигналу 04(Ф). сигнал на выходе фазочувствительного выпрямителя 5 пропорционален флуктуациям скорости изменения амплитуды измеряемого сигнала 0„(t) . Фаэочувствнтельный. выпрямитель .6 обеспечивает выделение второй компоненты усиленного сигнала О (Ц, квадратурной аигиалу 04{Ц .,Сигнал на выходе фазочувствительного выпрямителя б пропорционален флуктуациям частоты измеряемого сигнала. Интегратор 12 осуществляет преобразование сигнала с выхода фаэочувствительиого вы- 40 прямителя 5 в сигнал, пропорциональный флуктуациям аызлитуды сигнала UÄ(tl. Интегратор 11 осуществля- ет преобразование сигнала с выхода фаэочувствительного выпрямителя б в сигнал, пропорциональный флуктуациям фазы сигнала V<(t) .

Таким образом в разработанном демодуляторе осуществлено полное подавление несущей частоты входного сигнала, так как в нем обеспечивается воэможность контроля настройки на режекцию по обеим квадратурным компонентам несущей. Полное подавление несущей позволило увеличить усиление слабого информативного сиг.нала с выхода режекторного фильтра и обеспечить тем самым воэможность демодуляции малых флуктуаций параметров входного сигнала. Одновременно в разработанном демодуляторе осуществлено разделение квадратурных компонент усиленного информативного сигнала и раздельная демодуляция этих компонент с помощью опорных сигналов при постоянном амплитуднофазовом соотношении между информативным и опорным сигналами. Это, в свою очередь, позволяет исключить влияние паразитной модуляции входного сигнала за счет Флуктуаций амплитуды гетеродина и уменьшить взаимную нестабилв" ность опорного и информативного сигналов, а также получить .одновременную и раздельную информацию о флуктуациях амплитуды, скорости изменения амплитуды, частоты н фазы входного сигнала демодулятора из одного и того же усиленного информативного сигнала. Таким образом, в разработанном демодуляторе обеспечивается расширение динамического диапазона при измерении флуктуаций амплитуды, скорости изменения амплитуды, частоты и фазы квазигармонического сигнала.