Устройство для измерения коэффициента амплитудной модуляции

 

Изобретение может быть использовано ,- например, для измерения коэффициента -амплитудной модуляции в системах контроля сигналов систем инструментальной посадки самолетов в метровом диапазоне длин волн. Цель изобретения - повышение точности Ш Фиг. 1 измерения и сокращение времени измерений До одного периода огибающей амплитудно-модулированного сигнала. Устройство содержит детектор 2, компаратор 6, преобразователь 7, элементы 8 и 12 совпадения, генератор 9тактовых импульсов, элементы НЕ 10и 13 и счетчик 11 результата. Усилитель 1 с переменным, коэффициентом усиления, фильтр 3 низких частот, элемент 4 сравнения и источник 5 опорного напряжения образуют схему а втоматической регулировки усиления. Жесткая связь между каналом огибающей и каналом гармонической составляющей сигнала расширяет динамический диапазон на 6-12 дб и снижает требования к схеме автоматической регулировки усиления. 3 ил. § (Л л т 1чЭ 00 00 4 СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я) 4 01 8 29/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3770733/24-21 (22) 11.07,84 (46) 15.03.86. Бюл. У 10 (72) А.Я.Стуль (53) 621.317.352.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 883801, кл. G 01 К 29/06, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 935827, кл. G 01 R 29/06, 1981. (54) УСТРОЙСТИО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФ1ЩИЕНТА АМ1ШИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ (57) Изобретение может. быть использовано,- например, для измерения коэффициента "амплитудной модуляции в системах контроля сигналов систем инструментальной посадки самолетов в метровом диапазоне длин волн. Цель изобретения — повышение точности

„„SU„„1218345 А измерения и сокращение времени измерений до одного периода огибающей амплитудно-модулированного сигнала, Устройство содержит детектор 2, компаратор 6, преобразователь 7, элементы 8 и 12 совпадения, генератор

9 тактовых импульсов, элементы НЕ

10 и 13 и счетчик 11 результата.

Усилитель 1 с переменным.коэффициентом усиления, фильтр 3 низких частот, элемент 4 сравнения и источник 5 опорного напряжения образуют схему автоматической регулировки усиления.

Жесткая связь между каналом огибающей и каналом гармонической составляющей сигнала расширяет динамический диапазон на 6-12 дб и снижает требования к схеме автоматической регулировки усиления. 3 ил. пения и ЦАП 7 равно числу разрядов счетчиков 11. Число разрядов и определяет разрешающую способность н устройства, равную 2 . Коэффициент передачи ЦАП 7 дискретно изменяет5 ся от нуля до (2 — 1)/ 2 ) и 1 через и h

1/2 ".

ГТИ 9 вырабатывает две тактовые последовательности импульсов с частотами f u f, Первая тактовая последовательность.через элемент 8 модифицирует состояние счетчика 11, вторая через элемент 12 обнуляет счетчик 11, т.е. инициирует начало очередного цикла измерения. Если частота Я огибающей AN радиосигнала не менее, чем в 2" . раз ниже частоты импульсов f„ íà первом выходе ГТИ 9, то длительность процесса измерения в худшем случае не превышает одного периода огибающей.

В противном случае процесс измерения занимает несколько периодов.

Для правильной работы устройства на втором выходе ГТИ 9 должен появиться импульс не ранее, чем закончится процесс измерения, т.е. частота должна быть не менее, чем в 2 раз к ниже

Все узлы устройства могут быть выполнены на стандартных элементах.

В низкочастотной части схемы АРУ (ФНЧ 3, элемент 4 сравнения и ИОН 5) могут быть использованы интегралБные операционные усилители, например 153УД6. В качестве управляемого элемента, изменяющего коэффициент передачи усилителя 1, может быть использован pin диод, например 2А511.

В компараторе 6 может быть использо40 ван интегральный компаратор, например 521СА4. Множительный ЦАП 7 может быть выполнен на микросхеме

572IIA1 или 572ПА2. Элементы цифровой техники могут быть выполнены, напри45,мер, на микросхемах серии 133:133ЛАЗ (элементы И 8, 12) 133ЛН1 (элементы

НЕ 10, 13), 133ИЕ5 (счетчик 11)

133ЛН1, и 133ИЕ5, (ГТИ -9- автоколебательный мультивибратор с делите50

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает АМ радиосигнал S(t), который имеет вид

S(t)=U<„1+m singt) sin(cdt+Y), (1) где Uö — .уровень несущего колебания; ш — измеряемый коэффициент АМ;

1 1 2 8345 2

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерения коэффициента амплитудной модуляции (АМ) в системах контроля сигналов систем инструментальной посадки. самолетов в метровом диапазаоне длин волн в системах конт роля диаграммы направленности ци линдрической фазированной антенной решетки (ФАР), формирующей зондирующий амплитудно-модулированный сигнал,коэффициент AN которого характеризует работу излучателей и дискретных фазовращателей ФАР

Целью изобретения является повышение точности измерений в 3-5 раз и сокращение времени измерений до одного периода огибающей амплитудно-модулированного сигнала.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 и 3 временные диаграммы, поясняющие его работу за время одного и несколько периодов огибающей AN сигнала соот ветственно.

Устройство содержит усилитель 1 с переменным коэффициентом усиления, выход которого через последовательно соединенные детектор 2 и фильтр 3 низких частот (ФНЧ) подключен к одному из входов элемента 4 сравнения, второй вход которого соединен с выходом источника 5 опорного направления (ИОН), компаратор 6, входом соединенный с выходом множительного цифроаналогового преобразователя 7, первый элемент 8 совпадения, генератор 9 тактовых импульсов (ГТИ), элемент IU НЕ, счетчик 11 результата и второй элемент 12 совпадения, второй элемент 13 НЕ.

Усилитель 1, ФНЧ 3, элемент сравнения 4 и ИОН 5 образуют схему автоматической регулировки усиления (АРУ). Изменение коэффициента передачи усилителя 1 производится управляющим сигналом элемента 4 сравнения. Динамический диапазон устрой ства равен отношению максимального и минимального коэффициентов передачи усилителя 1. лем частоты).

ЦАП 7 осуществляет перемножение континуального сигнала на цифровой сигнал управления. Перемножение заключается в изменении коэффициен- . та передачи ЦАП от входа континуального сигнала до выхода в зависимости от цифрового сигнала управления. Число цифровых разрядов управ1 218345 4 (2) где К вЂ” некоторый коэффициент, зависящий от коэффициентов передачи усилителя 1 и детектора 2.

Постоянная составляющая KU огибающей выделяется. ФНЧ 3 и сравнивается в элементе сравнений с заданным постоянным напряжением U формируемым ИОН 5. При не совпадении постоянной составляющей ?Ши с образцовым уровнем U выходной сигнал элемента сравнения 4 изменяет коэффициент усиления К усилителя 1. Поэтому в установившемся режиме постоянная составляющая огибающей К11„на выходе

ФНЧ 3 равна образцовому уровню U>, задаваемому ИОН 5. При KU c Uo коэффициент передачи К выходным сигналом элемента 4 сравнения изменяется в сторону увеличения, при KU„> Uв сторону уменьшения.

Если при включении устройства выходной сигнал ЦАП 7 меньше сигнала детектора 2, то на выходе компаратора 6 устанавливается уровень логического нуля. Соответственно элемент И 8 закрыт, а элемент 12 открыт. Поэтому импульсы с первого выхода ГТИ 9 через элемент 8 не проходят, т.е. состояние счетчика

11 не модифицируется, а выходное напряжение ЦАП 7 не изменяется. В этом состоянии устройство находится до прихода ближайшего .импульса со второго выхода ГТИ 9.

Если выходнай сигнал ЦАП 7 больше ! сигнала детектора 2, то на выходе компаратора 6 устанавливается уровень логической единицы. Соответственно элемент 8 открыт, а элемент 12 закрыт. Это состояние соответствует циклу измерения .

Таким образом, в исходном состоянии в установившемся режиме выходной сигнал ФНЧ 3 равен опорному напряжению ИОН 5, выходным сигналом компаратора 6 элемент 8 закрыт, а элемент 12 открыт.

Начало очередного цикла измерения соответствует моменту появления им- .

3 . Д u3 — часто ты о гибающей и не сущей соответственно.

Сигнал (1) через усилитель 1 и детектор 2 поступает на инверсный вход компаратора 6. Выходной сигнал детектора 2 имеет вид (фиг.2 а) f(t)=KU„(1+m sinQt), 15

45 пульса на втором выходе ГТИ 9 (фиг ° 2 б) . Этот импульс через открытый элемент 12 поступает на вход обнуления счетчика 11,,устанавливая

его в нулевое состояние. Выходной сигнал счетчика 11 в виде комбинации, содержащей логические единицы во всех п разрядах, поступает на управляющий вход ЦАП 7. В соответствии сданным управляющим кодом коэффициент передачи ЦАП 7 равен

2-1 и отличается от единицы на

2 величину младшего разряда. Таким фбразом, на инверсном входе компаратора 6 присутствует сигнал KU<(3 +

+ ш singt), а на прямом входе

KU — — —.— — . Поэтому иа интервале

И 2н изменения огибающей 1 0, 1 на выходе компаратора Ь присутствует уровень логического нуля, закрывающий элемент 8, Измерения осуществляются на интервале изменения огибающейИ, ПЫ .

На этом интервале сигнал огибающей монотонно уменьшается до значения

KUÄ(1 — m). С началом этого интервала сигнал на инверсном входе компаратора 6 стает меньше сигнала на его прямом входе, что приводит к изменению состояния выходного сигнала компаратора 6 (фиг.2 в). Выходной сигнал компаратора 6 открывает элемент 8, через который импульсы с первого выхода ГТИ 9 начинают поступать на счетный вход счетчика 11 (фиг.2 r). С каждым импульсом состояние счетчика 11 увеличивается на единицу младшего разряда а обратный код, формирующийся после прохождения инвертирующих управляющих входов ЦАП 7, соответственно уменьшается на единицу младшего разряда.

Поэтому выходной сигнал ЦАП 7 линейно уменьшается (фиг,2 д). Когда выходной сигнал ЦАП 7 стает. меньше сигнала огибающей, компаратор 6 изменяет свое состояние и прохождение импульсов ГТИ 9 через элемент 8 прекращается. Если в дальнейшем сигнал огибающей стает меньше выходного сигнала ЦАП 7, то компаратор 6 снова открывает элемент 8 и поступление импульсов ГТИ 9 в счетчик 11 возобновляется, а следовательно, выходной сигнал ЦАП 7 уменьшается.

Этот процесс протекает до момента, когда огибающая достигает экстремаль1218345 ной точки KU„(1 — ш) и начинает монотонно увеличиваться. Соответствень но этого же значения достигает выходной сигнал ЦАП 7, а в счетчике

11 оказывается зафиксированным код, соответствующий оценке коэффициента

ANrn. В этом состоянии устройство находится до прихода очередного импульса со второго выхода ГТИ 9.

Если соотношение частоты огибающей Я и частоты импульсов Г„ на первом выходе ГТИ 9 таково, что выходной сигнал ЦАП 7 не достигнет экстремальной точки КПн(1 — m) за один период огибающей, то процесс измерения занимает более одного периода (фиг.З). Правильность работы устройства при этом не нарушается.

Дополнительным преимуществом устройства является расширение динамического диапазона на 6-12 дб и снижение требований к схеме АРУ, что достигается благодаря жесткой связи между каналом огибающей.и ка- 25 налом гармонической составляющей.

При этом изменение уровня Uo не приводит. к погрешности измерения коэффициента AN.

Устройство для измерения коэффициента амплитудной модуляции, содержащее усилитель с переменным коэффициентом усиления, вход которого яв ляется входом устройства, а выход

Формула изобретения через последовательно соединенные детектор и фильтр низкой частоты подключен к одному из .входов первого элемента сравнения, вторым входом соединенного с выходом источника опорного напряжения, а выход первого элемента сравнения соединен с управляющим .входом усилителя, и последовательно соединенные счетчик, цифроаналоговый преобразователь, компаратор и первый элеиент совпадения, отличающеесятем, что, с целью повышения точности и сокращения времени измерений, в него введены второй элемент совпадения, элемент НЕ и генератор тактовых импульсоз, при этом выход детектора соединен с вторым входом компаратора, выход которого через последовательно соединенные элемент

НЕ и второй элемент совпадения соединен с управляющим входом счетчика, выход которого является выходом устройства, а счетный вход соединен с выходом первого элемента совпадения, второй вход которого соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, вторым выходом соединенного с вторым входом второго элемента совпадения, выход фильтра низких частот соединен с сигнальным входом цифроаналогового преобразователя, выполненного по схеме перемножающего цифроаналогового преобразователя с инвертирующими управляющими входами.

Фиг. 5

Составитель 3I.Ìóðàíoâ

Редактор Н.Горват Техред О.Неце Корректор Т.Колб

Заказ 1129/54 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4