Синхронный демодулятор

 

Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает увеличение динамического диапазона в сторону больших сигналов. Синхронный демодулйтор содержит блок выборки-хранения (БВХ) 1, ключи 2, 4, алгебраический сумматор (АС) 3, блок 5 формирования строб-импульсов, инве ртор 6, коммутатор 7 и фильтр 8 нижних частот.Блок 5 состоит из узкополосного фильтра 9, фазовращателя 10, компараторов 11, 14, формирователя импульса записи 12, источника опорного напряжения 13, D-триггеров 15,16. Инвертор 6 и коммутатор 7 осуществляют двухполупериодное синхронное детектирование входного АМ-сигнала. БВХ 1 фиксирует напряжение, пропорциональ-. ное амплитуде АМ-сигнала. Если входной АМ-сигнал не подвергается ограничению , то замкнут только ключ 4 и напряжение с коммутатора 7 поступает на АС 3 и далее на фильтр 8, выделяющий модулирующий сигнал.Если входной сигнал подвергается безынерционному симметричному ограничению в предыдущих каскадах, то по сигналу блока 5 замыкается только ключ 2 и на АС 3 поступает сигнал с БВХ 1. АС 3 имеет разные козф. передачи на входах, что обеспечивает постоянство коэф. передачи синхронного демодулятора при изменении его режима работы. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (5D 4 H 03 D 3/18

KF1 A?nqR)(%

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

13,"., 13

ВИЬ,1(.г, : . (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4070918/24-09 (22) 26.05.86 (46) 15.03.88. Бюл. )(- 10 (71) Омский политехнический институт (72) Е.С.Побережский, Б.Д.Женатов и М.В.Зарубинский (53) 621.376(088.8) (56) Патент США У 4511848, кл. Н 03 D 1/04, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Ф 657581, кл. Н 03 D 3/18, 1976. (54) СИВХРОННЫИ ДЕМОДУЛЯТОР (57) Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает увеличение динамического диапазона в сторону больших сигналов. Синхронный демодул)(тор содержит блок выборки-хранения (БВХ) 1, ключи 2, 4, алгебраический сумматор (АС) 3, блок 5 формирования строб-импульсов, инвертор 6, коммутатор 7 и фильтр 8 нижних частот ° Блок

5 состоит из узкополосного фильтра

9, фазовращателя 10, компараторов

11, 14, формирователя импульса запи си 12, источника опорного напряжения 13, D-триггеров 15,16. Инвертор

6 и коммутатор 7 осуществляют двухполупериодное синхронное детектирование входного АМ-сигнала. БВХ 1 фиксирует напряжение, пропорциональ-ное амплитуде АМ-сигнала. Если входной AN-сигнал не подвергается ограничению, то замкнут только кл)()ч 4 и напряжение с коммутатора 7 поступает на АС 3 и далее на фильтр 8, выделяющий модулирующий сигнал. Если входной сигнал подвергается безынерционному симметричному ограничению в предыдущих каскадах, то по сигналу блока 5 замыкается только ключ 2 и на АС 3 поступает сигнал с БВХ 1.

АС 3 имеет разные коэф. передачи на входах, что обеспечивает постоянство коэф. передачи синхронного демодулятора при изменении его режима работы. 1 ил.

1381684

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для демодуляции амплитудно-модулиропанн11х сигналов в радиоприемн61х и радиоизмерительных устройствах.

Цель изобретения — увеличение динамического диапазона в сторону больших сигналов.

На чертеже представлена функнио- 10 нальная электрическая схема предлагаемого синхронного демодулятора.

Синхронный демодулятор содержит блок выборки-хранения 1, первый ключ 2, алгебраический сумматор 3, 15 второй ключ 4, блок фс рмирования строб-импульсов 5, инвертор 6, коммутатор 7, фильтр .нижних частот 8, узкополосный фильтр 9, фазовращатель

10, первый компаратор 11, формирова- 20 тель импульса записи 12, источник опорного напряжения 13, второй компаратор 14, первый D-триггер !5 и источник парафазного напряжения,выполненный на втором D-триггере 16. 25

Синхронный демодулятор работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на второй вход коммутатора 7 непосредственно, а на первый вход — через инвер- 30 тор 6. Выходное напряжение инвертора

6 совпадает по абсолютному значению с входным, но противоположно ему по знаку. Поэтому на входах коммутатора 7 присутствуют одинаковые по амплитуде и противоположные по фазе

АМ-сигналы. Одновременно входной сигнал поступает на вход узкополосного фильтра 9, который благодаря узкой полосе пропускания выделяет 40 только гармоническое колебание несущей частоты f, Фазовый сдвиг, вносимый в это колебание узкополосным фильтром 9, с точностью до 2ii компенсируется фазовращателем 10, 45 с выхода которого гармоническое колебание частоты Г, с точностью до 2 11 совпадающее по фазе с демодулируемым сигналом, поступает на перВый ВХОД первОГО компаратора 11, На выходе компаратора 11 присутствует уровень "1", если входной сигнал положителен, и уровень "0", если сигнал отрицlTånåн, причем Apонты и срезы выходного напряжения первого компаратора 11 соответствуют моментам перехода входного сигнала через нуль. Это напряжение подается на управляющий вход коммутатора 7. При

1I II наличии 1 н а уира вля1ощем входе к оммутатора 7 и а е г о выход с второго входа проходит положительная полув олн а AM- сигнала . При наличии "О " н а у ир авляющем входе коммутатора 7 н а е г о выход с первого входа поступает напряжение положительной полярности, полученное путем инверсии отрицательи о и и олу вол ны сигнала в и н в е р т ор е 6 .

В результате осуществляется д в ухполу и е ри од и о е синхронное де те к тиров ание А1 1- сигнала . Полученное н ап р яжение поступает на входы второго ключ а 4 и блока 1 выборки -хранения . На управляющий вход блока 1 выборки-хр аи е ния подаются с т р о бирующие импул ьсы длительностью, которые фо рм иро в а тел ь 1 2 импульса записи выра батын а ет по каждому фронту и срезу выходно г о напряжения первого к омпар а то р а 1 . Бло к 1 выборки- хранения в т еч е ние времени A t после момента очередного перехода демодули руемо г о сигнала через нуль отслеживает выходн ое и апр яже ние коммутатора 7 (режим слежения) . По окончании с тробирующего импульса . на управляющем входе блока 1 выборки-хранения этот блок переводится в режим хранения, при этом н а e ro выходе сохраняется м г новенное значение выходн о го напряжения коммутатора 7, соответствующее моменту окон ча ния с т р о бирующе г о импульс а . Величина d t выбирается такой, ч то э а э т о время даже и ри мак симал ьн о в о э можн ой амплитуде сигнала е г о абсолютное значение еще не достигает уровня ограничения . Т ак к ак б е зын е рцио и но е ограничение никак н е с к азы в а ет с я на форме сигнала на р н те рв але слежения Ь t, то напряжение, фиксируемое на выходе блока 1 выборкихранения в момент t окончания стробирующего импульса, равно V(t)=

sin 2iifodt, roOe V(t) — амплитуда демодулируемого сигнала в момент времени

Поскольку величина sin 2ТГ о представляет собой константу, то на выходе блока 1 выборки-хранения присутствует напряжение, пропорциональное амплитуде АМ-сигнала.

Если входной АИ-сигнал не подвержен ограничению,то второй ключ 4 замкнут, а первый ключ 2 разомкнут и напряжение с выхода коммутатора 7 поступает на второй вход алгебраического сумматора 3, »а первом входе которого

1381684 напряжение отсутствует. Коэффициент передачи сумматора 3 по второму входу равен К . С выхода алгебраического сумматора 3 напряжение подает5 ся на выход синхронного демодулятора через фильтр 8 нижних частот, который выделяет модулирующий сигнал и имеет частоту среза, равную верхней частоте этого сигнала. 10

Если входной AM-сигнал подвергается безынерционному симметричному ограничению, то второй ключ 4 размыкается,а первый ключ 2 замыкается и сигнал с выхода блока 1 выборки- 15 хранения поступает на первый вход сумматора 3, на втором входе которого сигнал отсутствует. Коэффициент передачи по первому входу алгебраического сумматора 3 равен К4 . Так 20 как зафиксированное в блоке 1 выборки-хранения напряжение пропорционально амплитуде входного AM-сигнала, на выходе фильтра 8 нижних частот и в этом случае выделяется модулиру- 25 ющий сигнал, причем безынерционное ограничение исходного сигнала не влияет на форму выходного напряжения демодулятора. Для того, чтобы коэффициент передачи синхронного демодулятора не изменялся при переходе иэ режима работы с неограниченным сигналом в режим работы с ограниченным сигналом, необходимо, чтобы среднее значение напряжения на выходе сумматора 3 за интервал времени между дву- 35 мя переходами сигнала через нуль оставалось неизменным в обоих режимах. Определяя среднее значение как площадь колебания за половину перио 40 да несущей частоты Е, можно получить

К1 1

К2 " fî 5 fîgtñ) 45 где К, — коэффициент передачи алгебраического сумматора 3 по первому входу;

К вЂ” коэффициент передачи алгебраического сумматора 3 по второму входу;

à — несущая частота.

Приведенная формула позволяет,выб-. рав значение К определять значение 2 ) 55

К, в каждом конкретном случае.

Описанный режим работы ключей 2 и 4 обеспечивается следующим образом.Напряжение с выхода коммутатора

7 поступает на второй вход второго компаратора 14, на первый вход которого с выхода источника опорного напряжения 13 подается постоянное положительное напряжение U . Знаср чение V „ выбирается несколько меньше (на О, 1 — 0,2 B) уровня ограничения входного AM-сигнала, Если амплитуда входного сигнала меньше порогового напряжения U пор т.е. сигнал не был бграничен в предшествующих демодулятору каскадах, то на выходе второго компаратора 14 постоянно присутствует 10". В первом 15 и втором 16 D-триггерах запи11 I I сана 1 . При этом после каждого перехода входного АИ-сигнала через нуль передним фронтом импульса,поступающего с выхода формирователя 12 импульса записи на тактовые входы обоих D-триггеров, повторяется запись

11

1 в оба D-триггера. В результате на управляющий вход второго ключа

4 с прямого выхода второго D-триггера 16 подается "1", а на управляющий вход первого ключа 2 с инверсного выхода этого же триггера — "О",второй ключ 4 замкнут, а первый ключ 2 разомкнут.

Если амплитуда входного сигнала увеличилась и превысила U„„1i, то в середине каждого временного интер-. вала между двумя соседними переходами сигнала через нуль на выходе второго компаратора 14 появляется напI I 11 ряжение 1, которое устанавливает первый D-триггер 15 в состояние

I l I l

О . Передним фронтом очередного импульса, поступающего на тактовые входы D-триггеров, "О" передается во второй D-триггер 16, а в первый

D-триггер 15 записывается "1".При этом на очередном полупериоде АМсигнала второй ключ 4 разомкнут,а первый ключ 2 замкнут ° Такое состояние второго D-триггера 16 сохраняется в течение всего времени ограничения.

Таким образом, если уровень входного сигнала невелик и, следовательно, он не ограничивается в выходных каскадах усилителя промежуточной частоты, то выпрямленное напряжение входного сигнала с выхода коммутатора 7 через второй ключ 4 поступает на алгебраический сумматор 3 и фильтр нижних частот 8. В тех случаях, когда входной сигнал ограничивается, 1381684

30 во демодуляции

Таким образом, предлагаемый синхронный демодулятор позволяет уст-, ранить последствия безынерционного симметричного о"рапичения, которое является основным видом нелинейных искажений в выходных каскадах усилителя промежуточной частоты, ограничивающим динамический диапазон приемного тракта. Дополнительным достоинством предлагаемого синхронного демодулятора является стабильность его характеристик, которая объясняется тем,что большинство его элементов работает в ключевом режиме, 40

50 формула изобретения

Синхронный демодулятор, содержащий последовательно соединенные блок выборки-хранения, первый ключ и алгебраический сумматор, а также второй ключ, выход которого соединен с вторым входом алгебраического сум55 его выпрямленное напряжение с выхода коммутатора 7 проходит через первый ключ 2 на алгебраический сумматор 3 и фильтр нижних частот 8 только пос5 ле обработки н блоке 1 выборки-хранения,в котором Аиксируется напряжение, пропорциональное амплитуде неограниченного входного сигнала. В результате в предлагаемом синхрон- 10 ном демодуляторе АМ-сигналов устраняются последействия безынерционного симметричного ограничения сигналов в выходных каскадах усилителя промежуточной частоты, предшествующего демодулятору, одновременно исключается влияние погрешностей блока 1 выборки-хранения на точность демодуляции сигнала. Действительно, при малых уровнях входного сигнала, когда 20 прямое прохождение стробирующих импульсов с управляющего входа на выход блока 1 выборки-хранения существенно увеличивает его погрешность, этот блок отключен и не влияет на 25 качество демодуляции. Блок 1 используется лишь тогда, когда уровни входного сигнала настолько велики,что сигнал подвергается ограничению.При больших уровнях входного сигнала в блоке 1 выборки-хранения погрешность, обусловленная прямым прохождением стробирующих импульсов, становится пренебрежимо малой по сравнению с сигналом и не снижает качест35 матора, и блок Аормирования стробимпульсов, содержащий Аормирователь импульса записи, выход которого является первым выходом блока Аормирования строб-импульсов и подключен к управляющему входу блока выборкихранения, и источник параАазного напряжения, выходы которого являются

BTopbIM и третьим выходами блока Аор мирования строб-импульсов и подключены к управляющим входам первого и второго ключей соответственно, отличающийся тем,что, с целью увеличения динамического диапазона в сторону больших сигналов, введены фильтр нижних частот и последовательно соединенные инвертор и коммутатор, второй вход которого соединен с входом инвертора,выход коммутатора соединен с объединенными между собой входом блока выборки-хранения и входом второго ключа, выход алгебраического сумматора соединен с входом Аильтра нижних частот, выход которого является выходом синхронного демодулятора, при этом в блок

Аормирования строб-импульсов введены последовательно соединенные узкополосный фильтр, фазовращатель,первый компаратор,второй вход которого подключен к общей шине,а выход подключен к входу Аормирователя импульса записи, последовательно соединенные источник опорного напряжения и второй компаратор,первый D-триггер, вход сброса которого соединен с выходом второго компаратора, информационный вход соединен с шиной логической единицы,а вход синхронизации— с выходом Аормирователя импульса записи, а формирователь парафазных импульсов выполнен на втором D-триггере,информационный вход которого соединен с выходом первого D-триггера, вход синхронизации — с выходом формирователя импульса записи, прямой и инверсный выходы второго Лтриггера являются вторым и третьим выходами блока Аормирования стробимпульсов, выход первого компаратора является дополнительным выходом блока формирования строб-импульсов и подключен к управляющему входу коммутатора вход узкополосного Аильтра и второй вход второго компаратора являются соответственно первым и вторым входами блока Аормирования стробимпульсов и подключены к входу ин1381684 вход инвертора является входом синхронного демодулятора. вертора и к второму входу второго компаратора соответственно, причем

Составитель В.Цветков

Техред М Ходанич

Редактор О.Спесивых

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 1193/54 Тирах 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Укгород, ул. Проектная, 4