Преобразователь амплитудно-модулированного сигнала в код, пропорциональный коэффициенту модуляции

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента модуляции амплитудно-модулированного сигнала и его уровня несущей. Цель - расширение динамического диапазона путем автоматического регулирования коэффициента передачи усилителя входного АМ сигнала и усилителя огибающей. Для ее достижения в преобразователь введены усилитель 4, блоки 12, 13 управления усилителями, ключи 15-17, элемент ИЛИ 18 и одновибратор 19. Преобразователь содержит также усилитель 1 входного сигнала, синхронный демодулятор 2, формирователь 3 управляющего напряжения, задатчик 20 режима измерения, выпрямитель 5, ключи 6, 7, 14, интеграторы 8, 9, компараторы 10, 11, шину опорного напряжения. 3 ил.

СООЭ СОВЕТСНИХ

»

РЕСПУБЛИК (у)j G 01 R 23 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ дулятор 2, формирователь 3 управляющего напряжения, усилитель 4 и выпрямитель 5 огибающей AN-сигнала, первый 6 и второй 7 ключи, первый 8 и второй

9 интеграторы с входящими в них ключами обнуления, первый 10 и второй

11 компараторы, первый 12 и второй

13 блоки управления усилителями, третий — шестой ключи 14 — 17, элемент

ИЛИ 18, одновибратор 19, задатчик 20 режима измерения.

Синхронный демодулятор 2, как при- 1. мер выполнения, содержит ключ 21 и интерполирующий фильтр 22.

Задатчик 20 режима измерения, как пример, выполнения, содержит первый и второй делители 23 и 24 частоты, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21 ) 4485913/24-21 (22) 20. 09. 88 (46) 30.06. 90. Ьюл. № 24 (72) Г.К. Максимов (53) 621.317.33(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1429055, кл. G 01 R 29/06, 1987.

Щербаков В.И. Электронные схемы на операционных усилителях, Киев: Техника, 1983.

Зельдин Е.A. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. Л.: Энергоатомиздат, 1986. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АМПЛИТУДНО-МОДУJIHP0BAHH0I 0 CHI HAJIA B КОД, ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫИ КОЭФФИЦИЕНТУ МОДУЛЯЦИИ (57) Изобретение относится к измериИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения коэффициента модуляции амплитудно-модулированного сигнала и его уровня несущей.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона путем автоматического регулирования коэффициентов передачи усилителя входного AN-сигнала и усилителя огибающей.

На фиг. 1 приведена функциональная схема преобразователя; на фиг.2— функциональная схема блока управления усилителем; на фиг. 3 — временные диаграммы.

Преобразователь содержит усилитель

1 входного сигнала, синхронный демо„.SU„„1575132 А1

2 тельной технике и может быть использо. вано для измерения коэффициента модуляции амплитудно-модулированного сигнала и его уровня несущей. Цель — расширение динамического диапазона путем автоматического регулирования коэффициента передачи усилителя входного

АМ сигнала и усилителя огибающей.

Для ее достижения в преобразователь введены усилитель 4, блоки 12, 13 управления усилителями, ключи 15 — 17, элемент HJIH 18 и одновибратор 19.

Преобразователь содержит также усилитель 1 входного сигнала, синхронный демодулятор 2, формирователь 3 управляющего напряжения, задатчик 20 режима измерения, выпрямитель 5, ключи 6, 7, 14, интеграторы 8, 9, компараторы

10, 11, шину опорного напряжения.

3 ил.

1575132 усилитель-ограничитель 25, первый и второй дешифраторы 26 и 27, формирователь 28 кода периода дискретизации.

Блоки l2 и 13 управления усилителями, как пример выполнения (фиг. 2), 5 содержат регистр 29 сдвига и и триггерных ячеек 30.1...30.п.

Усилитель 1 сигнальным входом соединен с источником АМ-сигнала +Dx(t), а выходом с первым (сигнальным) вхо дом синхронного демодулятора 2 и че,pcs формирователь 3 управляюц1ега нап:ряжения с его вторым (управляющим) входом, а также первым входом задатчи-,5 ка 20 режима измерения, первым выходом подключенного к третьему (управляющему) входу синхронного демодулятора 2.

Первый выход синхронного демодулятора

2 соединен с вторым входом задатчика

20 режима измерения и через усилитель

4, выпрямитель 5 и нормально разомкнутый ключ 6 с сигнальным входам.интегратора 8, выходом подключенного к первому входу компаратара 10, второй выход синхронного демодулятора 2 через нормально разомкнуть|й ключ 7 соединен с сигнальным входом интегратора 9, выходом подключенного к первому входу кампаратора 11 и второму входу кампаратара 10, второй вход кампаратора 11 соединен с источником опорнога напряжения U Ä . Управляющие входы ключей 6 н 7 подключены к второму выходу задатчика 20 режима измерения, управляющие входы интеграторов 8 и 9 и первый вход элемента ИЛИ 18 — к третьему выходу задатчика 20, выходы компараторов 10 и 11 через ключи 15 и 16 соединены соответственно с первыми входами блоков 12 и 13 управления усилитслями 4 и 1, вторыми входами подключенных к выходу элемента ИЛИ 18.

Вторые входы ключей 15 и 16 соединены с четвертым выходом задатчика 20, второй вход элемента ИЛИ 18 через одновибратор 19 соединен с шиной питания

- О„„ . Выходы блоков 12 и 13 подключены к управляющим входам усилителей 4 .и 1 соответственно и сигнальным входам ключей 14 и 17, управляющими входами соединенных с пятым выходам задатчика 20. Выходы ключей 14 и 17 являются выходами кода модуляции и кода несущей соответственно.

Первый (сигнальный) вход синхрон- ного демодулятора 2 через нормально разомкнутый ключ 21 соединен с сигнальным входом интерполирующего фильтU,8» (t)=V(1+M sin52 t) sinus t, (1) где Ч - амплитуда немадулированнога несущего напряжения;

Ю =2И вЂ” угловая частота несущей;

Я=2Й. — угловая частота огибающей;

И вЂ” коэффициент модуляции.

Считаем„ чта каэффициентй передачи усилителей 1 и 4 определяются соответственно выражениями:

K„ =No/И „

К =N /Nу (2) где N = 2

И . и N < — числовые значения текущих кодов, поступающих ра 22, управляющий вход ключа 21 — с вторым входом демодулятора 2, а управляющий вход интерполирующего фильтра 22 — с третьим входом демодулятора

2, первый и второй выходы интерполирующега фильтра подключены соответственно к первому и второму выходам демодулятора 2.

Делитель 23 частоты входом соединен с первым входом задатчика 20 режима измерения, а выходом через дешифратор 26, вторым входом соединенный с выходом формирователя 28 кода периода дискретизации, с первым выходом задатчика 20. Усилитель-ограничитель

25 входом соединен с вторым входом

,задатчика 20, а выходом через делитель

24 частоты — с входам дешифратора 27, первый — четвертый выходы дешифратара

27 соединены соответственйо с вторым— пятым выходами эадатчика 20.

Регистр 29 блоков 12 и 13 управле! ния усилителями (фиг. 2) входом соединен с входом блока, а выходами с первыми входами триггерных ячеек 30.1... ...30.п вторыми входами подключенных к второму входу блоков 12 и 13, выходы триггерных ячеек 30. l...30.п являются выходами блоков 12 и 13.

Устройство работает следующим образом.

После подачи напряжения питания

U и адпавибратар 19 в интервале

Пит

О...t (фиг. 3.1) формирует одиноч1 ный импульс, через элемент ИЛИ 18, поступающий на первые входы блоков 12 и 13 управления усилителями 1 и 4 и включающий их старшие разряды с весом 2, На вход усилителя 1 поступает АИсигнал вида (фиг. 3.2) Tg = 1/K (d (3) 25

No

Ц ь; = >

1 "т

)U,(t;1at; (6) о т

IL, (t)dt, Мд

U с ; т "Э (7) ll> (t) =-- K МЧсоз Я t, N т (5) 55 где К> ю

5 .157513 из блоков 13 и 12 соответственно, n — - число разрядов кодов

N<, N,,çàäàâàåìûõ регистрами 29 блоков 13 и

12 соответственно.

НапРяжение К,K>„(t) 2, Ьa„(t) nocNe тупает на входы демодулятора 2 и фор- 1О мирователя 3. На выходе формирователя

3 образуются .прямоугольные импульсы частоты (о с фронтами, соответствующими моментам перехода через ноль напряжения несушей частоты (см.фиг.3.3), поступающие на управляющий вход ключа 21 демодулятора 2 и на вход делителя 23 .частоты задатчика 20. В результате с выхода дешифратора 26 на управляющий вход интерполирующего

20 фильтра 22 поступают прямоугольные импульсы, следующие с периодом где К вЂ” коэффициент деления, задаваемый формирователем 28.

Импульсы с частотой 4((см. фиг.

3.3),.поступающие с выхода формирователя 3 на управляющий вход ключа 21 демодулятора 2, открывают его в интервалы времени, соответствующие, например, положительным полуволнам напряжения, поступающего на его сигнальный вход. 35

В результате низкочастотной фильт рации выпрямленного ключом 21 напряжения интерполирующим фильтром 22 на втором выходе демодулятора 2 рбразуется сигнал, содержащий постоянную 4О составляющую, определяемую уровнем несущей, и огибающую входного AM-напряжения (фиг. 3, 4).

U., (t)= — К 4 (MVsinSl t+V), (4) 45 т где К вЂ” коэффициент передачи тракта вход ключа 21 — выход демодулятора 2.

Причем н данном случае Yi, =2

Одновременно на первом выходе демодулятора 2 образуется первая производная сигнала (4) (фиг. 3.5) — коэффициент передачи тракта вход ключа 21 — выход демодулятора 2.

2 6

В данном случае N 2

Минимальная частота дискретизации

2!(Я =; — выбирается исходя из условия

9=т получения необходимой среднеквадрати ческой погрешности восстановления непрерывного сигнала {4) и его производной (5).

Напряжение (5) усилителем-ограничителем 25 преобразуется в прямоугольные импульсы (фиг. 3.6), через делитель 24 частоты поступающие на вход дешифратора 27, Импульсы с третьего выхода задатчика 20 (фиг. 3.7) поступают на входы обнуления интеграторов 8 и 9 и через элемент ИЛИ 18 на первые входы блоков

12 и 13, с второго выхода (фиг. 3.8) на управляющие входы ключей 6 и 7, с четвертого выхода (фиг. 3.9) на управляющие входы ключей 15 и 16, с пятого выхода (см, фиг. 3.10) — на управляющие входы ключей 14 и 17. B результате в моменты Сз, t < и т.д. (фиг. 3.8) на выходах интеграторов 8 и 9 образуются средневыпрямпенное Б и среднее 11 . напряжения соответстнен1 но: т где т,, "„ — постоянные времени интеграторов 6 и 7 соответственно;

Т = 1/F.

Коэффициент передачи выпрямителя 5 приняли ранним единице.

Преобразование напряжения U,<. в код N„, пропорциональный уровню несущей Ч, и напряжения U >. в код 1т1

I пропорциональный коэффициенту модуляции М производится путем сравнения в интервалах t ç,,......,,t» t ...t,и т.д. (фиг. 3. 9) напряжений Б ср; и U Ä компаратором 11, а также U u U

1 I компаратором 10.

11ри этом процесс уравновешивания производится в направлении от старших разрядов блоков 13 и 12 к младшим, аналогично аналого-цифровым преобразователям поразрядного уравновешивания компенсирующие напряжения изменяются по закону: тт ° тт

Uñü = —,-К МЧ (, 2„ Z2т,, ) Х„; (8)

СВ; д,, 5 -,, ;,т Ь

1575132 ц

1 срл

3 и

Е2,а,.

Kf VNo (14) св С 2 а

1 Ne L

U -K MV е8 т f 2- 2-

1 le

2 а. 2 2 "b. ат

J (10). (15) КФМЧЬ

2. " 1н 1м

1 . Ne

U — -K V — = сРт Д 4 откуда

1

KeVNe

H тт ъ

"on "З (16) "9 К т "1 0

N м,т

1 4 (17) л (13)

50

55 те

Ц -КV (.Å 2 ..: )fN п (9) т т где n - число разрядов регистров 29, блоков 12 и 13; . 5 а, Ь - состояния i 1-х разрядов регистра 29 блоков 12 и 13 соответственно.

В первом цикле в интервале t ...t на выхбдах интеграторов 8 и 9 образу- 10 ются нанряжения:

Компаратором 11 производится сравнение апряжений цсбр,и Uîoà ° а компа- 20 ратором 10 — напряженйй U > и U,р т рт Выходные сигналы компараторов 10 и 11 через ключи 15 и 16 соответственно в .Интервале t ...t поступают в блоки

12 и 13 управления усилителями 4 и 1. 25

В зависимости от знака разности между

Бр, и U „и между .U и U< первые разряды регистра 29 блоков 12 и 13 соответственно остаются включенными (a„ =I, Ь т =I) либо сбрасываются т0 (а =О, Ъ, = 0; а, = О, b, = 1; а =1, Ь, =О).

Во втором цикле в интервале сигналом с третьего выхода задатчика

19 (фиг. 3.7) происходит обнуление интеграторов 8 и 9 и включение через

35 элемент ИЛИ 18 вторых разрядов регистра 29 блоков 12 и 13 с весом 2 " . В момент t на выходах интеграторов 8 и 9 образуются соответственно напряжения:

U â е К MVNt/(2 а+2 а )(2 Ь,+2 Ь ) 3

П,.р =- -К VN<>/(2 а,+2 а ). ср л о

По результатам сравнения Б р и

0«компаратором 11, а также U u св

Ур компаратором 10 в интервале (фиг. 3. 9), определяемым открытым состоянием ключей 15 и 16, вторые разряды регистров 29 блоков

13 и 12 остаются либо включенными (а, = I, Ь =I) либо сбрасываются (а =О, Ь =О; а =0, Ь =I, a =I, Ь < =О) и т.д.

В конце уравновешивания в и-м так. рл атт >. 1 в„" Uåð

Время преобразования коэффициента модуляции в код пропорционально числу разрядов регистров 29 блоков 12 и 13. формула изобретения

Преобразователь амплитудно-модулированного сигнала в код, пропорциональный коэффициенту модуляции, содержащий усилитель входного сигнала, выходом подключенный к первому входу синхронного демодулятора и через формирователь управляющего напряжения— к его второму входу и к первому входу эадагчика режима измерения, первым выходом соединенного с третьим входом синхронного демодулятора, первый выход которого подключен к второму входу эадатчика режима измерения, выход выпрямителя через последовательно соединенные первый ключ и первый интегратор подключен к первому входу первого компаратора, второй выход синхронного демодулятора через последовательно соединенные второй ключ и второй интегратор соединен с первым входом второго компарат6ра и вторым входом первого компаратора, второй вход второго компаратора подключен к шине опорного напряжения, управляющие, входы первого и второго ключей соеди157 иены с вторым выходом задатчика режима измерения, управляющие входы первого и второго интеграторов — с третьим выходом задатчика, выход третьего ключа — с выходной шиной кода модуляции, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, в него введены второй усилитель, два блока управления усилителями,три ключа, элемент ИЛИ и одновибратор, при этом выходы первого и второго компараторов через четвертый и пятый ключи подключены соответственно к первым входам первого и второго блоков управления усилителями, вторые входы которых через элемент ИЛИ соединены с третьим выходом задатчика режима измерения, второй вход элемента ИЛИ

1З2 10 подключен к выходу одновибратора, вход которого соединен с шиной питания, выход первого блока управления усилителем подключен к управляющему входу второго усилителя и к сигнальному входу третьего ключа, вход вто. рого усилителя подключен к первому выходу синхронного демодулятора, а

1О выход — к входу выпрямителя, выход второго блока управления подключен к управляющему входу первого усилителя и через шестой ключ — к шине кода несущей, управляющие входы четвертого и пятого ключей соединены с четвертым выходом задатчика режима измерения, а управляющие входы третьего и шестого ключей — с его пятым выходом.

1575132

8blX08

Ред жвор Л. Веселовская

Зажи з 1 783 Тираж 558 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Пр зн нщщ твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

И

Составитель Л,Стройкова

ТехРед Л. СеРдюкова КоРРектоР Т, Малец