Формирователь сигнала с калиброванными коэффициентами амплитудной модуляции

 

Использование: изобретение относится к радиоизмерительной технике,в частности к формирователям сигналов с калиброванными коэффициентами амплитудной модуляции , и повышает точность воспроизведения коэффициентов AM. Сущность изобретения: содержит генератор 1 несущей частоты, балансный амплитудный модулятор 2, генератор 3 модулирующего напряжения, источник 4 постоянного напряжения , сумматор 5 сигналов, развязывающий усилитель 6, селективный индикатор 7 амплитуды несущей частоты, вольтметры 8 и 9 соответственно переменного и постоянного токов и переключатель 10. Балансный (кольцевой) модулятор балансируют при выключенном модулирующем сигнале по критерию минимума амплитуды сигнала несущей частоты на его выходе, а затем на управляющий вход балансного модулятора подают сумму постоянного напряжения и модулирующего сигнала, а коэффициент амплитудной модуляции определяют как отношение амплитуды модулирующего сигнала к величине постоянного напряжения. 3 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 29/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2 ды сигнала е, а затем на модулятора апряжения и ффициент ам- а яют как отнощего сй гнала жения. 3 ил.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4728895/21 (22) 09.08.89 (46) 30.07.92. Бюл. N. 28 (71) Нижегородское конструкторское бюро измерительных приборов (72) Ю.Д.Болмусов (56) Беликов В.А. и др. О методе модуляции комбинированных измерителей модуляции в режиме АМ./Труды метрологических институтов СССР. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ СИГНАЛА С КАЛИБРОВАННЫМИ КОЭФФИЦИЕНТАМИ

АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ (57) Использование: изобретение относится к радиоизмерительной технике,в частности к формирователям сигналов с калиброванными коэффициентами амплитудной модуляции, и повышает точность воспроизведения коэффициентов AM. Сущ,, Ы,„, 1751695 А1 ность изобретения: содержит генератор 1 несущей частоты, балансный амплитудный модулятор 2, генератор 3 модулирующего напряженияисточник 4 постоянного напряжения, сумматор 5 сигналов, развязывающий усилитель 6, селективный индикатор 7 амплитуды несущей частоты, вольтметры 8 и 9 соответственно переменного и постоянного токов и переключатель 10. Балансный (кольцевой) модулятор балансируют при выключенном модулирующем сигнале по критерию минимума амплиту несущей частоты на его выход управляющий вход балансного подают сумму постоянного н модулирующего сигнала, а коэ плитудной модуляции определ шение амплйтуды модулйрую к величине постоянного напря

1751695 (фиг,2) по отношению к сигналу несущей частоты, поступающему на клеммы 17 входа 55 и снимаемому с клемм 18 выхода, представляет собой мостовое устройство, При полной симметрии схемы (моста) сигнал несущей частоты иа выходе bAM будет попИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для воспроизведения AM сигналов в прецизионных генераторах, образцовых и эталонных средствах для поверки и аттестации измерителей амплитудной модуляции (модулометров).

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения коэффициентов амплитудной модуляции.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого формирователя; на фиг. 2 —.принципиальная схема балансного модулятора; на фиг.3 — эпюры, поясняющие работу формирователя, Формирователь сигнала с калиброванными коэффициентами амплитудной модуляции (фиг,1) содержит генератор 1 несущей частоты, балансный амплитудный модулятор (БАМ) 2, генератор 3 модулирующего напряжения (ГМН), источник 4 постоянного напряжения (ИПН), сумматор 5 сигналов, развяэывающий усилитель 6, селективный индикатор 7 амплитуды несущей частоты, вольтметры 8 и 9 соответственно переменного и постоянного токов и переключатель

10.

Балансный модулятор (фиг.2) включает входной и выходной 11 согласующие трансформаторы, полупроводниковые диоды 12 и

13, переменный резистор 14, постоянный 15 и переменный 16 конденсаторы, клеммы входа 17, выхода 18 и управляющего входа

19.

Формирователь (фиг.1) работает следующим образом.

От генератора 1 сигнал несущей частоты поступает на вход БАМ 2. На управляющий вход БАМ 2 через переключатель 10 и сумматор 5 сигналов подается сумма модулирующего напряжения (Ug ) от ГМН 3 и постоянного напряжения (Е, ) от ИПН 4.

Сигнал с выхода БАМ 2 через развязывающий усилитель 6 поступает на выход устройства и вход селективного индикатора 7 амплитуды несущей частоты, С помощью переключателя 10 отключают от управляющего входа БАМ 2 модулирующее напряжение и напряжение смещения и производят балансировку модулятора, На фиг. 2 приведена схема балансного диодного модулятора, поясняющая опера.цию балансировки. Балансный модулятор

50 ностью подавлен. В процессе эксплуатации в силу разных причин, например из-за изменения коэффициентов связи вторичной обмотки с первичной в трансформаторах 11, изменения емкостей между обмотками, изменяются амплитуды и фазы сигналов несущей частоты, подаваемых на диоды 12 и 13, что приводит к разбалансировке модулятора. Для точной балансировки модулятора в схеме (фиг.2) используются резистор 14 и конденсатор 16, с помощью которых производят балансироку модулятора по амплитуде и фазе. Конденсатор 15 является добавочным и выбирается по величине равным половине емкости подстроечного конденсатора 16.

Таким образом, с помощью переменного резистора 14 и переменного конденсатора 16 производят балансировку БАМ, добиваясь минимума амплитуды несущей частоты, поступающей на вход селективного индикатора 7.

На фиг. З,а пунктиром показаны модуляционные характеристики БАМ в случае его разбалансировки, Смещение модуляционной характеристики влево и вправо относительно точки 0 х=0 зависит от плеча БАМ, в котором произошла разбалансировка, и полярности включения активных элементов (диодов, транзисторов). используемых в модуляторе. Непрерывной линией на фиг. З,а . показана амплитудная характеристика точно сбалансированного модулятора. Иэ фиг.3 а видно, что при разбалансировке

БАМ в случае выключенных модулирующего сигнала и напряжения смещения (Uex=0) на его выходе присутствует сигнал несущей частоты с амплитудой (Um1 или Um2), пропорциональной степени разбалансировки модулятора. Контролируя амплитуду сигнала на выходе БАМ, модулятор балансируют по критерию минимума амплитуды этого сигнала, В случае точной балансировки (при

14,=0) амплитуда сигнала несущей частоты (Um) на выходе БАМ стремится к нулю, Если после балансировки на управляющий вход

БАМ подать модулирующий сигнал и постоянное напряжение смещения (на фиг.3,а в качестве постоянного напряжения смещения показано напряжение положительной полярности), то на выходе БАМ формируется AM сигнал (фиг.3,б). Из фиг, За,б видно, что в моменты времени, когда амплитуда модулирующего сигнала отрицательной полярности (U ) равна величине смещения

Eñì, сигнал несущей частоты на выходе

БАМ отсутствует, а коэффициент AM (Mov=Ug/Ecw 100 равен точно 100;(,. В случае разбалансированного БАМ коэффи1751695 циент АМ при О, =EcM не равен 100% (фиг.

З,в соответствует смещению амплитудной характеристики БАМ вправо).

Поскольку модуляционная характеристика БАМ при сравнительно малых

0вх(0вх<0,1 UBblx) линейна (это общее свойство балансных и кольцевых модуляторов, не зависящее от типа используемых активных элементов и схемы), то существует линейная связь между калибруемйм значением коэффициента AM (Мвн), амплитудой модулирующего сигнала (Ll ) и величиной напряжения смещения (ECM)

Мвн = и (1)

Есм позволяющая однозначно определять коэффициент АМ по отношению 0 /Есм.

В случае симметричной формы модулирующего сигнала коэффициент AM M H (вниз) равен коэффициенту М„(вверх), а поэтому М«определяется также по формуле (1).

По окончании балансировки переключателем 10 подключают к управляющему входу БАМ 2 модулирующее напряжение и напряжение смещения. Амплитуда модулирующего напряжения ГМН 3 измеряется с помощью вольтметра 8, а напряжение смещения на выходе ИПН 4 — с помощью воль тметра 9. Далее коэффициент модуляции формируемого AM сигнала определяется по формуле (1).

Повышение точности воспроизведения коэффициентов АМ в предлагаемом формирователе достигается тем, что балансировка

БАМ осуществляется при выключенном модулирующем сигнале на минимум амплитуды несущей частоты, т.е, по немодулированному гармоническому сигналу. В качестве индикатора несущей частоты при этом могут быть использованы узкополосный приемник, анализатор спектра или селективный вольтметр, единственным тре-. бованием к которому является обеспечение необходимой чувствительности, Если уровень несущей частоты формируемого AM сигнала на выходе усилителя 6 составляет, например, 1 В, то для балансировки БАМ с подавлением несущей на 80 дБ (0,01% погрешности) требуется узкополосный приемник с чувствительностью ecего лишь не хуже

100 мкВ. Таким образом, в предлагаемом формирователе практически полностью исключается влияние индикатора на точность калибровки. Практически в любом диапазоне несущих частот сравнительно легко достигэется степень подавления несущей минус 80-86 дБ, что соответствует частной со- стэвляющей погрешности калибровки

0,01-0,005%. А поскольку отношение переменного и постоянного напряжений может быть определено достаточно точно, путем измерения напряжений, например, точными цифровыми вольтметрами (точность измерения переменнбго напряжения у хороших вольтметров в диапазоне модули5

10 рующих частот до 20 и.200 кГц соответственно составляет 0,05 и 0,1%, а точность измерения постоянного напряжения обычно лучше нэ порядок и более), то и в целом предлагаемый формирователь обеспечивает малую погрешность воспроизведения калиброванных коэффициентов модуляции.

Строгий анализ с учетом нелинейности характеристик БАМ и экспериментальные исследования показывают, что предлагаемое

20 устройство обеспечивает точность воспроизведения коэффициентов АМ лучше 0,07% в диапазоне модул ирующих частот до 20 кГц и 0,15% в диапазоне модулирующих частот

25 до 200 кГц. Указанные погрешности в 2-3 раза меньше, чем при предельно качественной реализации прототипа.

Предлагаемый формирователь в отличие от прототипа может быть легкЭ автома30 тизирован, поскольку операции калибровки сводятся к измерению напряжений.

Формула изобретения

Формирователь сигнала с калиброванными коэффициентами амплитудной модуляции, содержащий последовательно соединенные генератор несущей частоты, амплитудный балансный или кольцевой модулятор, усилитель и индикатор, а также генератор модулирующего напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения коэффициентов амплитудйой модуляции, в него дополнительно введены сумматор, 35

40 источник постоянного напряжения, переключатель, вольтметры переменного и постоянного напряжений, причем выходы генератора модулирующего напряжения и источника постоянного йапряжения через

50 сумматор и переключатель подключены к управляющему входу амплитудного модулятора, а входы вольтметров переменного и постоянного напряжений соединены соответственно с выходами генератора модули55 рующего и источника постоянного напряжений.

1751695

Лиг.2

Составитель А.Болмусов

Техред М.Моргентал Корректор ВХирняк

Редактор А.Лежнина

Заказ 2689 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, IQ1