Преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудно- модулированного сигнала в цифровой код

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

COLHAËÈÑTÈÌÅÑHÈХ

РЕСПУ БЛИН (51) 4 G 01 R 29/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CO

CO00

Qlg 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4108088/24-21 (22) 17.06.86 (46) 30.01.88. Бюл. У 4 (72) Г.Е. Максимов (53) 621 317.075(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 746333, кл, G 01 R 29/06, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Ф 960667, кл. G 01 R 29/06, 1980. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФ ФИЦИЕНТА МОДУЛЯЦИИ АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА В ЦИФРОВОЙ КОД ,(57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить быстродействие устройства и расширить его функциональные возможности. Преобразователь содержит усилитель 1 входного сигнала, синхронный демодулятор 2 амплитудно-модулированного (АМ) сигнала, формирователь 3 управляющего напряжения, синхронный выпря.SU»1370618 д1 митель 4 огибающей АМ сигнала, генератор 5 треугольного напряжения, компараторы 6-8, ключи 9 и 10, генератор

12 эталонной частоты и счетчик 13.

Введение ключа 11, счетчика 14

RS-триггера 15, инвертора 16, элемента ИЛИ 17, арифметического блока 18 и задатчика 19 режима измерения, включающего делители 26 и 27 частоты, дешифраторы 28 и 29, усилитель-ограничитель 30 и формирователи 31 и 32 кода периода дискретизации и кода времени измерения, обеспечивает установку времени измерения, кратного периоду огибающей входного АМ сигнала, Время преобразования устройства не д превышает период огибающей входного

АМ сигнала, что дает воэможность производить измерения параметров сигна" лов,ограниченных по Ллительиостн.

2 ил.

1370618

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения глубины модуляции амплитудно-модулированных (Аи)

5 сигналов, огибающая которых лежит в диапазоне низких и инфранизких частот.

Цель изобретения — повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей преобразователя путем обеспечения установки времени измерения, кратного периоду огибающей входного AN сигнала.

На фиг. Приведена функциональная схема преобразователя; на фиг.2— временные диаграммы его работы.

Преобразователь содержит усилитель

1 входного сигнала, синхронный демодулятор 2 АИ сигнала, формирователь 20

3 управляющего напряжения, синхронный выпрямитель 4 огибающей AN сигнала, генератор 5 треугольного напряжения, период которого много меньше периода огибающей АМ сигнала, первый

6, второй 7 и третий 8 компараторы, первый 9, второй 10 и третий 11 ключи, генератор 12 эталонной частоты, первый 13 и второй 14 счетчики, RS-триггер 15i инвертор 16, элемент 30

ИЛИ 17, арифметический блок 18 и задатчик 19 режима измерения, причем вход усилителя 1 является входом АМ сигнала U » (t), а выход соединен с перВым сиГнальным Входом синхроннОго 35

Демодулятора 2 и через формирователь

3 управляющего напряжения с его вторым (управляющим) входом и первым входом эадатчика 19 режима измерения, первый выход синхронного демодулято" gp ра 2 подключен к второму входу эадатчика 19 режима измерения и через синхронный выпрямитель 4 огибающей АИ сигнала к первым входам первого 6 и третьего 8 компараторов, к первому 45 входу RS"триггера 15 и через инвертор 16 к его второму Входу, второй выход синхронного демодулятора 2 соединен с первым входом второго компаратора 7 ° ВтОрой ВХОД первогo KQMIIB ратора 6 подключен к первому (инверсному) выходу генератора 5 треугольного напряжения, а вторые входы компараторов 7 и 8 — к его второму (прямому) выходу ° Выходы компараторОВ

6-8 соединены соответственно с первыми входами ключей 9-11, первый выход задатчика 19 режима измерения соединен с третьим (упрарляющим) входом синхронного демодулятора 2, а второй выход - с вторыми входами ключей

9-11, третьими входами подключенных к выходу генератора 12 эталонной частоты, выход первого ключа соединен с первым входом элемента ИЛИ 17, вторым входом подключенного к выходу третьего ключа 11, а выходом — к входу второго счетчика 14, выход второго ключа 10 через первый счетчик соединен с первым входом арифметического блока 18, вторым входом подключенного к выходу второго счетчика 14, а третьим входом - к выходу RS-триггера 15.

Синхронный демодулятор 2 содержит (пример исполнения) ключи 20 и 21, интеграторы 22 и 23, дифференциальный усилитель 24 и запоминающий блок

25, причем выход дифференциального усилителя 24 через нормально разомкнутый ключ 21 и запоминающий блок 25 подключен к второму входу интегратора 22, при этом управляющие входы ключей 20 и 21 соединены с вторым и третьим (управляющими) входами демодулятора 2.

Задатчик 19 режима.измерения содержит (пример исполнения) первый 26 и второй 27 делители частоты, первый

28 и второй 29 дешифраторы, усилитель-ограничитель 30, формирователь

31 кода периода дискретизации и формирователь 32 кода времени измерения, причем первый вход задатчика 19 режима измерения через делитель 26 частоты и дешифратор 28 соединен с его первым выходом, при этом второй вход дешифратора 28 подключен к выходу формирователя 31 кода периода дискретизации, а второй вход задатчика 19 режима измерения через усилитель-ограничитель 30, делитель 27 частоты и дешифратор 29 соединен с его вторым выходом, а второй вход дешифратора

29 подключен к выходу формирователя

32 кода времени измерения, !

Синхронный демодулятор 2 (фиг ° 1) представляет собой интерполирующий фильтр, реализующий восстановление непрерывной функции (огибающей АМ сигнала) по ее дискретным отсчетам.

Устройство работает следующим образом.

На вход, усилителя 1 подается АМ сигнала вида !фиг.2а) (1) 1 (1+п sinQ t) sin u> tу (1) 1370618 где V (5) пт, В результате на выходе синхронного выпрямителя 4 образуется сигнал (фиг.2ж)

Uе(t)= НК К K mV cos5l t1, (7) причем И,(t) 0 при ср=О; И,(С) ° О при = и.

Напряжение (7) поступает на первые входы компараторов 6 и 8, а напряжение (3) - на первый вход компаратора 7. Напряжения (3) и (7) сравниваются с выходным напряжением И ft) и uä (й) генератора 5 пилообразного напряжения.

На выходе компаратора 7, компаратора 8 (при u (t) > О) или компаратора 6 (при U q (t) i 0) образуются прямоугольные импульсы, длительность которых соответствует временным интервалам, когда мгновенные значения амплитуда немодулированноного несущего напряжения; со =2йГ - угловая частота несущей;

Я =27 F - угловая частота огибающей 5

m - коэффициент модуляции.

Напряжение К,U s (t) поступает на сигнальный вход демодулятора 2 (К, коэффициент передачи усилителя 1), На выходе формирователя 3 образуются прямоугольные импульсы частотой с фронтами, соответствующими моментам перехода через нуль напряжения несущей частоты (фиг.2б), поступающие на второй (управляющий) вход демодулятора 2 и на вход делителя 26 частоты эадатчика 19.

В реэультатепораэрядного сравнения выходного сигнала делителя 26 частоты с выходом формирователя 31 на выходе дешифратора 28 образуются прямоуголь. ные импульсы, следующие с периодом (фиг.2в) Т вЂ” К вЂ”, (2)

25 где К вЂ” коэффициент деления, задаваемый формирователем 31 °

Прямоугольные импульсы, поступающие через второй вход демодулятора 2 на управляющий вход ключа 20, открывают его в интервалы времени, соответствующие, например, положительным полуволнам входного АМ сигнала. Низкочастотная фильтрация сигнала, образующегося на выходе ключа 20, и выделение иэ него огибающей частоты F„ заключаются в его двукратном интегрировании на каждом периоде дискретизации Т интеграторами 22 и 23 и напряФ кения обратной связи, поступающего 40 с выхода дифференциального усилителя

24 через ключ 21 и запоминающий блок

25 на второй вход интегратора 22.

В результате на выходе интегратора 23 образуется напряжение, содержа- 45 щее огибающую входного АМ сигнала и постоянную составляющую, пропорциональную уровню несущей (фиг ° 2г):

U< (t)=K,K (пФ з)пй t+V), (3)

50 где К вЂ” коэффициент передачи тракта вход ключа 20 — выход интегратора 23.

Одновременно с низкочастотной фильтрацией на выходе интегратора 22 образуется первая производная сигнала (3) (фиг.2д) U> (t)=K,K,К mV cos Л t>,(4) где К - коэффициент передачи тракта

Ф вход ключа 20 — выход интегратора 22 °

В отличие от аналоговых фильтров нижних частот интерполирующие фильтры, реализующие восстановление непрерывной функции по ее дискретным отсчетам, обеспечивают высокую точность и быстродействие. При выборе частоты дискретизации в 6 раэ превышающей верхнюю относительную частоту огибающей уровень высокочастотного шума дискретизации не превышает IX. При этом переходные процессы заканчиваются через два периода дискретизации.

Напряжение (4) через усилительограничитель 30 и делитель 27 частоты поступает на первый вход дешифратора 29. В результате поразрядного сравнения выходного сигнала делителя

27 частоты с кодом формирователя 32 на выходе дешифратора 29 образуются прямоугольные импульсы, длительность которых кратна периоду огибающей АМ сигнала (например, фиг.2е): где п = 1, 2, 3, 1 т=

Ф

В то же время напряжение (4) поступает на сигнальный вход синхронного выпрямителя 4, на управляющий вход которого подается опорное напряжение

" оп(й) = 17,„"os (й t +(p) . (6) TDV

"о

Од (11) где Т вЂ” период треугольного напряжеВ ния U, (t); 20

U к - амплитуда треугольного иапря)ь жения U п(й) .

Импульсы (; (t) и ",. (t) в интервале времени t, определяемом выражением (5), открывают ключи 10 и 11 (при U <(t) v О) и ключ 9 (при

U,(t) < О) .

Если выбрать t=T, то количество периодов треугольного напряжения, укладывающихся в период огибающей 30 равно (ГТ д) . Тогда количество импульсов Й, эталонной частоты 1,, поступающих через ключ 10 на счетчик 13 эа время t, равно (FT )

Я f Л

ja) (12) N эталонной через ключ 40

17 ИЛИ за

Количество импульсов частоты f,, поступивших

9 или ключ 11 и элемент время t, равно

При р»Т выражения (12) и (13)

1 с учетом (8) и (9) соответственно приводятся к виду:

Т,V

N, f, (".. (tldt=K,ê,-п —; (14) т/ 1 Т mV fo к,-2f, j e. (t)üt=tê,ê,ê, â€ к „ (15) где К вЂ” коэффициент формы огибающей, Таким образом, код Й,, зафиксированный счетчиком 13, пропорционален

5 137061 треугольного напряжения Од(С) или

U>(t) больше U (t) или U (t)(фиг.2э,и) соответственно.

Длительность импульсов на выходе компаратора 7 изменяется по закону

t,(t) О, (1+m з1пй t), (8) а на выходах компаратора 6 (при

0 < (t) < О) и компаратора 8 (при

U (С) > О) - по закону f0 tarn COSg t (9)

В выражениях (8) и (9) 8 6 постоянной составляющей V напряжения (3), а код N< зафиксированный счет" чиком 14, пропорционален средневыпрямленному значению mV огибающей.

Коды N и М вводятся в арифметический блок 18 соответственно через его первый и второй входы, а на третий его вход поступает единичный либо нулевой уровень выходного напря; жения RS-триггера 15, определяемый полярностью сформированного синхронным выпрямителем 4 напряжения (7) и несущий. информацию о соотношении фаэ огибающей входного AN сигнала и опорного напряжения. В результате деления (1S) на (14) с учетом уровня напряжения на выходе RS-триггера на выходе арифметического блока 18 формируется код, пропорциональный коэффициенту модуляции входного AN сигнала;

N(m) = +2K K K m, где К вЂ” коэффициент пропорциональ5 ности.

N(m)> О при ())0; N(m) < О при

4 /= ((I

Таким образом, время преобразования предлагаемого устройства не пре" вьппает периода огибающей входного

AM сигнала, что дает возможность про» изводить измерение параметров сигналов, ограниченных по длительности °

Формула изобретения

Преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудно-модулированного сигнала в цифровой код, содержащий усилитель входного сигнала, выходом соединенный с первым входом синхронного демодулятора амплитудно-модулированного сигнала и через формирователь управляющего напряжения с вторым входом синхронного демодулятора, синхронный выпрямитель огибающей, первым входом соединенный с первым выходом синхронного демодулятора, а вторым входом — с источником опорного напряжения, генератор треугольного напряжения, первым и вторым выходами подключенный соответственно к первым входам первого и второго компараторов, третий компаратор, первый и второй ключи, первыми входами соединенные с выходами первого и второго компараторов, вторыми входами — с выходом генератора эта1370618 а а и

О еие. г

Составитель В. Антохин

Редактор А. Огар Техред М.Лидык Корректор И. Муска

Заказ 417/47

Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óêãîðîä, ул.Проектная, 4 лонной частоты, выход второго ключа подключен к входу счетчика, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и рас5 ширения функциональных воэможностей путем обеспечения установки времени измерения, кратного периоду огибающей входного амплитудно-модулированного сигнала, в него введены эадатчик 10 режима измерения, третий ключ, второй счетчик, арифметический блок, RS-триггер, инвертор и элемент ИЛИ, при этом первый вход задатчнка режима измерения подключен к выходу формирователя управляющего напряжения, второй входк первому выходу синхронного демодулятора, первый выход задатчика режима измерения — к третьему входу синхронного демодулятора, второй выход — к Zp третьим входам первого и второго ключей и первому входу третьего ключа, вторым входом соединенного с выходом

1 генератора эталонной частоты, второй выход синхронного демодулятора подключен к второму входу второго компаратора, выход синхронного выпрямителя огибающей — к вторым входам первого и третьего компараторов, к первому входу RS-триггера и через инвертор к его второму входу, выход первого счетчика соединен с первым входом арифметического блока, выход первого ключа — с первым входом элемента ИЛИ, вторым входом подключенного к выходу третьего ключа, третий вход которого подключен к выходу третьего компаратора, а выход элемента ИЛИ вЂ” с вхо дом второго счетчика, выходом соединенного с вторым входом арифметического блока, выход RS-триггера подключен к третьему входу арифметического блока, а второй вход третьего компаратора — к второму выходу генератора треугольного напряжения.