Синхронный детектор

СОЮЗ.СОВЕТСКИХЦП ИРЕСПУБ ЛИК 9 (и) 85. А 03 Э 1 ИСАНИЕ ИЗО МУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Институт полупроводниковАН Украинской ССР. кл. 329 -50, 1973.2. Каталог Фирмы РА КС ЕссеипАар 1 Н 1 егз, 1977, с,17, фиг.1(54)(57) СИНХРОННЫЙ ДЕТЕКТОР, содержащий последовательно соединенныевходной усилитель и первый преобразователь частоты, и последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, второй преобразователь частоты и усилитель постоянного тока,а также первый и второй Формирователи опорных напряжений, причем выход ЕНИН3ъ первого формирователя опорного напря,жения подключен к второму входу первого преобразователя частоты, а выход второго Формирователя опорного напряжения - к третьему входу первого и к второму входу второго преобразователей частоты, о т л и ч а ю К и й с я тем, что, с целью расюирения полосы рабочихчастот в область низких частот и обеспечения возможности спект-., рального анализа входного сигнала, первый преобразователь частоты выполнен в виде Й -канального фильтра, содержацего й интегрирующим цепей, включенных между первым и вторым й -канальными коммутаторами, при этом вход первого и выход второго М-ка-нальных коммутаторов являются соответственно входом и выходом первого преобразователя частоты, а между вы,ходом первого преобразователя частоты и входом усилителя промежуточно частоты включен селективный Фильтр.вФ МфИзобретение относится к радиотехнике и может быть использовано дляизмерения амплитуды слабых низкочастотных и инфранизкочастотных периодических сигналов, а также их гармо-.ник на фоне сильных аддитивных помех,намного превышающих по мощности полезный сигнал,Известен синхронный детектор, содержащий первый и второй переключающие элементы, подключенные соответственно к входам дифференциальногоузкополосного фильтра нижних частот,а. также блок управления переключающими элементами и входной усилитель сполосовым фильтром 1. 15Данный синхронный детектор обладает высокой избирательностью, но имеетограниченную чувствительность.Этого недостатка лишены синхронныедетекторы с преобразованием частоты,в которых основное усиление производится на промежуточной частоте,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является синхронный детектор с преобразованиемчастоты, содержащий последовательносоединенные входной усилитель, первый преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты, второйпреобразователь частоты, усилительпостоянного тока, а также первый ивторой формирователи опорных напряжений, причем выход первого формирователя опорного напряжения подключен к второму входу первого преобразователя частоты, а выход второгоформирователя опорного напряжения -к третьему входу первого и второмувходу второго преобразователей частоты.При этом первый преобразователь 40частоты содержит последовательносоединенные третий и четвертый преобразователи частоты и синхронныйгребенчатый фильтр, причем второйвход третьего преобразователя частоты и управляющий вход синхронногогребенчатого фильтра соединены с выходом второго формирователя опорногонапряжения, а второй вход четвертого преобразователя частоты - с выходом первого формирователя опорногонапряжения 12.,Недостатком известного синхронного детектора является ограниченнаяполоса рабочих частот в областинизких частот, а также невозможностьосуществления спектрального анализавходного сигнала.Объясняется это тем, что при фиксированной частоте Р второго формирователя опорного напряжения полоса 60рабочих частот входного сигнала Рограничена со стороны низких частотусловиемЕЪ 0,5%1, что следует изпринципа работы первого преобразователя частоты, в котором четвертый 65 преобразователь частоты выполняет функцию бифазного модулятора, а третий преобразователь частоты совместно с синхронным гребенчатым фильтром - роль фазочувствительного выпря" мителя. При этом преобразование частоты в первом преобразователе частоты осуществляется с предварительной фазовой манипуляцией сигнала, а при частоте фазовой манипуляции ниже частоты сигнала среднее значение выходного сигнала фазового манипулятора быстро уменьшается, обращаясь в нуль при Г /2 , Г /4 и т.д.Уменьшение же частоты Р ниже определенных значений приводит к снижению качества фильтрации сигнала из-за роста низкочастотных шумов и к трудностям при реализации устройства в целом.Кроме того, с помощью известйого синхронного детектора невозможно осуществить спектральный анализ входного сигнала, поскольку АЧХ его носит гребенчатый характер.Цель изобретения - расширение полосы рабочих частот в область низких частот и обеспечение возможности спектрального анализа входного сигнала.Поставленная цель достигается тем, что в синхронном детекторе, содержащем последовательно соединенные входной усилитель и первый преобразователь частоты, и последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, второй преобразователь частоты и усилитель постоянного тока, а также первый и второй формирователи опорных напряжений, причем выход первого формирователя опорного напряжения подключен к второму входу первого преобразователя частоты, а выход второго формирователя опорного напряжения - к третьему входу первого и к второму входу второго преобразователей частоты, первый преобразователь частоты выполнен в виде Й -канального фильтра, содержащего Й-интегрирующих цепей, включенных между первым и вторым Й -канальными коммутаторами, при этом вход первогои висод второго Й-канальных комму" таторов являются соответственно входом и выходом первого преобразова-, теля частоты, а между выходом первого преобразователя частоты и входом усилителя промежуточной частоты включен селективный фильтр.На чертеже приведена структурная схема устройства.Синхронный детектор содержит входной усилитель 1, первый преобразователь 2 частоты, селективный фильтр 3, усилитель 4 промежуточной частоты, второй преобразователь 5 частоты, усилитель б постоянного тока, первый и второй формирователи 7 и 8 опорных1022285 Составитель А.ОсиповичРедактор Н.Стащишина Техред А.Вабинец Корректор О.Билак Заказ 4063/48 Тираж 936 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж; Раушская иаб. д. 4/5 Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород,.ул. Проектная, 4 напряжений, При,этом первый преобразователь 2 частоты содержит Й -интегрирующих цепей 9, первый н второйЙ -канальные коммутаторы 10 и 11.Синхронный детектор работает следующим образом,Входной периодический сигнал с час-.тотой , и аддитивные помехи усиливаютая входным усилителем 1 и поступаютна вход первого преобразователя 2 частоты. 10Первый Й-канальный коммутатор10,.управляемый формирователем 7опорного напряжения поочередно подключает интегрирующие цепи 9 к выходу входного усилителя 1. При этом 15частота его коммутации равна частоте входного сигнала. В результатена конденсаторах интегрирующих цепей 9 накапливаются напряжения, величины которых равны средним эначени ям входного сигнала в соответствующие части его периода, равные 4 МТе,а аддитивные помехи, например белый шум, усредняются и их вкладв накопленное конденсаторами напряжение сводится к нулю..Второй ,Й - канальный коммута,тор 11, управляемый от второго формирователя. 8 опорного напряжения, поочередно подключает выходы интегрирующих цепей 9 к входу селективного Фильтра 3 с частотой Р навремя 1 ИГ . Таким образом, в преобразователе 2 частоты его входнойпериодический сигнал Рпреобразуетсяв ступенчатый периодический сигналс частотой Р 1, повторяющий Формувходного сигнала. Причем Форма вход.ного сигнала сохраняется неизменнойпри изменении частоты второго формирователя опорного напряжения,поскольку с пОмощЬю первого коммутатора 10.входной сигнал переносится Фактически на нулевую частоту, т,е. синхрон, но детектируется.При этом становится возможным уси ливать преобразованный сигнал на частотах гораздо выше инфранизких, т.е.на частоте Ру Отфильтрованный селективным Фильтром 3 и усиленный усилителем 4 промежуточной частоты сигнал поступает на вход. второго преобразователя 5 частоты, где смешивается с сигналом второго формирователя 8 опорного напряжения. При этом происходит синхронное детектирование, в результате которого образуется постоянное напряжение на выходе второго преобразователя 5 частоты, величина которого пропорциональна амплитуде входного сигнала и которая затем через усилитель 6 постоянного тока поступает на выход устройства.Для выделения И-ой гармоники входного сигнала достаточно настроить селективный Фильтр 3 на частоту 4 И 7 или перестроить частоту Р второго Формирователя 8 так, чтобы частота йР соответствовала частоте настройки селективного фильтра 3.Первый и второй 8 -канальные коммутаторы 10 и 11 управляются независимо друг от друга и на соотношение частот Рс /Р не накладываются ограничения, характерные для синхронного детектора-прототипа, Этим обеспечивается расширение полосы рабочих частот в область низких частот независимо от выбора промежуточной частоты Р. При этом предоставляется возможность оптимизировать выбор промежуточной частоты для улуч" щения дальнейшей обработкисигнала по тракту промежуточной частоты, в частности путем выбора ее достаточно высокой, чтобы исключить влияние внутренних низкочастотных шумов усилителей. Синхронный детектор позволяет измерять сигналы при соотношении сигнал/ шум на его входе - 100 дБ и может эффективно использоваться в полосе частот от 10 Гц до 0,1 Гц по сравнению с прототипом, у которого нижняя рабочая частота ограничена величиной 5-10 Гц.