Демодулятор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И СТНРЬПИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) 1 орьковский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиофизический институт (53) 621.376.6 (088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 394912, кл. Н 03 Й 3/06, 1967,2. АгФЬиг Ь. УЬСюе 11 апй ногщап Щ 111 ашв, А печ й 1 огочат Сеейп 18 це Фо 1 Ье еагг 1 ег.-"И 1 сгоаче ,)оигпа 1 1959, В 2 В 11, (прототип) .(54) (57) ДЕМОДУЛЯТОР, преимущественно для устройств измерения флуктуационных характеристик сигналов авто- генераторов, содержащий последовательно соединенные режекторный фильтр второго порядка, вход которого является входом демодулятора, первый смеситель, первый усилитель промежуточной частоты и первый Фазочувствительный выпрямитель, выход которого является выходом сигнала, пропор-. ционального Флуктуациям частоты ква" зигармонического сигнала, последова тельно соединенные делитель напряжения, второй смеситель и второй усилитель промежуточной частоты гетеродин, выход которого соединен с опорными входами первого и второго смесителей, а также фазовращатель, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона в область малых сигналов, при измерении флуктуаций амплитуды частоты, фазы и скорости изменения амплитуды квазигармонического сигнала, введены первый интегратор, вход которого подключен к выходу первого фазочувствительного выпрямителя, и последовательно соединенные второй фазочувствительный выпрямитель, вход которого соединен с входом первого фазочувствительного выпрямителя, и второй интегратор,выход второго усилителя промежуточной частоты подключен через фазовращатель и непосредственно соответственно к опорным входам первоГо и второго фазочувствительных выпрямителей, а вход делителя напряжения а подключен к входу демодулятора, при этом выходы первого, второго интеграторов и второго фазочувствительного выпрямителя являются соответственно выходами сигналов, пропорциональных Флуктуациям Фазы, амплитуды и скорости изменения амплитуды квазигармонического сигнала.65 Изобретение относится к электрорадиоиэмерениям и может быть использовано при исследовании и контролефлуктуационных характеристик сигналов автогенераторов, а также присоздании высокоточных следящих .систем автоматики и измерительной техники.Известен фазовый детектор на фик-,сированную частоту, содержащий блоксложения, к одному из входов которого через фазоинвертор подключен источник измеряемого сигнала, а кдругому входу непосредственно подключен источник опорного сигнала,и фазочувствительный выпрямитель,соединенный с источником опорногосигнала через фазовращатель на 90 Опри этом между выходом блока .сложения и одним иэ входов Фаэочувствительного выпрямителя включен усили 20тель-Фильтр 1 3.Недостатком известного устройстваявляется возможность измерения Флуктуаций только фазы квазигармонического сигнала, а также низкая точность измерений, обусловленная прохождением Флуктуаций уровня несущейкак измеряемого, так И опорного сигналов, на его выход.Наиболее близким к предлагаемомудемодулятору является устройстводля демодуляции частотных и амплитудных Флуктуаций квазигармоническогосигнала.демодулятор, содержащийпоследовательно соединенные режекторный35Фильтр. второго порядка, вход которого является входом демодулятора,первый смеситель,первый усилительпромежуточной частоты и первый Фазочувствительньй выпрямитель, выход .40которого является выходом сигнала,пронорцианального флуктуациям частоты квазигармонического сигнала,последовательно, соединенные делитель.напряжения, .второй смеситель и второй усилитель промежуточной частоты,гетеродин, выход которого соединенс опорными входами первого и второго смесителей, а также фазовращатель,. включенный между входом режекторного Фильтра второго порядка и входом делителя напряжений и первыйи второй амплитудные детекторы,входы которых соединены с выходамисоответственно первого и второгоусилителей промежуточной частоты,при этом опорный вход первого Фазо-.чувствительного выпрямителя соединен с выходом второго усилителяпромежуточной частоты, а выход второго амплитудного детектора является 60выходом сигнала, пропорциональногофлуктуациям амплитуды квазигармонического сигнала Г 2 3.НедостаФком известного устройства. является отсутствие возможности полного подавления несущей частоты входного квазигармонического сигнала. Это связано с тем, что в нем не обеспечивается контроль настройки моста на полную режекцию рекекторного фильтра второго порядка по обеим квадратурным компонентам остатка несущей, так как даже при полном подавлении несущей входного сигнала на выходе первого амплитудного детектора есть си нал, характеризующий усилейные шумы гетеродина, первого смесителя и первого усилителя промежуточной частоты, Наличие остатка несущей в устройстве приводит к ограничению динамического диапазона снизу при измерении как флуктуаций частоты, так и флуктуаций амплитуды входного кваэигармонического сигнала. Это обусловлено отсутствием воэможности увеличения усиления слабого информативного сигнала с выхода режекторного фильтра второго порядка, так как при повышении коэффициента усиления первого усилителя - промежуточной частоты одновременно с информативным сигналом будет усиливаться остаток несущей, Кроме того, при измерении амплитудных флуктуаций динамический диапазон устройства ограничен снизу уровнем параэитной модуляции входного квазигармонического сигнала эа счет флуктуаций амплитуды гетеродина и флуктуаций коэффициентов передачи второго смесителя и второго усилителя промежуточной частоты. Недостатком устройства является также отсутствие возможности измерения флуктуаций Фазы входного квази- гармонического сигнала, так как фаза остатка несущей не определена, и тем самым не определена часть выходного сигнала Фазочувствительного выпрямителя, обусловленная только частотными флуктуациями входного сигналаЦель изобретения - расширение динамического диапазона в область малых сигналов при измерении флуктуаций амплитуды, частоты, фазы и скорости изменения ампитуды квазигармонического сигнала.Поставленная цель достигается тем, что в демодулятор, преимущественно для устройств измерения Флуктуационных характеристик сигналов автогенераторов, содержащий последовательно соединенные режекторный Фильтр второго порядка, вход которого является входом демодулятора, первый смеситель, первый усилитель промежуточной частоты и первый фазочувствительный выпрямитель, выход которого является выходом сигнала пропорционально Флуктуациям частоты квазигармонического сигнала, последовательно соединенные делитель напряжения, второй смеснтель и второй усилитель промежуточной частоты, гете- родин, выход которого соединен с опорными входами первого и второго смесителей, а также фазовращатель, . 5 введены первый интегратор, вход которого подключен к выходу первого Фазо-чувствительного выпрямителя, и последовательно соединенные второй Фазочувствительный выпрямитель, вход ко О торого соединен с входом первого Фазочувствительного выпрямителя, и второй интегратор, выход второго усилителя промежуточной частоты подключен через фазовращатель и непосредственно соответственно к опорным входам первого и второго фазочувствительнцх выпрямителей, а вход делителя напряжения подключен к входу демодулятора, прн этом выходы первого, второго интеграторов и второго фазочувствительного выпрямителя являются соответственно выходами сигналов, пропорциональных флуктуациям фазы, амплитуды и скорости изменения амплитуды квазигармонического сигнала.На чертеже представлена структурная схема демодулятора.Демодулятор содержит режекторный Фильтр 1 второго порядка, гетеродин Зф 2, первый .смеситель 3, первый усилитель 4 промежуточной частоты, второй фазочувствительный выпрямитель 5, первый фазочувствительный выпрямитель б, делитель.7 напряжения, вто рой смеситель 8, второй усилитель 9 промежуточной частоты, фазовращатель 10, первый интегратор 11, второй интегратор 12.Демодулятор работает следующим 40 образом.На входы режекторного фильтра 1 и делителя напряжений 7 поступает квазигармонический сигнал видаО.,(4 Ь Оо 1+ ф(,(Цсфв ф(с) 45 где с(1) - относительные амплитудныефлуктуации, 4(, (ЦСС 1ф(Ц 01 ф ЮЗЬ56чй) - мгновенное значение флуктуаций частоты;Иа - несущая частота сигнала.Коэффициент передачи режекторного Фильтра 1 определяется усФювием 55 обеспечения симметричной относительно несущей амплитудно-частотной ха рактеристики с нулевым уровнем на частоте несущей. При выполнении режекторного фильтра 1 на сбалансированном Т-мосте его коэффициент передачи определяется выражениемР 2 + ц 2,Р - параметры фильтра,Р = в - оператор дифференцирования.Режекторный Фильтр может быть выполнен также по схеме линии задержки с компенсацией, по схеме мостана пьезокристалле и т.д,Режекторный фильтр 1 обеспечива.ет подавление несущей частоты сигнала О(Ци осуществляет операциюдифференцирования его огибающей,при этом квазигармонический сигналО И 1 преобразуется в информативный сигнал видаО (Ц: -сов ф-чИЬ 1 пф, . Оо Й(цЩгде П: в . - волоса заграждения2 Т 16.режекторного Фильтра 1.Первая компойеита сигнала. О 2 И) синфазна измеряемому оигналу О(О, и пропорциональна Флуктуациям скорости изменения его амплитуды. Вторая компонента сигнала О 2 квадратурна измеряемого сигналу О(Ю и пропорциональна мгновенному значению флуктуаций его частоты. Ннформативицй сигнал 0(Юпоступает на сигнальньа вход смесителя 3, На опорный вход смесителя 3 поступает сигнал с выхода гетеродина 2. Смеситель 3 осуществляет преобразование сигнала О 2 И) в сигнал промежуточной частотыОО Ф о Шсов(ш 1 ш 141 ЮфКИ о 1 Д 1+Ч 1 Угде м - несущая частота гетеродина 2;- фаза гетеродина 2,усилитель 4 обеспечивает усиле-.ние информативного сигнала О И) в .полосе частот вблизи несущей проме-.3жуточной частоты. Сигнал с выходаусилителя 4 поступает иа сигнальные входы Фазочувствительнцх выпрямителей 5 и б.Опорные сигналй фазочувствитедьных выпрямителей 5 и б Формируютсяследующим образам, Сигнал ЩЦ ослабленньй делителем 7, поступает иасигнальный вход смесителя 8. Наопорной вход смесителя 8 поступаетсигнал с ьцхода гетеродина 2. СМеситель 8 осяяествляет преобразование сигнала Ц(Цв опорный сигналпромежуточной частотыУ (Н Ц еовОи 1 и)+ЧЧ 1Первая компонента информативногосигнала ОзИ)синфазна сигналу 0,(Ц,1054874 Заказ 9117/56 Тираж 936 Подпис ВНИИ филиал ППП фПбтент", г.Ужгород,ул.Проектная,4 а вторая компонента информативного сигнала 0 Юквадратурна сигналу 04(1 независимо от флуктуаций частоты о и фазы ч гетеродина 2. Усилитель 9 обеспечивает усиление опорного сигнала 04 (Ц в полосе5 частот вблизи несущей промежуточной частоты. Фазовращатель 10 обес.печивает изменение Фазы несущей сигнала с выхода усилителя 9 на 90. Опорный сигнал, синфазный сигоналу 04(Ц, поступает на опорный вход фазочувствительного выпрямителя 5. Опорный сигнал, квадратурный сигналу ЦИ) с выхода фазовращателя .10 поступает на опорный 15 вход Фаэочувствительного выпрямителя б. Постоянство фазовых и амплитудных соотношений между усиленным информативным и опорным сигналами на входах фаэочувствитель-, ных выпрямителей 5 и б обеспечивается за счет идентичности амплитудно-частотных и Фазочастотных характеристик усилителей 4 и 9. Фаэочувствительный выпрямитель 5 обеспечивает выделение первой компоненты усиленного сигнала Оз(Ц, синфазный сигналу 04(Ф 1. сигнал на выходе Фазочувствительного выпрямителя 5 пропорционален флуктуациям скорости изменения амплитуды измеряемого сигнала 0(С) . Фаэочувствительный. выпрямитель б обеспечивает выделение второй компоненты усиленного сигнала ЩЦ квадратурной сигналу 0,(Ц . Сигнал на выходе Фазочувствительного выпрямителя б пропорционален Флуктуациям частоты измеряемого сигнала. Интегратор 12 осуществляет преобразование сигнала с выхода Фаэочувствительиого вы прямителя 5 в сигнал, пропорциональный флуктуациям аезлитуды сигнала Ой, Интегратор 11 осуществля- ет преобразование сигнала с выхода Фаэочувствительного выпрямителя б в сигнал, пропорциональный флуктуациям фазы сигнала О(С 1,Таким образом в разработанном демодуляторе осуществлено полное подавление несущей частоты входного сигнала, так как в нем обеспечивается воэможность контроля настройки на режекцию по обеим квадратурным компонентам несущей. Полное подавление несущей позволило увеличить усиление слабого информативного сиг.- нала с выхода режекторного фильтра и обеспечить тем самым воэможность демодуляции малых флуктуаций параметров входного сигнала. Одновременно в разработанном демодуляторе осуществлено разделение квадратурных компонент усиленного информативного сигнала и раздельная демодуляция этих компонент с помощью опорных сигналов при постоянном амплитудноФазовом соотношении между информативным и опорным сигналами. Это, в свою очередь, позволяет исключить влияние паразитной модуляции входного сигнала за счет Флуктуаций амплитуды гете- родина и уменьшить взаимную нестабилв" ность опорного и информативного сигналов, а также получить .одновременную и раздельную информацию о флуктуациях амплитуды, скорости изменения амплитуды, частоты н Фазы входного сигнала демодулятора из одного и того же усиленного информативного сигнала. Таким образом, в разработанном демодуляторе обеспечивается расширение динамического диапазона при измерении Флуктуаций амплитуды, скорости изменения амплитуды, частоты и Фазы квазигармонического сигнала.1