Способ измерения амплитудных значений амплитудно модулированных сигналов

(51)5 6 01 Я 19/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3 ос, 1 ьэ(56) Заявка Японии М 48-25676,кл. б 01 й 19/04, 1973.Орнатский П.П., Цывинский В.Г. Классификация методов измерения напряженийна инфранизких частотах.- Измерительнаятехника, 1968. 1 ч.9, с.56,Изобретение относится к электро-.и радиоизмерительной технике, В исследовательской практике часто возникает задача измерения различных параметров амплитудно-модулированных (АМ) сигналов, которые могут быть представлены следующей моделью:х(т) = А(т) Мп (в С+о)(1)где А(т) - огибающая колебаний с частотой а.При этом информация содержится в огибающей А(1), которая представляется амплитудными значениями колебаний на частоте в, Таким образом, при анализе АМ-сигналов значительный интерес представляют амплитудные значения колебаний,Известен способ измерения амплитуд- . ных значений АМ-сигналов, заключающийся в том, что сигнал подвергают 2-х полупериодному выпрямлению, дифференцируют и на каждом полупериоде сигнал интегрируют на временном интервале, ог Я 21762252 А 1(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНЫХ ЗНАЧЕНИЙ АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ(57) Использование: при измерении параметров амплитудно-модулированных сигналов,. Сущность изобретения; способ заключается в том, что дискретизацию сигнала осуществляют на каждом полупериоде колебаний дважды в моменты времени, сдвинутые на четверть периода друг относительно друга, полученные мгновенные значения измеряют и используют для вычисления амплитудных значений каждого полупериода. 3 ил. раниченном моментами перехода производной сигнала через заданные значения.Недостатком данного способа является узкий диапазон частот анализа сигналов, ограниченный областью нижних частот. Недостатком указанного способа является также низовая точность, ограниченная помехами различного происхождения,Наиболее близким к предлагаемому является способ измерения амплитудных значений АМ-сигналов, заключающийся в том, что сигнал подвергают дискретизации с частотой значительно превосходящей его несущую частоту, мгновенные значения сигнала кодируют, полученные коды на каждом полупериоде несущих колебаний сравнивают между собой и наибольший из них принимают за амплитудное значение соответствующего полупериода несущего колебания.Недостатком этого способа является ограниченный частотный диапазон исследования АМ-сигналов, Это связано с высоким темпом дискретизации сигнала и повышен10 ными требованиями к быстродействию аналого-цифрового преобразования (АЦП) и вычислительного устройства (ВУ),приводящими к ограничению частотного диапазона исследуемых АМ-сигналов в области высоких частот..Так, например, для обеспечения погрешности измерения амплитуды синусоидального сигнала частотой 20 кГц.обусловленной только дискретизацией (динамической погрешностью и погрешностьюквантования пренебрегаем) равной 1%, частота дискретизации в соответствии с выражениемд = (1 - сов ( - х 180 100%и(2)где д - относительная погрешность измерения амплитуды;1 - частота сигнала;и - число преобразований в сек,должна быть не менее 450 кГц,Целью изобретения является расширение частотного диапазона измерений амплитудных значений АМ-сигналов,Указанная цель достигается тем, что дискретизацию АМ-сигнала осуществляютдважды на каждом полупериоде колебанийв моменты времени сдвинутые друг относительно друга на четверть периода, полученные мгновенные значения АМ-сигналаизмеряют и вычисляют амплитудное значение для каждого полупериода колебаний последующей формуле:х 1Хн =- зп(агси Рс 17 хр(3)где хм - амплитудное значение 1-го полупериода колебаний,х 1 и х 2 - мгновенные значения )-гополупериода колебаний,Рассмотрим подробнее предлагаемыйспособ,Каждый полупериод АМ-сигнала можнопредставить двумя отсчетами, сдвинутымидруг относительно друга на четверть периода (фиг, 1). Указанные отсчеты представляются выражениями:х 1 = х)м Рпйй = х япа, (4)х)2 = хм ЯНфсЛ + - ) =2в= хРп(а + - ) = х 1 сова (5)2 где х 11 и хр - первый и второй отсчеты )-го полупериода АМ-сигнала:х 1 м - амплитудное значение)-го полупериода;т - момент выборки первого отсчета)-го полупериода относительно начала последнего,15 20 25 30 35 40 45 50 Для вычисления х из(4) или (5) необходимо определить величину а 1, Для этого достаточно поделить (4) на (5):х;1 х 1, ЗПа 1х,;2 х;, Сна; Ц(7)х 12Используя (4) и (7), получаем:Хм = - ; -3 п я 3 п(агс 1 я(х)1 г хрЯТаким образом, по двум отсчетам, используя (8), можно определить амплитудноезначение 1-го полупериода.Предлагаемый способ может быть реализован с помощью устройства состоящегоиз устройства выборки и хранения (УВХ) 1,компаратора 2, АЦП 3, умножителя частоты4, блока вычислений 5, входа б и выхода 7.Вход устройства б соединен с первым входом УВХ 1 и входом компаратора 2, выходУВХ 1 подключен к первому входу АЦП 3,второй вход которого соединен с вторымвходом УВХ 1 и выходом умножителя частоты 4, вход которого подключен к выходукомпаратора 2 и первому входу блока 5,второй вход которого соединен с первымвыходом АЦП 3, второй выход которого под.ключен к третьим входам УВХ 1 и блока 5,выход блока 5 соединен с выходом устройства 7.АМ-сигнал подается на вход б устройства и далее на входь: УВХ 1 и компаратора 2.Компаратор 2 сравнивает входной сигнал снулевым потенциалом и в моменты перехода сигнала через 0 формирует на своем выходе импульсы. Эти импульсы поступают напервый вход блока 5, а также на вход умножителя 4, коэффициент умножения частотыкоторого равен 2, Импульсы с удвоеннойчастотой следования с выхода умножитЕля4 поступают на вторые входы УВХ 1 и АЦП3, При этом УВХ 1 переводится в режимхранения мгновенных значений сигнала, аАЦП 3 запускается и осуществляет кодирование этих значений,По окончании процесса кодирования навтором выходе АЦП 3 формируется импульс,который переводит УВХ 1 в режим слеженияза сигналом. а также осуществляет записькода с первого выходе АЦП 3 в блок 5. Блок 5 после записи в него кодов двух последовательных значений сигналов запускается импульсом, поступающим на его первый вход, и вычисляет в соответствии с (8) амплитудное значение текущего полупериода колебаний. Коды указанных значений в циФровой форме поступают на выход 7 устройства. Работа устройства иллюстрируетсятакже временной диаграммой, приведенной на фиг. 3.Из изложенного выше видно, что предложенный способ обеспечивает положительный эффект, заключающийся в расширении частотного диапазона измерений. Укаэанное расширение обеспечивается за счет значительного при погрешности в 1 более чем в 5 раэ по сравнению с прототипом) снижения частоты дискретизации сигнала. Положительный эффект увеличивается по мере повышения требований к точности измерений, т,к. в прототипе частота дискретизации сигнала все более возрастает в соответствии с (2), а в предлагаемом способе она остается постоянной.Формула изобретения Способ измерения амплитудных значений амплитудно-модулированных сигналов,заключающийся в том, что сигнал подвергают дискретизации, полученные мгновенные значения измеряют, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения частотного 5 диапазона измерений, дискретизацию осуществляют дважды на каждом полупериоде колебаний в моменты времени, сдвинутые друг относительно друга на четверть периода, и вычисляют амплитудное значение для 10 каждого полупериода колебаний по форму- ле1762252 Составитель А,ПлавильщиковТехред М.Моргентал Корректор С,Юск едактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 3257 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5