Преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудно модулированного сигнала в цифровой код

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУ БЛИН 70618(51)4 С 01 В 29/02 НИЕ ИЗОБРЕТЕН ЛЬСТ 6 ТОРСНОМУ С ДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 746333, кл, С 01 К 29/06, 1977,Авторское свидетельство СССР Ф 960667, кл. С 01 К 29/06, 1980. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОДУЛЯЦИИ АМПЛИТУДНО-МОДУЛИ. РОВАННОГО СИГНАЛА В ЦИФРОВОЙ КОД (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить быстродействие устройства и расширит его функциональные возможности. Преобразователь содержит усилитель 1 входного сигнала, синхронный демодулятор 2 амплитудно-модулированного (АМ) сигнала, формирователь 3 управляющего напряжения, синхронный выпря 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, й 5-триггера 15, инвертора 16, элемента ИЛИ 17, арифметического блока 8 и задатчика 19 резщма 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 превышает период огибающей входного АМ сигнала, что дает воэможность производить измерения параметров сигна" лов,ограниченных по длительности.2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения глубины модуляции амплитудно-модулированных (АМ)5сигналов, огибающая которых лежит вдиапазоне низких и инфранизких частот.Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональныхвозможностей преобразователя путем обеспечения установки времени измерения, кратного периоду огибающейвходного АМ сигнала.На фиг.Приведена функциональная схема преобразователя; на фиг.2 -временные диаграммы его работы,Преобразователь содержит усилитель1 входного сигнала, синхронный демодулятор 2 АМ сигнала, формирователь 203 управляющего напряжения, синхронный выпрямитель 4 огибающей АМ сигнала, генератор 5 треугольного напряжения, период которого много меньшепериода огибающей АМ сигнала, первый 256, второй 7 и третий 8 компараторы,первый 9, второй 10 и третий 11 ключи, генератор 12 эталонной частоты,первый 13 и второй 14 счетчики,К 5-триггер 15, инвертор 16, элемент 30ИЛИ 17, арифметический блок 18 и задатчик 19 режима измерения, причемвход усилителя 1 является входом АМсигнала О (С), а выход соединен спервым сигнальны водом иронодемодулятора 2 и через формирователь3 управляющего напряжения с его вторым (управляющим) входом и первымвходом эадатчика 19 режима измерения,первый выход синхронного демодулято" 40ра 2 подключен к второму входу эадатчика 19 режима измерения и через синхронный выпрямитель 4 огибающей АМсигнала к первым входам первого 6и третьего 8 компараторов, к первому 45входу Й 5"триггера 15 и через инвертор 1 Ь к его второму входу, второйвыход синхронного демодулятора 2 соединен с первым входом второго компаратора 7второй вход первого компаратора 6 подключен к первому (инверсному) выходу генератора 5 треугольного напряжения, а вторые входы компараторов 7 и 8 - к его второму (прямому) выходу Выходы компараторов 556-8 соединены соответственно с первыми входами ключей 9-11, первый выходзадатчика 19 режима измерения соединен с третьим (управляющим) входом синхронного демодулятора 2, а второйвыход - с вторыми входами ключей9-11, третьими входами подключенныхк выходу генератора 12 эталоннойчастоты, выход первого ключа соединен с первым входом элемента ИЛИ 17,вторым входом подключенного к выходутретьего ключа 11, а выходом - к входу второго счетчика 14, выход второго ключа 1 О через первый счетчик соединен с первым входом арифметического блока 18, вторым входом подключенного к выходу второго счетчика 14,а третьим входом - к выходу К 5-триггера 15.Синхронный демодулятор 2 содержит(пример исполнения) ключи 20 и 21,интеграторы 22 и 23, дифференциальный усилитель 24 и запоминающий блок25, причем выход дифференциальногоусилителя 24 через нормально разомкнутый ключ 21 и запоминающий блок 25подключен к второму входу интегратора 22, при этом управляющие входыключей 20 и 21 соединены с вторыми третьим (управляющими) входами демодулятора 2.Задатчик 19 режима.измерения содержит (пример исполнения) первый 26и второй 27 делители частоты, первый28 и второй 29 дешифраторы, усилитель-ограничитель 30, формирователь31 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 егопервым выходом, при этом второй входдешифратора 28 подключен к выходуформирователя 31 кода периода дискретизации, а второй вход задатчика 19режима измерения через усилитель-ограничитель 30, делитель 27 частотыи дешифратор 29 соединен с его вторымвыходом, а второй вход дешифратора29 подключен к выходу формирователя32 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.2 а)О (1) Ч (1+щ 1 п Д 1) з 1 п ы 1 у (1)1370618 амплитуда немодулированноного несущего напряжения;о =2)ТГ - угловая частота несущей;Ы =2 Г - угловая частота огибающей5в - коэффициент модуляции.Напряжение К,О 8(с) поступает на сигнальный вход демодулятора 2 (К, коэффициент передачи усилителя 1),На выходе формирователя 3 образу ются прямоугольные импульсы частотойс фронтами, соответствующими моментам перехода через нуль напряжения несущей частоты (фиг.2 б)поступающие на второй (управляющий) вход демодулятора 2 и на вход делителя 26 частоты эадатчива 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.2 в) где Ч Т =К-, (2)25 где К- коэффициент деления, задаваемый формирователем 31Прямоугольные импульсы, поступающие через второй вход демодулятора 2 на управляющий вход ключа 20, отврывают его в интервалы времени, соответствующие, например, положительным полуволнам входного АМ сигнала. Ниэвочастотная фильтрация сигнала, образующегося на выходе ключа 20, и выделение иэ него огибающей частоты Г завлючаются в его двукратном интегрировании на каждом периоде дисвретиэации Т интеграторами 22 и 23 и напряФкения 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 щее огибающую входного АМ сигнала и постоянную составляющую, пропорциональную уровню несущей (фиг.2 г) С = пТ,В результате на выходе синхронного выпрямителя 4 образуется сигнал (фиг.2 ж)О (С)= НК,К,К аН созй с 1 (7) причем О (с)гО при ср=О; О (с) с 0 при = Т.Напряжение (7) поступает на первые входы вомпараторов 6 и 8, а напряжение (3) - на первый вход вомпаратора 7. Напряжения (3) и (7) сравниваются с выходным напряжением О 4(С) и О 4 (й) генератора 5 пилообразного напряжения.На выходе вомпаратора 7, компаратора 8 (при О (й)0) или вомпаратора 6 (при О (С) с 0) образуются прямоугольные импульсы, длительность которых соответствует временным интервалам, когда мгновенные значения О,(с)=К,К,(па з па с+Ч), (3)50 где К- коэффициент передачи трактавход ключа 20 - выход интегратора 23.Одновременно с низкочастотной фильтрацией на выходе интегратора 22 образуется первая производная сигнала (3) (фиг.2 д) О(с)=К,К,К,М соз Л(4) где К - коэффициент передачи трактаФвход 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 Х. При этом переходные процессы заванчиваются через два периода дисвретизации.Напряжение (4) через усилитель- ограничитель 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.2 е): где п = 1, 2, 3,1вВ то же время напряжение (4) поступает на сигнальный вход синхронного выпрямителя 4, на управляющий вход которого подается опорное напря- жение О оп(С) = Ч поз(й й +д). (6)М = +2 К,К К и),(ГТ )М,(12) Мэталоннойчерез ключ 40 17 ИЛИ за Оу 5(ЕТд)М =2 К(=1 50 5 137061треугольного напряжения Од илиОд больше Оили О +(фиг.2 э,и)соответственно.Длительность импульсов на выходекомпаратора 7 изменяется по закону,- а, (1+и) з 1 п й ), (8)а на выходах компаратора 6 (приОО) и компаратора 8 (приО, т О) - по закону 101сш созй (9)В выражениях (8) и (9) Т Ч15К,К;(10)Од(11) где Т - период треугольного напряжения О ; 20О д - амплитуда треугольного напря жения О д .Импульсы ( ,и ,в интервале времени , определяемом выражением (5), открывают ключи 1 О и 11 25 (при О0) и ключ 9 (при О0) .Если выбрать =Т то количество периодов треугольного напряжения, укладывающихся в период огибающей Ю равно (ГТ ) . Тогда количество импульсов М, эталонной частоты Г поступающих через ключ 10 на счетчик 13 эа время , равно Количество импульсов частоты Г поступивших 9 или ключ 11 и элемент время , равно ПриТ выражения (12) и (13)1с учетом (8) и (9) соответственноприводятся к виду: к,(,с (с) дтк, к,-П - , ц)тЦ Т (пЧГ,к,-2(, 1 (.(с)ыс:2 к,к,к, и - кд (15) где К- коэффициент формы огибающей,Таким образом, код М зафиксированный счетчиком 13, пропорционален 8 6постоянной составляющей )7 напряжения (3), а код Мк, зафиксированный счет" чиком 14, пропорционален средневыпрямленному значению тЧ огибающей.Коды М, и Мвводятся в арифметический блок 18 соответственно через его первый и второй входы, а на третий его вход поступает единичный либо нулевой уровень выходного напря; жения Р 5-триггера 15, определяемый полярностью сформированного синхронным выпрямителем 4 напряжения (7) и несущий. информацию о соотношении фаэ огибающей входного АМ сигнала и опорного напряжения. В результате деления (15) на (14) с учетом уровня напряжения на выходе Р 5-триггера на выходе арифметического блока 18 формируется код, пропорциональный коэффициенту модуляции входного АМ сиг" нала: где К - коэффициент пропорциональ 5ности.М 0 при ( 0; Мп) к 0 при)(,(Таким образом, время преобразования предлагаемого устройства не пре" вьппает периода огибающей входного АМ сигнала, что дает возможность производить измерение параметров сигналов, ограниченных по длительностиФормула 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 Составитель В Техред М.Дидьп нтохин Редактор А. Ога Коррек Мус Заказ 47/47 Тираж 772 ВНИИПИ Государственног по делам иэобретени 13035, Москва, Ж, РаушПодписное тета СССР и открытий кая наб., д. роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проек лонной частоты, выход второго ключа подключен к входу счетчика, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и рас 5 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, Й 5-триггер, инвертор и элемент ИЛИ, при этом первый вход задатчнка режима измерения подключен к выходу формирователя 15 управляющего напряжения, второй входк первому выходу синхронного демодулятора, первый выход задатчика режима измерения - к третьему входу синхронного демодулятора, второй выход - к 20 третьим входам первого и второго ключей и первому входу третьего ключа, вторым входом соединенного с выходом генератора эталонной частоты, второйвыход синхронного демодулятора подключен к второму входу второго компаратора, выход синхронного выпрямителяогибающей - к вторым входам первогои третьего компараторов, к первомувходу Й 5-триггера и через инверторк его второму входу, выход первогосчетчика соединен с первым входомарифметического блока, выход первогоключа - с первым входом элемента ИЛИ,вторым входом подключенного к выходутретьего ключа, третий вход которогоподключен к выходу третьего компаратора, а выход элемента ИЛИ - с входом второго счетчика, выходом соединенного с вторым входом арифметичес"кого блока, выход К 5-триггера подключен к третьему входу арифметического блока, а второй вход третьегокомпаратора - к второму выходу генератора треугольного напряжения.