Синхронный демодулятор

(50 4 Н 03 Р 3/18 ВСГгЕюще ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Омский политехнический институт(57) Изобретение относится к радиотехнике и обеспечивает Увеличениединамического диапазона в сторонубольших сигналов. Синхронный демодулятор содержит блок выборки-хранения(БВХ) 1, ключи 2, 4, алгебраическийсумматор (АС) 3, блок 5 формированиястроб-импульсов, инвертор 6, коммутатор 7 и фильтр 8 нижних частот. Блок5 состоит из узкополосного фильтра9, фазовращателя 10, компараторов 11, 14, формирователя импульса записи 12, источника опорного напряжения 13, Р-триггеров 15,16. Инвертор6 и коммутатор 7 осуществляют двухполупериодное синхронное детектирование входного АМ-сигнала. БВХ 1фиксирует напряжение, пропорциональ ное амплитуде АМ-сигнала. Если вход"ной АМ-сигнал не подвергается ограничению, то замкнут только клк)ч 4и напряжение с коммутатора 7 поступает на АС 3 и далее на фильтр 8,выделяющий модулирующий сигнал. Есливходной сигнал подвергается безынерционному симметричному ограничениюв предыдущих каскадах, то по сигналублока 5 замыкается только ключ 2и на АС 3 поступает сигнал с БВХ 1.АС 3 имеет разные коэф. передачина входах, что обеспечивает постоянство коэф. передачи синхронногодемодулятора при изменении его режима работы. 1 ил.1381684 Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для демодуляции амплитудно-модулированных сигналов в радиопрцемцых и радиоизмерительных устройствах.Цель изобретения - увеличение динамического диапазоца в сторону больших сигналов.На чертеже представлена фуцкпио нальная электрическая схема предлагаемого синхронного демодулятора.Сицхроццый демодулятор содержит блок вь 1 борки-храцеция 1, первый ключ 2, алгебраический сумматор 3, 15 второй ключ 4, блок формирования строб-импульсов 5, ицвертор 6, коммутатор 7, фильтр .нижних частот 8, узкополосный фильтр 9, Фазовращатель 10, первый компаратор 11, Формирова тель импульса записи 12, источник опорного напряжения 13, второй компаратор 14, первый Р-триггер 5 и источник парафазного цапряжеция,выполненный ца втором Э-триггере 16. 25Синхронный демодулятор работает следующим образом.Входной сигнал поступает на второй вход коммутатора 7 непосредственно, а на первый вход - через ицвер тор 6. Выходное напряжение инвертора 6 совпадает по абсолютному значению с входным, но противоположно ему по знаку. Поэтому на входах коммутатора 7 присутствуют одинаковые по амплитуде и противоположные по Фазе АМ-сигналы. Одновременно входцой сигнал поступает ца вход узкополосного фильтра 9, который благодаря узкой полосе пропускания выделяет 40 только гармоцическое колебание несущей частоты 5 , фазовый сдвиг, вносимый в это колебание узкополосным фильтром 9, с точностью до 2 Т компенсируется Фазовращателем 10, 45 с выхода которого гармоническое колебание частоты Г , с точностью до 2 Т совпадающее по Фазе с демодулируемым сигналом, поступает на перВый Вход перВОго компаратора 11, На 50 выходе компаратора 11 присутствует уровень "1", если входной сигнал положителен, и уровень "0", если сигнал отрицателен, причем Фронты и срезы выходного напряжения первого компаратора 11 соответствуют моментам перехода входного сигнала через нуль. Это напряжение подается на управляющий вход коммутатора 7, При 1 11наличии 1 ц а управляющем входе к оммутатора 7 и а е г о выход с второго входа и р О ходит положительная полув олн а АМ- си г и ал а . При наличии "Г) " н а у ир авляющем входе коммутатора 7 н а е г о выход с первого входа поступает напряжение положительной полярности , и олу ч е ц но е путем инверсии о т риц ател ьи о й и олу вол ны сигнала в и н в е р т ор е 6 . В результате осуществляется д в ухполу и е ри од ц о е си ц хро ц ц о е де те к тиров ание АМ- си г н ала . Полученное н ап р яжение поступает на входы второго ключ а 4 и блока 1 выб о р к и -хр а не ния . На управляющий вход блока 1 выбо рки-хр а- и е ция подаются с т р о бирующие импул ьсы длительностьюС , которые фо рм иро в а тел ь 1 2 импульса записи выра батын а ет по каждому фронту и срезу выходного напряжения первого к омпар а то р а 1. Бло к 1выбо рки- хра не ния в т еч е цие времени Дпосле момента очередного перехода демодули руемо г о сигнала через нуль отслеживает выходн ое ц апр яже ние коммутатора 7 ( режим слежения) . По окончании с тробирующего импульса на управляющем входе блока 1 выборки-хранения этот блок переводится в режим хРанения , при этом н а е го выходе сохраняется м г нов е н и о е значение выходн о го напряжения коммутатора 7 , соответствующее моменту окончания с т р о бирующе г о импульс а . В ели чи ц а Ьвыбирается такой , ч то э а э т о время даже и ри мак симал ьц о в о э можн ой амплитуде сигнала е г о абсолютное значение еще не достигает уровня ограничения . Т ак к ак б е зын е рцио ц но е ограничение никак н е с к азы в а ет с я ца форме сигнала на и н те рв але слежения Ь 1 с , то напряжение , фиксируемое н а выходе блока 1 выборки- хранения в момент С окончания с т р о бирующе г о импульса, равно( Г ) =Ч ( ь ) в 1 и 271 д Т , , где Ч ( ь ) - амплитуда демодулир уем о го сигнала в момент времениПоскольку в елич и и а з 1 п 2 ТГо представляет собой константу, то на выходе блока 1 выборки-хранения присутствует напряжение, пропорциональное амплитуде АМ-сигнала.Если входной АМ-сигнал не подвержен ограничению,то второй ключ 4 замкнут, а первый ключ 2 разомкнут и напряжение с выхода коммутатора 7 поступает на второй вход алгебраического сумматора 3, ца первом входе которогонапряжение отсутствует. Коэффициент передачи сумматора 3 по второму входу равен К. С выхода алгебраического сумматора 3 напряжение подает 5 ся на выход синхронного демодулятора через фильтр 8 нижних частот, который выделяет модулирующий сигнал и имеет частоту среза, равную верхней частоте этого сигнала. 10Если входной АМ-сигнал подвергается безынерционному симметричному ограничению, то второй ключ 4 размыкается,а первый ключ 2 замыкается и сигнал с выхода блока 1 выборки хранения поступает на первый вход сумматора 3, на втором входе которого сигнал отсутствует. Коэффициент передачи по первому входу алгебраического сумматора 3 равен К . Так 20 как зафиксированное в блоке 1 выборки-хранения напряжение пропорционально амплитуде входного АМ-сигнала, на выходе Фильтра 8 нижних частот и в этом случае выделяется модулиру ющий сигнал, причем безынерционное ограничение исходного сигнала не влияет на Форму выходного напряжения демодулятора, Лля того, чтобы коэффициент передачи синхронного демодуля тора не изменялся при переходе иэ режима работы с неограниченным сигналом в режим работы с ограниченным сигналом, необходимо, чтобы среднее значение напряжения на выходе сумматора 3 за интервал времени между двумя переходами сигнала через нуль оставалось неизменным в обоих режимах. Определяя среднее значение как площадь колебания за половину перио 40 да несущей частоты 2 , можно получитьК 1и О с о с 45где К, - коэффициент передачи алгебраического сумматора 3 по первому входу;К - коэффициент передачи алгебраического сумматора 3 по второму входу;Г - несущая частота.Приведенная Формула позволяет,выб-, рав значение К определять значениеЯ 1 55 К, в каждом конкретном случае.Описанный режим работы ключей 2 и 4 обеспечивается следующим образом.Напряжение с выхода коммутатора 7 поступает на второй вход второгокомпаратора 14, на первый вход которого с выхода источника опорногонапряжения 13 подается постоянноеположительное напряжение П . ЗнапоЕчение Чвыбирается несколькоменьше (на О, 1 - 0,2 В) уровня ограничения входного АМ-сигнала,Если амплитуда входного сигналаменьше порогового напряжения ЦПОР 1т.е. сигнал не был бграничен в предшествующих демодулятору каскадах,то на выходе второго компаратора 14постоянно присутствует 0". В первом 15 и втором 16 0-триггерах запив нсана 1 . При этом после каждого перехода входного АМ-сигнала черезнуль передним Фронтом импульса,поступающего с выхода Формирователя 12импульса записи на тактовые входыобоих Р-триггеров, повторяется запись11 11 в об а В-три ггер а . В результатен а управляющий вход второго ключа4 с прямого выхода второго Р- три г гера 1 6 подается " 1 " , а н а управляющийвход первого ключа 2 с инверсноговыхода этого же триггера - " О " , вт оро й ключ 4 замкнут, а первый ключ 2разомкнут ,Если амплитуда входного сигналаувеличилась и превысила Бпр , т ов середине каждого временного интервала между двумя соседними переходами сигнала через нуль н а выходе в торого компара т ора 1 4 появляется н ап 1 нряжение 1 , которое устанавливаетпервый 0-триггер 15 в состояниеи нО . Передним Фронтом очередного импульса, поступающего на тактовыевходы Р-триггеров, "О" передаетсяво второй Р-триггер 16, а в первыйР-триггер 15 записывается "1".Приэтом на очередном полупериоде АМсигнала второй ключ 4 разомкнут,апервый ключ 2 замкнутТакое состояние второго Р-триггера 16 сохраняется в течение всего времени ограничения.Таким образом, если уровень входного сигнала невелик и, следовательно, он не ограничивается в выходныхкаскадах усилителя промежуточнойчастоты, то выпрямленное напряжениевходного сигнала с выхода коммутатора 7 через второй ключ 4 поступаетна алгебраический сумматор 3 и фильтрнижних частот 8. В тех случаях,когда входной сигнал ограничивается,1381684 30 во демодуляции1 Таким образом, предлагаемый синхронный демодулятор позволяет уст-, ранить последствия безынерционного симметричного о"рацичения, которое является основным видом нелинейных искажений в выходных каскадах усилителя промежуточной частоты, ограничивающим динамический диапазон приемного тракта. Дополнительным достоинством предлагаемого синхронного демодулятора является стабильность его характеристик, которая объясняется тем,что большинство его элементов работает в ключевом режиме,40 45 50 Формула изобретения Синхронный демодулятор, содержащий последовательно соединенные блок выборки-хранения, первый ключ и алгебраический сумматор, а также второй ключ, выход которого соединен с вторым входом алгебраического сум 55 его выпрямленное напряжение с выхода коммутатора 7 проходит через первый ключ 2 на алгебраический сумматор 3 и фильтр нижних частот 8 только пос 5 ле обработки н блоке 1 выборки-хранения,в котором Аиксируется напряжение, пропорциональное амплитуде неограниченного входного сигнала. В результате в предлагаемом сицхрон ном демодуляторе АМ-сигналов устраняются последействия безынерционного симметричного ограничения сигналов в выходных каскадах усилителя промежуточной частоты, предшествующего демодулятору, одновременно исключается влияние погрешностей блока 1 выборки-хранения ца точность демодуляции сигнала. Действительно, при малых уровнях входного сигнала, когда 20 прямое прохождение стробирующих импульсов с управляющего входа ца выход блока 1 выборки-хранения существенно увеличивает его погрешность, этот блок отключен и не влияет на 25 качество демодуляции. Блок 1 используется лишь тогда, когда уровни входного сигнала настолько великц,что сигнал подвергается ограничению.При больших уровнях входного сигнала в блоке 1 выборки-хранения погрешность, обусловленная прямым прохождением стробирующих импульсов, становится пренебрежимо малой по сравнению с сигцалом и це снижает качест 35 матора, и блок Аормирования стробимпульсов, содержащий Аормировательимпульса записи, выход которого является первым выходом блока Аормировация строб-импульсов и подключен куправляющему входу блока выборкихранения, и источник параАазного напряжения, выходы которого являютсявторым и третьим выходами блока Аормирования строб-импульсов и подключены к управляющим входам первогои второго ключей соответственно,о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, сцелью увеличения динамического диапазона в сторону больших сигналов,введены фильтр нижних частот и последовательно соединенные инвертор икоммутатор, второй вход которого соединен с входом ицвертора,выход коммутатора соединен с объединеннымимежду собой входом блока выборки-хранения и входом второго ключа, выходалгебраического сумматора соединенс входом Аильтра нижних частот, выходкоторого является выходом синхронного демодулятора, при этом в блокАормирования строб-импульсов введеныпоследовательно соединенные узкополосный фильтр, фазовращатель,первыйкомпаратор,второй вход которогоподключен к общей шине,а выход подключен к входу Аормирователя импульса записи, последовательно соединенные источник опорного напряжения ивторой компаратор,первый Р-триггер,вход сброса которого соединен с выходом второго компаратора, информационный вход соединен с шиной логической единицы,а вход синхронизации -с выходом Аормирователя импульсазаписи, а формирователь парафазныхимпульсов выполнен на втором Л-триггере,информационный вход которогосоединен с выходом первого Р-триггера, вход синхронизации - с выходомформирователя импульса записи, прямой и инверсный выходы второго Лтриггера являются вторым и третьимвыходами блока Аормирования стробимпульсов, выход первого компаратораявляется дополнительным выходом блока формирования строб-импульсов иподключен к управляющему входу коммутатора вход узкополосного Аильтраи второй вход второго компаратораявляются соответственно первым и вторым входами блока Аормирования стробимпульсов и подключены к входу ин1381684 вход инвертора является входом синхронного демодулятора. вертора и к второму входу второгокомпаратора соответственно, причем Составитель В.Цветков Техред М. Ходанич Редактор О.Спесивых Корректор Л.Пилипенко Заказ 1193/54 Тирах 928 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 у Москва, Ж, Раушская наб., д. 45