Цифровой измеритель характеристик амплитудно-модулированных сигналов

,А.Нем СР04.8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство ССМ 652121, кл, 0 01 В 29/Об, 197Авторское свидетельство ССЬЬ 1592803, кл. 0 01 В 29/Об, 2 б 1674013 А(54) ЦИФРОВОЙ ИЗМРИСТИК АМПЛИТУДННЫХ СИГНАЛОВи- (57) Изобретение отностельной технике и мзовано для измереамплитудно-модулирналов. Цель изобреобласти применениясреднего значения,ского значения и ко ЕРИТЕЛЬ ХАРАКТЕ О-МОДУЛИРОВАН ится к радиоизмериожет быть испольия характеристик ова н н ых (АМ) сигения - расширение за счет измерения среднеквадратичеффициентов моду1674013 ляции АМ сигнала при несинусоидальной форме сигнала огибающей, Цель достигается тем, что в измеритель, содержащий входной блок 1, блок 2 управления, выпрямитель 3, преобразователь 4 напряжение частота, элемент И 5, счетчик 6 импульсов. элемент 7 задержки, микропроцессорный вычислитель 10 и блок 11 индикации, доИзобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено дляизмерения характеристик амплитудно- модулированных сигналов,Цель изобретения - расширение области применения путем измерения среднего 20значения,среднеквадратического значенияи коэффициентов модуляции амплитудномодулированного сигнала при несинусоидальной форме сигнала огибающей,На фиг.1 приведена блок-схема цифроваго измерителя; на фиг,2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.Цифровой измеритель характеристикамплитудно-модулированных сигналов(фиг.1) содержит входной блок 1, блок 2 управления, выпрямитель 3, преобразователь4 напряжение-частота, элемент И 5, счетчик6 импульсов, элемент 7 задержки, счетчик 8адреса, преобразователь 9 периода несущей в код, микропроцессорный вычислитель 10, блок 11 индикации,В состав блока 2 управления входят демодулятор 12, нуль-органы 13 и 14, триггеры15 - 18, реверсивный счетчик 19, элементы И20 - 22, формирователь 23 импульса и кнопка 4024 "Пуск",Преобразователь 9 периода несущей вкод выполнен на генераторе 25 образцовойчастоты, элементах И 26,27, счетчике 28периода, триггерах 29,30, 45Сущность предлагаемого изобретениясостоит в следующем,Исследуемый амплитудно-модулированный (АМ) сигнал записывают в видеО(е) = А(е)зп вс, (1) 50где А(т) - огибающая колебаний с периодомТог2 лв =-(- - круговая частота несущей;Т - период несущей.Из АМ сигнала формируют его модульО(е) =А(е) зпвт, (2)который преобразуют е пропорциональнуючастоту следования импульсов. полнительно ьведены счетчик 8 адреса и преобразователь 9 периода несущей в код, Кроме того, блок управления содержит демодулятор 12, два нуль-органа 13 и 14,.реверсивный счетчик 19, четыре триггера 15 - 18, три элемента И 20 - 22, формирователь 23 импульса и кнопку 24 "Пуск". 1 з.п,флы,2 ил,ф) = Кпкч /О(1) = КпнчА(е) /з и в с, (3) где Клинч - коэффициент преобразования напряжения в частоту,За каждые полпериода несущей - проТ 2 изводится интегрирование частоты ф), которое сводится к подсчету числа импульсов за время Т/2. Это количество импульсов в )-том полупериоде несущей определяется2выражением й =Х 1(С)й.оПосле подстановки соотношения (3) имеемЙ КпннТ(1)СЙ = КпннТ(С)ОСо оз)п в е б е.Учитывая, что в -том полупериоде несущей А(е) = А, получаемМ = Кпнч А з)пвебс = КпнчАо 2 Кпнч Т А(5)Коды М амплитуд несущей А определяют на всех 2 п полупериодах несущей за период огибающей Тог, где и = ., иТог записывают их в память. Затем по этим кодам вычисляют измеряемые величины. Алгоритм обработки кодов Й получаем из следующих соотношений; для среднего значения АМ сигнала Оср = - Х О(1)Й =у-,), А; (6)1 ВТ о и 1для среднеквадратического значения АМ сигналаи. т пнп",;тЕ - , ддля коэффициентов глубины модуляции вверх, вниз и среднеквадратического значения соответственно:Мр ---1 ООО 9, (8)ОсрИ - Р 9 - -"." - " 100%, (9) Мскз - 100%О(10)Осргде Омакс, Омин - максимальное и минимальное значения АМ сигнала, которые определяются максимальным и минимальным значениями амплитуд несущей Амакс и АминПодставляя в формулы (6) и (7) соотношение (5), получаемЬ2 п К т 1О -р 2 к, т р(=1Из выражений (11) и (12) видно, что зна.- чения Оср и О зависят от периода несущей. Для исключения этой зависимости получают код периода, например, с помощью преобразователя время-код, основанного на методе последовательного счета:йт = аТ 1 о, (13) где 1 о - образцовая частота, используемая для заполнения временного интервала, кратного периоду несущей,гп - численный коэффициент, задающий кратность измеряемого временного интервала и периоду несущей, в частности, в = 0,5; 1; 2; 3,.;Из соотношения (13) находим(=1ЖВ 1 о ЛВ (о Гдр КаР .9-( - , Кскз д -Ппнч 2 Пкоэффициенты пропорциональности при измерении среднего и средквадратического значений АМ сигналов соответственно. Выражения (8), (9), (10), (15), (16) положены в основу построения предлагаемого устройства,Цифровой измеритель работает следую 5 щим образом,Измеряемый АМ сигнал 0(т) (фиг.2 а) через входной блок 1 поступает на первыйвход блока 2 управления и через выпрямитель 3 на выход преобразователя 410 напряжение-частота, которым модуль на-.пряжения 0(т) с выхода выпрямителя 3(фиг,2 б) преобразуется в пропорциональную частоту следования импульсовф) согласно выражению (3). С выхода вы 15 прямителя 3 напряжение 0(с) подаетсятакже на второй вход блока 2 управления, аимпульсы переменной частоты ф) с выхода преобразователя 4 напряжение-частотапоступает на первый вход элемента 05,20 который в исходном состоянии закрыт повторому входу сигналом с первого выходаблока 2 управления.По первому входу блока 2 управленияАМ сигнал поступает на демодулятор 12,25 которым выделяется его огибающая(фиг,2 в). С выхода демодулятора 12 сигналогибающей подается на нуль-орган 13,предназначенный для формирования.коротких импульсов в моменты перехода выход 30 ного напряжения демодулятора 12 черезодноименные нулевые значения, например, из отрицательной области в положительную. С выхода нуль-органа 13 импульсыпоступают на один из входов элемента И 20,35 закрытый по другому входу потенциаломтриггера 15.По второму входу блока 2 управленияАМ сигнал подается на нуль-орган 14, которым осуществляется формирование корот 40 ких импульсов (фиг.2 г) в моменты времени1 ь = 1,2 п равенства нулю напряжения О(т)на выходе выпрямителя 3 (фиг.26), Выход-.ные импульсы нуль-органа 14 поступают наобъединенные входы элементов И 21,22, ко 45 торые закрыты по другим входам потенциалами триггеров 17 и 16 соответственно.Счетчик 6 импульсов, счетчик 8 адреса,реверсивный счетчик 19 в блоке 2 управления и счетчик 28 импульсов в преобразова 50 теле 9 периода несущей в код находятся внулевом состоянии,В преобразователе 9 периода несущейв код элемент И 26 открыт потенциаломтриггера 30, а элемент И 27 закрыт потенци 55 алом триггера 30.В режим измерений устройство переводят нажатием кнопки 24 "Пуск". В результате на выходе формирователя 23 образуетсяимпульс, поступающих по шине сброса наустановку функциональных узлов и элемен 1674013тов устройства в исходное состояние, указанное выше, и на единичный вход триггера 15, переключая его в единичное состояние.Потенциалом выхода триггера 15 открывается элемент И 20 и после этого первый же импульс с выхода нуль-органа 13 проходит на счетный вход триггера 16, устанавливая его в единичное состояние. Потенциалом с выхода триггера 16 открывается элемент И 22 и импульсы с выхода нуль-органа 14 (фиг,2 г) подаются на вход вычитания реверсивного счетчика 19, Второй импульс с выхода нуль-органа 13, поступающий через открытый элемент И 20 на счетный вход триггера 16, возвращает его в исходное состояние.Выходным синалом с выхода триггера 16 устанавливается по нулевому входу в исходное состояние триггер 15, закрывая тем самым элемент И 20, переводится по единичному входу в единичное состояние триггер 17, открывая при этом элемент И 21, прекращается прохождение импульсов с нуль-органа 14 на вход вычитания реверсивного счетчика 19,К этому моменту в реверсивном счетчике 19 записано число (2 - 2 и), где 1 - разрядность счетчика, Через открытый элемснт И 21 выходные импульсы нуль-органа 14 (фиг,2 д) поступают на единичныйвход триггера 18, на вход суммирования реверсивного счетчика 19 и по второму выходу блока 2 управления на выходы элемента 7 задержки, счетчика 8 адреса и преобразователя 9 периода несущей в код,Первый же импульс с выхода элемента И 21 в момент времени 0 устанавливаеттриггер 18 в единичное состояние и потенциалом последнего открывается элемент И 5 (к последующим импульсам с выхода нульоргана 14 триггер 18 нечувствителен, они только подтверждают его единичное состояние), С этого момента времени импульс,ы с выхода преобразователя 4 напряжение-частота поступают на счетчик 6 импульсов, вкотором они интегрируются (накапливаются) за каждый полпериода несущей, начиная с моментов времени а, 1 = 1,2 п,На фиг,2 е условно показан пакет:лмпульсов в 1-том полупериоде несущей а,Т,т + - ; число импульсов К в этом пакете определяется выражением (4). По окончании каждого полупериода несущей количество импульсов Мь получаемое в счетчике 6 импульсов, переносится в ОЗУ по первому информационному входу микропроцессорного вычислителя 10. Задание адресов ОЗУ, по которым последовательно записываются коды чисел Ц, осуществляется счетчиком 85 10 15 20 25 30 адреса, состояние которого изменяется от 1 до 2 и тем самым меняется код адреса на адресном входе микропроцессорного вычислителя 10. Запись кодов чисел й 1 производится по сигналу, поступающему с первого выхода элемента 7 задержки на вход стробирования записи микропроцессорного вычислителя 10, После этого, с некоторой задержкой, необходимой для выполнения операций ввода информации в ОЗУ, с второго выхода элемента 7 задержки подается. сигнал на установочный вход счетчика 6 импульсов, сбрасывая его в нулевое состояние и тем самым подготавливая к подсчету очередного пакета импульсов М,Аналогично операции определения числовых значений М 1 и их записи в ОЗУ микропроцессорного вычислителя 10 повторителя для всех 2 и полупериодов несущей за период огибающей, задание которых осуществляется реверсивным счетчиком 19, Так, после поступления на его вход суммирования 2 п импульсов с выхода открытого элемента И 21 он переполняется и на его выходе формируется потенциал. по которому возвращаются в исходное состояние триггеры 17,18 по их нулевым входам, закрывая элементы И 21,5 соответственно,Сигнал с выхода реверсивного счетчика 19 подается также по третьему выходу блока 2 управления на управляющий вход микропроцессорного вычислителя 10, переводя его в рабочее состояние, т.е. в режим вычисления измеряемых величин по соответствующим формулам, К этому моменту времени в счетчике 8 адреса будет записано число 2 п, а в преобразователе 9 периода несущей в код, точнее в его счетчике 28, - код периода йт.Образование кода периода несущей в преобразователе 9 осуществляется следующим образом, Первый импульс с выхода открытого элемента И 21, поступающий в момент времени т (фиг,2 б) по первому выходу блока 2 управления в преобразователь 9 периода несущей в код, проходит через открытый элемент И 26 на счетный вход триггера 29 и устанавливает его в единичное состояние, открывая элемент И 27, Через открытый элемент И 27 импульсы с генератора 25 образцовой частоты 1 о поступают на счетчик 28 периода, Вторым импульсом, поступающим по первому выходу блока 2 управления в момент времени т 2 через элемент И 26 на счетный вход триггера 29, последний возвращается в исходное состояние, закрывая элемент И 27, Кроме того, выходным сигналом с прямого выхода триггера 29 переключается по единичному5 10 15 20 30 35 40 45 50 входу триггер 30, закрывая элемент И 26, За время открытого состояния элемента И 27 на счетчик 28 периода с генератора 25 образцовой частоты поступает количество импульсов йт фиг,2 ж), пропорциональное периоду несущей согласно выражению (13).Таким образом, к моменту поступления по третьему выходу блока 2 управления сигнала на управляющий вход микропроцессорного вычислителя 10 в его ОЗУ записаны коды чисел Иь = 1,2 п; в счетчике 8 адреса - число 2 п, а в счетчике 28 периода преобразователя 9 - код М периода несущей,С приходом управляющего сигнала по пятому входу микропроцессорного вычислителя 10 он переходит в режим обработки вычислений.При этом с приходом тактирующего импульса последовательно такт за тактом из ПЗУ считываются коды команд, определяющие алгоритм вычислений и необходимые константы, Запись, хранение и счтывание промежуточных результатов осуществляется в ОЗУ.Формула изобретения 1. Цифровой измеритель характеристик амплитудно-модулированных сигналов, содержащий последовательно соединенные входной блок, выпрямитель и преобразователь напряжение-частота, а также элемент И, счетчик импульсов, микропроцессорный вычислитель с подключенным к его выходу блоком индикации, блок управления и элемент задержки, при этом первый вход блока управления соединен с выходом входного блока, а первый выход - с вторым входом элемента И, первый вход которого подключен к выходу преобразователя напряжение- частота, второй выход блока управления соединен с входом элемента задержки, первый выход которого подключен к установоч. ному входу счетчика импульсов, третий выход блока управления соединен с управляющим входом микропроцессорного вычислителя, первый информационный вход которого подключен к выходу счетчика импульсов, о т ли ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения за счет измерения среднего значения, средне-. квадратического значения и коэффициентов модуляции амплитудно-модулированного сигнала при несинусоидальной фооме огибающей, в него введены преобразователь периода несуций в код и счетчик адреса, входы которых обьединены между собой и соединены с вторым выходом блока упоавлония, второй вход которого подключен к выходу выпрямителя, выход преобрззователя периода несущей в код соединен с вторым информационным входом микропроцессооного вычислителя, подключенного своим адрссным входом к выходу счетчика адреса, а входом записи - к второму выходу элемента задержки.2. Измеритель по п,1, отличаю щийс я тем, что в блок управления, содержащий два нудь-органа, четыре триггера, два элемента И, последовательно соединенные кнопку "Пуск" и формирователь импульса,выход которого подключен к единичному входу первого триггера, соединенного выходом с вторым входом первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого нуль-органа, а выход - к счетному входу второго триггера, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера и первым входом второго элемента И, подключенного вторым входом к выходу второго нуль-органа, выход третьего элемента И соединен с вторым выходом блока управления и единичным входом четвертого триггера, выход которого подключен к первому выходу блока управления, дополнительно введены демодулятор и реверсивный счетчик, при этом демодулятор включен между первым входом блока управления и входом первого нуль-органа, вход второго нуль-органа соединен с вторым входом блока управления, а выход его подключен к второму входу третьего элемента И, первый вход которого соединен с выходом третьего триггера, подключенного своим единичным входом к выходу второго триггера и нулевым входом - к нулевому входу четвертого триггера, третьему выходу блока управления и выходу реверсивного счетчика, который входом вычитания подключен к выходу второго элемента И, а входом суммирования - к выходу третьего элемента И.оставитель Л.Стройковаехред М,Моргентал Коррек С.Черни Редактор С.Лиси каз 2917 Тираж 399 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж. Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101