SU1370618A1 - Преобразователь значени коэффициента модул ции амплитудно-модулированного сигнала в цифровой код - Google Patents

Description

fn)

СО

о

00

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  глубины модул ции амплитудно-модулированных (АМ) сигналов, огибающа  которых лежит в диапазоне низких и инфранизких частот .

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и расширение функциональ- ных возможностей преобразовател  путем обеспечени  установки времени измерени , кратного периоду огибающей входного AM сигнала.

На фиг. 1 приведена функциональ- на  схема преобразовател ; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Преобразователь содержит усилитель 1 входного сигнала, синхронный демодул тор 2 AM сигнала, формирователь 3 управл ющего напр жени , синхронный вьтр митель 4 огибающей AM сигнала , генератор 5 треугольного напр жени , период которого много меньше периода огибающей AM сигнала, первый 6, второй 7 и третий 8 компараторы, первый 9, второй 10 и третий 11 ключи , генератор 12 эталонной частоты, первый 13 и второй 14 счетчики, RS-триггер 15, инвертор 16, элемент ИЛИ 17, арифметический блок 18 и за- датчик 19 режима измерени , причем вход усилител  1  вл етс  входом AM сигнала Uj(t), а выход соединен с первым сигнальным входом синхронного демодул то{)а 2 и через формирователь 3 управл ющего напр жени  с его вторым (управл ющим) входом и первым входом задатчика 19 режима измерени  первый выход синхронного демодул то- ра 2 подключен к второму входу задатчика 19 режима измерени  и через синхронный выпр митель 4 огибающей AM сигнала к первым входам первого 6 и третьего 8 компараторов, к первому входу RS-триггера 15 и через инвертор 16 к его второму входу, второй выход синхронного демодул тора 2 соединен с первым входом второго компаратора 7, второй вход первого комла50

ратора 6 подключен к первому (инверсному ) выходу генератора 5 треугольного напр жени , а вторые входы компараторов 7 и 8 - к его второму (пр мому ) выходу, выходы компараторов с 6-8 соединены соответственно с первыми входами ключей 9-11, первый выход задатчика 19 режима измерени  соединен с третьим (управл ющим) входом.

Q

5

0 5 0 5 0

0

с

синхронного демодул тора 2, а второй выход - с вторыми входами ключей 9-11, третьими входами подключенных к выходу генератора 12 эталонной частоты, выход первого ключа соединен с первым входом элемента ИЛИ 17, вторым входом подключенного к выходу третьего ключа 11, а выходом - к входу второго счетчика 14, выход второго ключа 10 через первый счетчик соединен с первым входом арифметического блока 18, вторым входом подключенного к выходу второго счетчика 14, а третьим входом - к выходу RS-триггера 15.

Синхронный демодул тор 2 содержит (пример исполнени ) ключи 20 и 21, интеграторы 22 к 23, дифференциальный усилитель 24 и запоминающий блок 25, причем выход дифференциального усилител  24 через нормально разомкнутый ключ 21 и запоминающий блок 25 подключен к второму входу интегратора 22, при этом управл ющие входы ключей 20 и 21 соединены с вторьм и третьим (управл ющими) входами демодул тора 2.

Задатчик 19 режима.измерени  содержит (пример исполнени ) первый 26 и второй 27 делители частоты, первый

28и второй 29 дешифраторы, усилитель-ограничитель 30, формирователь

31кода периода дискретизации и формирователь 32 кода времени измерени , причем первый вход задатчика 19 режима измерени  через делитель 26 частоты и дешифратор 28 соединен с его первым выходом, при этом второй вход дешифратора 28 подключен к выходу формировател  31 кода периода дискретизации , а второй вход задатчика 19 режима измерени  через усилитель-ограничитель 30, делитель 27 частоты

и дешифратор 29 соединен с его вторым выходом, а второй вход дешифратора

29подключен к -выходу формировател 

32кода времени измерени .

Синхронный демодул тор 2 (фиг.1) представл ет собой интерполирующий фильтр, реализующий восстановление непрерьшной функции (огибающей AM сигнала) по ее дискретным отсчетам.

Устройство работает следующим образом .

На вход,усилител  1 подаетс  AM сигнала вида фиг.2а)

U6x(t)V(1+m sinQ t)sin LO t, (1)

где V - амплитуда немодулированноного несущего напр жени ; )rf - углова  частота несущей; )Р - углова  частота огибающей; ,

m - коэффициент модул ции. Напр жение K,Uj(t) поступает на сигнальный вход демодул тора 2 (К, - коэффициент передачи усилител  1).

На выходе формировател  3 образу- Q ютс  пр моугольные импульсы частотой f с фронтами, соответствующими моментам перехода через нуль напр жени  несущей частоты (фиг.26), поступающие на второй (управл ющий) вход демоду- (з л тора 2 и на вход делител  26 частоты задатчика 19.

В результате поразр дного сравнени  выходного сигнала делител  26 частоты с выходом формировател  31 на выходе 20 дещифратора 28 образуютс  пр моугольные импульсы, следующие с периодом (фиг.2в)

(2)

Т Kjj,

25

где К 2 - коэффициент делени , задаваемый формирователем 31.

Пр моугольные импульсы, поступающие через второй вход де1-1одул тора 2 на управл ющий вход ключа 20, откры- вают его в интервалы времени, соответствующие , например, положительным полуволнам входного AM сигнала. Низкочастотна  фильтраци  сигнала, образующегос  на выходе ключа 20, и вьще- ление из него огибающей частоты F, заключаютс  в его двукратном интегрировании на каждом периоде дискретизации Та интеграторами 22 к 23 к напр жени  обратной св зи, поступающего с выхода дифференциального усилител 

24через ключ 21 и запоминающий блок

25на второй вход интегратора 22.

В результате на выходе интегратора 23 образуетс  напр жение, содержащее огибающую входного AM сигнала и посто нную составл ющую, пропорциональную уровню несущей (фиг.2г):

Uj U) K,K(mV t+V) , (3)

где К - коэффициент передачи тракта вход ключа 20 - выход интегратора 23.

Одновременно с низкочастотной фильтрацией на выходе интегратора 22 образуетс  перва  производна  сигнала (3) (фиг.2д)

и, (t) K/,K4mV созП t.

(М

,

Q з

0 5

о Q

где К - коэффициент передачи тракта вход 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 раз превьщ1ающей верхнюю относительную частоту огибающей уровень высокочастотного шума дискретизации не превьппает 1%. При этом переходные процессы заканчиваютс  через два периода дискретизации .

Напр жение (4) через усилитель- ограничитель 30 и делитель 27 частоты поступает на первый вход дешифратора 29. В результате поразр дного сравнени  выходного сигнала делител  27 частоты с кодом формировател  32 на выходе дешифратора 29 образуютс  пр моугольные импульсы, длительность которых кратна периоду огибающей AM сигнала (например, фиг.2е):

t пТ, (5)

где п

1, 2, 3, 1

Т

Г

о Q

j

0

5

В то же врем  напр жение (4) поступает на сигнальный вход синхронного ВЕлпр мител  4, на управл ющий вход которого подаетс  опорное напр жение

и „„(t) J,r.os(fl t -i-v). (6)

В результате на выходе синхронного выпр мител  4 образуетс  сигнал (фиг.2ж)

U(t) K, со5Я t I, (7)

причем U(t)70 при U(t) 0 при v .

Напр жение (7) поступает на первые входы компараторов 6 и 8, а напр жение (3) - на первый вход компаратора 7. Напр жени  (З) и (7) сравниваютс  с выходным напр жением ) и и (t) генератора 5 пилообразного напр жени .

На выходе компаратора 7, компаратора 8 (при U4(t)- 0) или компаратора 6 (при U4(t) 0) образуютс  пр моугольные импульсы, длительность которых соответствует временным интервалам , когда мгновенные значени 

5137061

треугольного напр жени  Uj(t) или U)j(t) больше U,(t) или U+(t) (фиг.2э,и) соответственно.

Длительность импульсов на выходе компаратора 7 измен етс  по закону

{,(t)- 0 (Urn t) , (8)

а на выходах компаратора 6 (при

U4(t) : о) и компаратора 8 (при

U4U) 0) - по законуJO

г т созЛ t . (9) В выражени х (8) и (9)

и - амплитуда треугольного напр  и жени  и d(t).

№4пульсы ); (t) и . (t) В интер- вале времени t, определ емом выражением (5), открывают ключи 10 и 11 (при U4(t)7 о) и ключ 9 (при U4(t) 0).

Если выбрать , то количество периодов треугольного напр жени , укладывающихс  в период огибающей равно (РТд) Тогда количество импульсов N, эталонной частоты f, поступающих через ключ 10 на счетчик 13 за врем  t, равно

N, fo

(FT,)i 1

(12)

Количество импульсов частоты fд, поступивших 9 или ключ 11 и элемент врем  t, равно

0,5(FT,)N ,

2f.

i 1

При Tf Т д выражени  (12) и (13)

с учетом (8) и (9) соответственно привод тс  к виду:

N, f Jo,(t),K,

(I)

о

т/:

N, 2f, J t:(t),K,K,-.5,

0, /

где К - коэффициент формы огибающей. Таким образом, код N,, зафиксированный счетчиком 13, пропорционален

O

5

0

5

30 5

0

5

0

86

посто нной составл ющей V напр жени  (З), а код NJ, зафиксированный счетчиком 14, пропорционален средневы- пр мленному значению тМ огибающей.

Коды N, и N ввод тс  в арифметический блок 18 соответственно через его первый и второй входы, а на третий его вход поступает единичный либо нулевой уровень выходного напр ,- жени  RS-триггера 15, определ емый пол рностью сформированного синхронным выпр мителем 4 напр жени  (7) и несущий информацию о соотношении фаз огибающей входного AM сигнала и опорного напр жени . В результате делени  (15) на (14) с учетом уровн  напр жени  на вьпсоде RS-триггера на выходе арифметического блока 18 формируетс  код, пропорциональный коэффициенту модул ции входного AM сигнала:

N(m) ,

где Kj - коэффициент пропорциональности . N(m)7 О при N(m) ; О при

4 iT.

1

Таким образом, врем  преобразовани  предлагаемого устройства не превышает периода огибакицей входного AM сигнала, что дает возможность производить измерение параметров сигналов , ограниченных по длительности.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Преобразователь значени  коэффициента модул ции амплитудно-модули- рованного сигнала в цифровой код, содержащий усилитель входного сигнала , выходом соединенный с первым BXO-I дом синхронного демодул тора ампли- тудно-модулированного сигнала и через формирователь управл ющего напр жени  с вторым входом синхронного демодул тора , синхронный вьтр митель огибающей, первым входом соединенный с первым выходом синхронного демодул тора , а вторым входом - с источником опорного напр жени , генератор треугольного напр жени , 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 эталонной частоты, выход второго ключа подключен к входу счетчика, отличающийс  тем, что, с целью повьппени  быстродействи  и расширени  функциональных возможностей путем обеспечени  установки времени измерени , кратного периоду огибающей входного амплитудно-модулирован- ного сигнала, в него введены эадатчик режима измерени , третий ключ, второй счетчик, арифметический блок, RS-триггер , инвертор и элемент ИЛИ, при этом первый вход задатчика режима измерени  подключен к выходу формировател  управл ющего напр жени , второй вход - к первому выходу синхронного демодул тора , первый выход задатчика режима измерени  - к третьему входу синхрон- нога демодул тора, второй выход - к третьим входам первого и второго ключей и первому входу третьего ключа, вторым входом соединенного с выходом

   генератора эталонной частоты, второй выход синхронного демодул тора подключен к второму входу второго компаратора , вьпсод синхронного вьшр мител  огибающей - к вторым входам первого и третьего компараторов, к первому входу RS-триггера и через инвертор к его второму входу, вьпсод первого счетчика соединен с первым входом арифметического блока, выход первого ключа - с первым входом элемента ИЛИ, вторым входом подключенного к выходу третьего ключа, третий вход которого подключен к выходу третьего компаратора , а выход элемента ИЛИ - с входом второго счетчика, выходом соединенного с вторым входом арифметического блока, выход RS-триггера подключен к третьему входу арифметического блока, а второй вход третьего компаратора - к второму выходу генератора треугольного напр жени .

   1пг|ппппппппппппп

   raTVWMWeWe

   a,(t)

   A Д-т

   V

   finnnnnnnnnnn.f

   , V

   П П П П П П .f

   a,(t)