Преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудно- модулированного сигнала
О П И С А Н К Е ()960667
ИЗОВРЕТЕН КЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву
Союз Советскик
Социапистичвскмя
Республик ($1)M. Кл. (22) Заявлено 12. 12. 80 (21) 3215171/18-21
G 01 R 29/06: с присоединением заявки М авеуалрстееняыя комнтет СССР но делам язобретеняя н открытяй (23) Приоритет.
Опубликовано 23 09 82. Бюллетень _#_a 35
Дата опубликования описания 25. 09. 82 (53) УДК 621. 317.
353(088.8) (72) Авторы изобретения
А.А. Горлач и Г.Е. Максимов (7l ) Заявитель
БИЬЛЫОТаЕЛ.(54) ПРЕОБРА308АТЕЛЬ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА модуляции Амплитудно-модулиРовАнного
СИГНАЛА .
Изобретение относится к области измерения параметров электрических сигналов, в частности, к измерению глубины модуляции амплитудно-модули- рованных сигналов, и может быть использовано, например в системах автоматического контроля и регулирования.
Известно устройство для измерения коэффициента модуляции, содержащее усилитель входного сигнала, усилитель несущей частоты, инвертор, два синхронных детектора, фильтры низкой частоты, дифференциальный усилитель, преобразователь напряжения в период и преобразователь напряжения во временной. интервал (1)., Недостатком этого устройства является низкое быстродействие, вследствие наличия фильтров низкой частоты.ао
Известен также преобразователь значения коэффициента модуляции в длительность импульсов, содержащий преобразователь напряжение-временной интервал, усилитель входного сигнала, выход которого соединен с сигналь" ными входами первого и второго синх- ронных детекторов и через формирова- . тель управляющего напряжения подключен к управляющему входу первого синхронного детектора и входу инвертора, выход которого соединен с управляющим входом второго смнпронного детектора, выходы синхронных детекторов подключены ко входам первого дифференциального усилителя, второй и третий дифференциальные усилители, выпрямитель и функциональный генератор. треугольного напряжения, причем один из входов второго дифференциального усилителя соединен с первым выходом первого синхронного детектора, а другой вход - со вторым выходом. первого синхронного детектора, выход второго дифференциального усилителя через функциональный генератор связан с первым входом преобразователя напряжение-временной интервал, 3 960667 ф первый и второй входы третьего диффе- напряжение-временной интервал, первый ренциального усилителя соединены с и второй входы третьего дифференципервым и вторым выходами выпрямите- ального усилителя соединены с первым. ля,-вход которого подключен к выходу и вторым выходами выпрямителя, вход первого. дифференциального усилителя, З которого подключен к выходу первого в выход третьего дифференциального дифференциального усилителя, а выход усилителя подключен ко второму входу третьего дифференциального усилителя преобразователя напряжение-временной подключен ко второму входу преобразоинтервал ) вал г 21. вателя напряжение-временной интервал
Однако возможность применения ука- 19 дополнительно введены второй преобра-. занного устройства в информационно" зователь напряжение-временной интеризмеритеяьных системах, работающих вал, .Регулятор эоны нечувствительс ДИ сигналами, ограничивается воз- ности, два компаратора, два ключа, растанием погрешности измерения зна" эталонный генератор, интегрирующий чений с уровнем шумов и помех. 1$ блок, à выпрямитель выполнен в виде
К оме того, при измерении парамет- синхронного выпрямителя, при этом роме т ра системы, преобразующего в значение управляющий вход синхронного выпрякоэффициента модуляции AN сигнала, мителя соединен с источником опорно-. необходимо иметь информацию о знаке, го напряжения, прямой выход второго измеряемого параметра. 20 дифференциального усилителя связан с первым входом регулятора зоны неЦелью изобретения является увечувствительности и с первым входом личение функциональных возможностей первого компаратора, à HHBepcHblM путем обеспечениЯ зависимости полЯР- со вторым входом регулятора зоны ности выходного напряжения от фазы И нечувствительности и первым входом огибающей входного АМ сигнала, а так- второго компаратора, выход регулятора же повышение помехоУстойчивости пу- зоны нечувствительности подключен к тем автоматического исключения из третьему входу третьего дифферендиапазона преобразования значений, циального усилителя, второй вход перкоэффициента модуляции, соизмеримых вого компаратора соединен с первым с уровнем шумов. выходом третьего дифференциального
Поставленная цель, достигается . усилителя, а второй вход второго комтем, что в преобразователь значения паратора - со вторым выходом третьекоэффициента модуляции амплитудно- го дифференциального усилителя и пермодулиро рованного сигнала содержащий вым входом второго преобразователя
35 преобразователь напряжение-временной напряжение-временной интервал, вторым интервал, усилитель входного сигна- входом связанного с инверсным выходом ла, выход которого соединен с сигналь- Функционального генератора треугольными входами riepeoro и второго синх- ного напряжения и выходом — с первым ронных д онных детекторов и через Формирова- управляющий входом первого ключа, 4в тель управляющего напряжения подклю- первый управляющий вход второго ключен к управляющему входу первого ча подключен к выходу первого преобрасинхронного детектора и входу инвер- зователя напряжение-временной интерто а выход которого соединен с уп- вал, вторые управляющие входы первоооравля авляющим входом второго синхронного ro и второго ключеи соединены, с т45 детектора, выходы синхронных детек- ветственно, с выходами первого и торов подключены ко входам первого второго компараторов, сигнальные дифференциального усилителя, второй входы ключей - с выходом эталонного и третий дифференциальные усилители генератора, а выходы первого и втовыпрямитель и функциональный генера- рого ключей - с прямым и инверсным тор треугольного напряжения, причем э входами интегрирующего блока, соотодин из входов второго дифференци- ветственно. ального усилителя соединен с первым Третий дифференциальный усилитель, выходом первого синхронного. детекто- выполнен трехкаскадным, при этом ра, а другой вход - со вторым выходо первый и второй входы усилителя перпервого синхронного детектора, выход >> coro каскада являются первым и втовторого дифференциального усилителя рым входами третьего дифференциально.чер з функциональный генератор связан ro .усилителя, первые входы. Усилис первым входом преобразователя телей второго и третьего каскадов
Фл"
960667
5 соединены между собой и с третьим входом третьего дифференциального усилителя, усилители второго и третьего каскадов вторыми входами соединены с выходом усилителя первого кас- % када, а выходами - с первым и вторым выходами третьего дифференциального усилителя.
На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит усилитель 1 входного сигнала, формирователь 2 управляющего напряжения, инвертор 3, синхронные детекторы 4 и 5, первый и второй дифференциальные усилители
6 и 7, синхронный выпрямитель 8, третий дифференциальный усилитель 9, функциональный генератор 10 треуголь ного напряжения,. первый и второй преобразователи 11 и 12 напряжение- 20 временной интервал, регулятор 13 эоны нечувствительности, первый и второй компараторы 14 и 15, первый и второй ключи 16 и 17, эталонный генератор 18, интегрирующий блок 19, И третий дифференциальный усилитель 9 .содержит усилители первой, второй и третьей ступени 20-22 соответственно.
Устройство работает следующим об-. разом. 3О
На вход усилителя 1 поступает AN напряжение вида
Чм (1+m sinQ.t) sin(st, (1) где V - амплитуда немодулированного несущего напряжения;
UU - угловая частота несущей;
0 - угловая частота огибающей;
m - коэффициент модуляции.
С первого выхода синхронного детектора 4 на один вход дифференциального усилителя 6 поступает сигнал, содержащий огибающую входного
AN сигнала и постоянную составляющую, определяемую уровнем несущей
И, (t)=KÄ(mV sinut V ), (2) где К - коэффициент передачи трак е
1 та вход устройСтва - выход синхронного детектора 4.
Со второго выхода синхронного детектора 4 на второй вход дифференциального усилителя 7 поступает сигнал
Ug (t)= К„в-Vm sinQt, (3)
Сигнал на выходе синхронного де1 тектора 5 имеет вид
Ор (t)=-ê, mV sin5tt, (4)
Р где К - коэффйциент передачи тракта.
Ъ вход устройства - выход синхронного детектора 5;
На прямом выходе дифференциального усилителя 6 выделяется постоянное напряжение, пропорциональное уровню несущей
V„=Uc (t) "Uð„(t)=К„K Ч, (5) где К - коэффициейт передачи диф ференциального усилителя 6.
Если обеспечить равенство
К,, =К =Кд, (6) то на выходе дифференциального усилителя 7 имеем
О,()=Н (t)-О (t)=2K К MVsinat,(Ц : где K - коэффицйент передачи диф-.
Д ференциального усилителя 7.
Напряжение (7) поступает на сиг" нальный вход синхронного выпрямителя 8, на управляющий вход которого подается опорный сигнал оп () =Чо s i n Qt t-ч), (8) где ч - фазовый сдвиг опорного сигнала по отношению к огибающей входного AN сигнала, который может принимать значения 0 или Г .
При этом на первом выходе синхронного выпрямителя 8 образуется напряжение „=+2К,К„ mCV„+u(t) l, (9) где K - коэффициент передачи выпрямителя 8;
U(t) - переменная составляющая выпрямленного напряжейия на втором выходе выпрямителя 9
При этом 1 70 при $ =0 и Ч <0 при 1 = К.
Напряжение (9) подается на первый вход дифференциального усилителя 9, а его переменная составляющая - на второй вход.
На выходе усилителя 20 первой ступени дифференциального усилителя 9 имеем @ = 2 К КьвЧд,. (10)
На первый вход регулятора 13 зоны ! нечувствительности подается напряжеwe (5), а на его второй вход " то же напряжение, но с противоположным знаком, полученное с инвертирующего выхода блока 6. В результате на первые входы усилителей второго и третьего каскадов 21 и 22 дифференциального усилителя 9 с выхода регулятора зоны нечувствительности поступает напряжение Чм =!К„К М„1, . (11) где К - коэффициент передачи регулятора зоны нечувствительности 13, регулируемый в пределах - Ьm„...,+hm, 7, 9606
Одновременно на первые входы усилителе" 21 и 22 поступает напряжение (10).
Если обеспечить равенство
К4КЗ" 2К4Я К, (12) 3 то при ?О на выходе усилителя 21 образуется напряжение
Ч К К Ч (п1+Апъ) у (13) а при <0 на выходе усилителя 22 имеем te
V " „К Ч„(гп+да) .. (14)
Функциональный генератор 10 формирует треугольное напряжение, амплитуда которого пропорциональна уп. равляющему напряжению (5), т.е.
Ч„=К, К К О, (15) где К - коэффицйент пропорциональВ
/ ности между амплитудой . треугольного напряжения и управляющим напряжением, 26
Форма напряжения на прямом выходе генератора 10 показана на фиг. 2а, а на инверсном выходе - на фиг. 2б.
Треугольное напряжение с прямого выхода генератора 10 поступает на ЗЗ первый вход преобразователя напряжение-временной интервал 11, а с инверсного - на первый вход преобразователя 12. с
Иа вторые входы преобразователей ©
11 и 12 подаются напряжения (13)и (14) . При Vg 70 прямоугольные импульсы напряжения, длительность которых пропорциональна значению коэффициента ® модуляции, образуются на выходе преобразователя 11 (фиг. 2в), а при
Vg <0 - на выходе преобразователя
12 (фиг. 2г). .. Напряжения (13) и (14) одновременно поступают на первые входы компараторов 14 и 15.
При этом на второй вход компарато" ра 14 поступает напряжение (5), а на второй вход компаратора 15 - то же напряжение, но с противоположным знаком.
Компаратор 14 формирует управляющее напряжение для ключа 16, а компаратор - для. ключа 17.
При этом переключение компараторов
14 и 15 происходит при условии К„К Ч„,(гпЫт ЪI QK
I где К -.коэффициент передачи по входу сигнала (5) °
Если обеспечить пороговое значение коэффициента модуляции
К,-m„, - (17) 67 8 то выражение (16), характеризующее условие формиробания импульсов на выходе ключа 16 (при Ч О) или ключа 17 (при V +0)
f имеет вид
m m ада. (18)
Результат измерения в предлагаемом устройстве может быть представлен в аналоговом, либо в цифровом виде. В первом случае в качестве эталонного генератора 18 должен использоваться источник постоянного напряжения. При этом на выходе интегрирующего блока 19 образуется напряжение,.среднее значение которого пропорционально значению коэффициента модуляции, причем номерность напряжения определяется фазовым соотношением между огибающей входного AM напряжения (1) и опорным сигналом (8}, При представлении результата измерения в цифровом виде в качестве эталонного генератора должен использоваться генератор импульсов эталонной частоты; а в качестве интегрирующего блока реверсивный двоично-десятичный счетчик, регистрирующий количество импульсов, пропорциональное значению коэффициента модуляции.
Формула изобретения
Преобразователь значения коэффициента модуляции амплитудно-модулированного сигнала, содержащий преобразователь напряжение-временной интервал, усилитель входного сигнала, выход которого соединен с сигнальными входами первого и второго синхронных детекторов и через формирователь управляющего напряжения подключен к управляющему входу первого синхронного детектора и входу инвертора, выход которого соединен с управляющим входом второго синхронного детектора, выходы синхронных детекторов подключены ко входам первого дифференциального усилителя, второй и третий дифференциальные усилители, выпрямитель и функциональный генератор треугольного напряжения, причем один из входов второго дифференциального усилителя соединен с первым выходом первого синхронного детектора, а другой вход - со вторым выходом первого синхронного детектора, выход второго дифференциального усилителя через функциональный генератор связан
9606 с .первым входом преобразователя напряжение-временной интервал, первый и второй входы третьего дифференциального усилителя соединены с первым и вторым выходами выпрямителя, 5 вход которого подключен к выходу первого дифференциального усилителя, а выход третьего дифференциального усилителя подключен ко второму входу преобразователя напряжение- времен- 1З ной интервал, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения функциональных возможностей и повышения помехоустойчивости, в него дополнительно введены, второй преобразо- 15 ватель напряжение-временной интервал, регулятор зоны нечувствительности, два компаратора> два ключа, эталонный генератор,-интегрирующий блок, а выпрямитель выполнен в виде сихрон- 26 ного выпрямителя, при этом управляющий вход синхронного выпрямителя соединен с источником опорного напряжения, прямой выход второго дифференциального усилителя связан с первым 25 входом регулятора эоны нечувствительности и с первым входом первого компаратора, а инверсный - со вторым входом регулятора зоны нечувствительности и первым входом. второго компа- щ ратора, выход регулятора эоны нечувствительности,подключен к третьему
67 10 входу третьего дифференциального усилителя, второй вход первого компаратора соединен с первым выходом третьего дифференциального усилителя, а второй вход второго компараторасо вторым выходом третьего дифференциального усилителя и первым входом второго преобразователя напряжение-временной интервал, вторым входом связанного с инверсным. выходом функционального генератора треугольного напряжения и выходом — с первым управ ляющим входом первого ключа, первый управляющий вход второго ключа подключен к выходу первого преобраэова1 теля напряжение-временной интервал, вторые управляющие входы первого и второго ключей соединены, соответственно, с выходами первого и второго компараторов, сигнальные входы ключей - с выходом эталонного генератора, а выходы .первого и второго ключей - с прямым и инверсным входами интегрирующего блока, соответственно.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
N 610296, кл. С 01 R 29/06, 1975.
2. Авторское свидетельство СССР и 746333, кл. G 01 к 29/06, 1977 (прототип).
960667
Составитель В. Стукан
Ре актор И. Николайч к ТехредК. Иыцьо Корректор Е. Рошко
Подписное филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Заказ 725 52 Тираж 717
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва Ж-35 Ра шская наб.!! !!
