SU1381684A1 - Синхронный демодул тор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике и обеспечивает увеличение динамического диапазона в сторону больших сигналов. Синхронный демоду- лйтор содержит блок выборки-хранени  (БВХ) 1, ключи 2, 4, алгебраический сумматор (АС) 3, блок 5 формировани  строб-импульсов, инве ртор 6, коммутатор 7 и фильтр 8 нижних частот.Блок 5 состоит из узкополосного фильтра 9, фазовращател  10, компараторов 11, 14, формировател  импульса записи 12, источника опорного напр жени  13, D-триггеров 15,16. Инвертор 6 и коммутатор 7 осуществл ют двух- полупериодное синхронное детектирование входного АМ-сигнала. БВХ 1 фиксирует напр жение, пропорциональ-. ное амплитуде АМ-сигнала. Если входной АМ-сигнал не подвергаетс  ограничению , то замкнут только ключ 4 и напр жение с коммутатора 7 поступает на АС 3 и далее на фильтр 8, выдел ющий модулирующий сигнал.Если входной сигнал подвергаетс  безынерционному симметричному ограничению в предыдущих каскадах, то по сигналу блока 5 замыкаетс  только ключ 2 и на АС 3 поступает сигнал с БВХ 1. АС 3 имеет разные козф. передачи на входах, что обеспечивает посто нство коэф. передачи синхронного демодул тора при изменении его режима работы. 1 ил. (Л

Description

со

СХ)

05

СХ)

Изобретение относитс  к радиотехнике и может использоватьс  дл  демодул ции амплитудио-модулиропаиных сигналов в радиоприемных и радиоизмерительных устройствах.

Цель изобретени  - увеличение динамического диапазона в сторону больших сигналов.

На чертеже представлена функциональна  электрическа  схема предлагаемого синхронного демодул тора.

Синхронный демодул тор содержит блок выборки-хранени  1, первый ключ 2, алгебраический сумматор 3, второй ключ 4, блок формировани  строб-импульсов 5, инвертор 6, коммутатор 7, фильтр .нижних частот 8, узкополосный фильтр 9, фазовращател 10, первый компаратор 11, формирователь импульса записи 12, источник опорного напр жени  13, второй компаратор 14, первый D-триггер Т5 и источник парафазного напр жени ,выполненный на втором D-триггере 16.

Синхронный демодул тор работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на второй вход коммутатора 7 непосредствено , а на первый вход - через инвертор 6. Выходное напр жение инвертор 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 входной сигнал поступает на вход узкополосного фильтра 9, который благодар  узкой полосе пропускани  выдел ет только гармоническое колебание несущей частоты f . Фазовый сдвиг, вносимый в это колебание узкополос- ньм фильтром 9, с точностью до 2 |Г компенсируетс  фазовращател ем 10, с выхода которого гармоническое колебание частоты f , с точностью до 21Г совпадающее по фазе с демоду лируемым сигналом, поступает на первый вход первого компаратора 11, На выходе компаратора 11 присутствует уровень 1, если входной сигнал положителен, и уровень О, если сигнал отрицателен, причем фронты и срезы выходного напр жени  первог компаратора 11 соответствуют моментам перехода входного сигнала через нуль. Это напр жение подаетс  на управл ющий вход коммутатора 7. При

наличии 1 на управл ющем входе коммутатора 7 на его выход с второго входа проходит положительна  полуволна АМ-сигнала. При наличии О на управл ющем входе коммутатора 7 на его выход с первого входа поступает напр жение положительной пол рности, полученное путем инверсии отрицательной полуволны сигнала в инверторе 6, В результате осуществл етс  двухпо- лупериодное синхронное детектирование АМ-сигнала. Полученное напр жение поступает на входы второго ключа 4 и блока 1 выборки-хранени .На управл ющий вход блока 1 выборки-хранени  подаютс  стробирующие импульсы длительностью At,, которые формирователь 12 импульса записи вырабатывает по каждому фронту и срезу выходного напр жени  первого компаратора 11.Блок 1 выборки-хранени  в

течение времени

ДС,

после момента

очередного перехода демодулируемого

сигнала через нуль отслеживает выходное напр жение коммутатора 7 (режим слежени ). По окончании стробирующе- го импульса-на управл ющем входе блока 1 выборки-хранени  этот блок

переводитс  в режим хранени , при этом на его выходе сохран етс  мгновенное значение выходного напр жени  коммутатора 7, соответствующее моменту окончани  стробирующего импульса . Величина ut выбираетс  такой, что за это врем  даже при максимально возможной амплитуде сигнала его абсолютное значение еще не достигает уровн  ограничени . Так как безынерционное ограничение никак не сказываетс  на форме сигнала на jiHTep- вале слежени  At, то напр жение, фиксируемое на выходе блока 1 выборки- хранени  в момент t окончани 

стробирующего импульса, равно U(c) V(t) sin 2Tfoutc, где V(t) - амплитуда демодулируемого сигнала в момент времени t.

Поскольку величина sin

представл ет собой константу, то на

выходе блока 1 выборки-хранени  присутствует напр жение, пропорциональное амплитуде АМ-сигнала.

Если входной АМ-сигнал не подвержен ограничению,то второй ключ 4 замкнут, первый ключ 2 разомкнут и напр жение с выхода коммутатора 7 поступает на второй вход алгебраического сумматора 3, на первом входе которого

напр жение отсутствует. Коэффициент передачи сумматора 3 по второму входу равен Kj. С выхода алгебраического сумматора 3 напр жение подает- с  на выход синхронного демодул тора через фильтр 8 нижних частот, который выдел ет модулирующий сигнал и имеет частоту среза, равную верхней частоте этого сигнала.

Если входной АМ-сигнал подвергаетс  безынерционному симметричному ограничению, то второй ключ 4 размыкаетс , а первый ключ 2 замыкаетс  и сигнал с выхода блока 1 выборки- хранени  поступает на первый вход сумматора 3, на втором входе которого сигнал отсутствует. Коэффициент передачи по первому входу алгебраического сумматора 3 равен К . Так как зафиксированное в блоке 1 выборки-хранени  напр жение пропорционально амплитуде входного АМ-сигнала, на выходе фильтра 8 нижних частот и в этом случае выдел етс  модулиру- ющий сигнал,причем- безынерционное ограничение исходного сигнала не вли ет на форму выходного напр жени  демодул тора. Дл  того,чтобы коэффициент передачи синхронного демодул - тора не измен лс  при переходе из режима работы с неограниченным сигналом в режим работы с ограниченны сигналом, необходимо,чтобы среднее значение напр жени  на выходе сумматора 3 за интервал времени между дву м  переходами сигнала через нуль оставалось неизменным в обоих режимах . Определ   среднее значение как площадь колебани  за половину периода несущей частоты f, можно получить

.

ut (1-fo/ t,)

где КI - коэффициент передачи алгебраического сумматора 3 по первому входу;

К - коэффициент передачи алгебраического сумматора 3 по второму входу; f - несуща  частота. Приведенна  формула позвол ет,выб pan значение К определ ть значение К, в каждом конкретном случае.

Описанный режим работы ключей 2 и 4 обеспечиваетс  следующим образом . Напр жение с выхода коммутатора

0 5 Q

0

5

7 поступает на второй вход второ о компаратора 14, на первый вход которого с выхода источника опорного напр жени  13 подаетс  посто нное положительное напр жение . Значение V пор выбираетс  несколько меньше (на 0,1 - 0,2 В) уровн  ограничени  входного АМ-сигнала.

Если амплитуда входного сигнала меньше порогового напр жени  U,, , т.е. сигнал не был «Ограничен в предшествующих демодул тору каскадах, то на выходе второго компаратора 14 посто нно присутствует О. В первом 15 и втором 16 D-триггерах записана 1. При этом после каждого перехода входного АМ-сигнала через нуль передним фронтом импульса,поступающего с выхода формировател  12 импульса записи на тактовые входы обоих D-триггеров, повтор етс  запись 1 в оба D-триггера. В результате на управл ющий вход второго ключа 4 с пр мого выхода второго D-триггера 16 подаетс  1, а на управл ющий вход первого ключа 2 с инверсного выхода этого же триггера - О,второй ключ 4 замкнут, а первый ключ 2 разомкнут.

Если амплитуда входного сигнала увеличилась и превысила , то в середине каждого временного интер-. вала между двум  соседними переходами сигнала через нуль на выходе второго компаратора 14 по вл етс  напр жение 1, которое устанавливает первый D-триггер 15 в состо ние О. Передним фронтом очередного импульса , поступающего на тактовые входы D-триггеров, О передаетс  во второй D-триггер 16, а в первый D-триггер 15 записываетс  Г .При этом на очередном полупериоде АМ- сигнала второй ключ 4 разомкнут,а первый ключ 2 замкнут. Такое состо ние второго D-триггера 16 сохран етс  в течение всего времени ограничени .

Таким образом, если уровень входного сигнала невелик и, следовательно , он не ограничиваетс  в выходных каскадах усилител  промежуточной частоты, то вьтр мленное напр жение входного сигнала с выхода коммутатора 7 через второй ключ 4 поступает на алгебраический сумматор 3 и фильтр нижних частот 8. В тех случа х, когда входной сигнал ограничиваетс .

его выпр мленное напр жение с коммутатора 7 проходит через первый ключ 2 на алгебраический сумматор 3 и фильтр нижних частот 8 только пос- ле обработки в блоке 1 выборки-хранени ,в котором фиксируетс  напр жение , пропорциональное амплитуде неограниченного входного сигнала. В результате в предлагаемом синхрон- ном демодул торе АМ-сигналов устран ютс  последействи  безынерционного симметричного ограничени  сигналов в выходных каскадах усилител  промежуточной частоты, предшествующего демодул тору, одновременно исключаетс  вли ние погрешностей блока 1 выборки-хранени  на точность демодул ции сигнала. Действительно, при малых уровн х входного сигнала,когда пр мое прохождение стробирующих импульсов с управл ющего входа на выход блока 1 выборки-хранени  существенно увеличивает его погрешность, этот блок отключен и не вли ет на качество демодул ции.Блок 1 используетс  лишь тогда, когда уровни входного сигнала настолько велики,что сигнал подвергаетс  ограничению.При больших уровн х входного сигнала в блоке 1 выборки-хранени  погрешность , обусловленна  пр мым прохождением стробирующих импульсов, становитс  пренебрежимо малой по сравнению с сигналом и не сшгжает качество демодул ции.

Таким образом, предлагаемый синхронный демодул тор позвол ет устранить последстви  безынерционного симметричного ограничени , которое  вл етс  основным видом нелинейных искажений в выходных каскадах усилител  промежуточной частоты, ограничивающим динамический диапазон приемного тракта. Дополнительным досто- инством предлагаемого синхронного демодул тора  вл етс  стабильность его характеристик, котора  объ сн етс  тем,что большинство его элементов работает в ключевом режиме.

Claims (1)

1. Формула изобретени

   Синхронный демодул тор, содержащий последовательно соединенные блок выборки-хранени ,первый ключ и алгебраический сумматор, а также второй ключ,выход которого соединен с вторым входом алгебраического сум 0 5 о

   5

   0 5 0

   матора, и блок формиротзани  строб- импульсов, содержащий формирователь импульса записи, выход которого  вл етс  первым выходом блока формировани  строб-импульсов и подключен к управл ющему входу блока выборки- хранени , и источник парафазного напр жени , выходы которого  вл ютс  вторым и третьим выходами блЪка формировани  строб-импульсов и подключены к управл ющим входам первого и второго ключей соответственно, отличающийс  тем,что, с целью увеличени  динамического диапазона в сторону больших сигналов, введены фильтр нижних частот и последовательно соединенные инвертор и коммутатор, второй вход которого соединен с входом инвертора,выход коммутатора соединен с объединенными между собой входом блока выборки-хранени  и входом второго ключа, выход алгебраического сумматора соединен с входом фильтра нижних частот,выход которого  вл етс  выходом синхронного демодул тора, при этом в блок формировани  строб-импульсов введены последовательно соединенные узкопо- лосньй фильтр, фазовращатель,первый компаратор,второй вход которого подключен к общей шине,а выход подключен к входу формировател  импульса записи, последовательно соединенные источник опорного напр жени  и второй компаратор,первый D-триггер, вход сброса которого соединен с выходом второго компаратора, информационный вход соединен с шиной логической единицы,а вход синхронизации - с выходом формировател  импульса записи, а формирователь парафазных импульсов выполнен на втором D-триг- гере,информационный вход которого соединен с выходом первого D-тригге- ра, вход cинxpqнизaции - с выходом формировател  импульса записи, пр мой и инверсный выходы второго D- триггера  вл ютс  вторым и третьим выходами блока формировани  строб- импульсов, выход первого компаратора  вл етс  дополнительным выходом блока формировани  строб-импульсов и подключен к управл ющему входу коммутатора , вход узкополосного фильтра и второй вход второго компаратора  вл ютс  соответственно первым и вторым входами блока формировани  строб- импульсов и подключены к входу ин7138168А8

   вертора и к второму входу второго вход инвертора  вл етс  входом син- компаратора соответственно, причем кронного демодул тора.