SU781714A1 - Устройство дл автоматического измерени глубины амплитудной модул ции - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУВИНН ИзобретвЕше относитс  к радиоэлек тронике и измерительной технике и предназначено дл  автоматического измерени  глубины модул ции синусоидапьных и импульсных амплитудно-модулированных сигналов. Известно устройство, позвол ющее измерить глубину амплитудной модул ции , содержащее последовательно соединенные аттенюатор, усилитель высокой частоты (УВЧ), детектор, фильтр низкой частоты (ФНЧ) и вычислительный блок с индикатором, причем выход детектора подключен ко второму входу вычислительного блока через последовательно соединенные логарифмическое звено и дифференцирующий усилитель. В этом устройстве при помощи детектора синусоидальный амплитудномодулированный сигнал преобразуетс  в амплитудно-модулированную последовательность синусоидальных однопол рных импульсов, и при помощи фильт ра нижних частот производитс  выделе ние низкочастотной части спектра импульсной последовательности. В резул тате на выходе фильтра действует пул сирующее напр жение, посто нна  составл юща  которого пропорциональна амплитуде несущей частоты, а амп.пиАМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ туда переменной составл ющей пропорциональна амплитуде огибающей модулированного колебани  l . Недостатком этого устройства  вл етс  узкий рабочий диапазон частот огибающей входного амплитудно-модулированного сигнала. Точность устройства снижаетс  при широком спектре частот огибающей и при спектре огибающей , сосредоточенном в области частот, близких к частоте 0,5 f (где fQ - частота несущей) . Это. обусловлено тем, что в этих случа х низкочастотна  составл юща  спектра и составл юща  спектра нижней боковой полосы при первой гармонике выходного сигнала детектора начинают перекрыватьс , и дл  разделени  этих составл ющих спектра требуетс  фильтр низкой частоты с малой прот женностью ската амплитудно-частотной характеристики при малых пульсаци х в полосе прозрачности. Построение фильтра с требуемыми параметрами характеристики дл  обеспечени  достаточной точности измерени  глубины амплитудной модул ции наталкиваетс  на значительные теоретические и практические трудности и в результате приводит к значительным аппаратурным затратам и сложности, настройки устройства. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  глубины морул ций импульсного сигнала, Оно позвол ет производить автоматическое измерение глубины амплитудной модУл  ции видеоимпульсов при любом периодическом законе модул ции. Устройств содержит входной блок, ко входу кото рого подключены первый вход блока коммутируемых пиковых детекторов и последовательно соединенные счетчики с дешифратором, выход дешифратора соединен со вторым входом блока коммутируемых пиковых детекторов, выход которого св зан с последовательно со единенными схемой сравнени  и индикатором . БЛОК автоматической регулировки усилени  включен между выходом схемы сравнени  и входом входного блока. В этом устройстве при помощи п пиковых детекторов пиковые значени  амплитуд п импульсов входной амплитуд но-модулированной последовательности преобразуютс  в величины посто нных напр жений и схемой сравнени  определ етс  наименьшее наибольшее Umax значени  амплитуд видеоимпульсов, т.. определ етс  наименьшее и наибольшее значени  оги бающей входного сигнала р . Недостатком этого устройства  вл  етс  низка  точность, котора  аце более снижаетс  при уменьшении длитель ности импульсов входного сигнала , т.е. при широком спектре входной амплитудно-импульсной последовательности . Это обусловлено тем, что требовани  точности и быстродействи , предъ вл емые к пиковым детекторам  вл ютс  противоречивыми..Диодный пиковый детектор имеет высокое быстр действие-, но небольшую точность при малой амплитуде входных импульсов. Пиковый детектор с усилителем в цепи обратной св зи имеет большую точность , но при этом снижаетс  быстродействие . Другой причиной снижени  точности  вл етс  различие в параметрах каналов , т.е. разница коэффициентов пере дачи и смещений нул  пиковых детек; торов. Дополнительную погрешность в процессе измерени  внос т шумы коммутйции при переключении входов детекторов в блоке коймутйруемых пиковых детекторов. Вторым недостатком  вл етс  знаЧИт1Е ЛЬное возрастание сложности устройства , т.е. увеличение аппаратуршах затрат, при измерении глубины мо дул ции сигнала, период огибающей которого Т, значительно больше периода l несущей. Это обусловлено тем что дл  обеспечени  нормальной работы устройства число пиковых детекторов должно быть не менее ,/C. Таким образом, при увеличении Тд или уменьшении с- число детекторов п долж- но быть пр мо пропорционально увеличено , а это приводит к значительным аппаратурным затратам. Цель изобретени  - упрощение устройства , увеличение точности и расирение диапазона рабочих частот измёр е№1Х сигналов. . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  автоматического измерени  глубины амплитудной модул -. ции.импульсных и синусоидальных процессов , содержащее счетчик и индикатор , введены компаратор напр жений, управл емый источник эталонного на- пр жени , автомат управлени  эталонным нап р жением, компаратор кодов, шифратор, формирователь, второй счетчик , селектор кодов, блок пам ти, вычислительный блок, блок управлени  и два логических ключа, причем первый вход компаратора напр жений объединен со входом формировател  и соединен со входом устройства, второй вход компаратора напр жений соединен с выходом источника управл емого эталонного напр жени , входы которого соединены с разр дными выходами автомата управлени  эталонным напр жением , с первым входом вычислительногЪ блока и входом блока пам ти,выход компаратора напр жений через первый логический ключ соединен со счётным входом первого счетчика, разр дные выходы которого соединены с первсЗй группой входов компаратора кодов, втора  группа входов которого соединена с выходами шифратора, а выход с информационным входом автомата управлени  эталонным напр жением , выход формировател  через второй логический ключ соединен со счетным входом Btoporo счетчика, выходы которого соединены со входами селектора кодов, а выход последнего соединен со вторым входом блока управлени , второй вход вычислительного блока соединен с выходом блока пам ти, а выход вычислительного блока с входом индикатора, выход автомата управлени  эталонным напр жением соединен с третьим входом блока управлени , а управл ющие входы логических ключей , входы сброса счетчиков, вход шифратора, вход сброса и тактовый вход автомата управлени  эталонным напр жением, вход управлени  вычислительным блоком и вход управлени  блоком пам ти соединены с соответствующими выходами блока управлейи . Первый вход которого соединен с це- . пью пуска устройства. На фиг. 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, по сн ющие работу устройства.

Устройство содержит компаратор 1 напр жений, источник 2 управл емого эталонного напр жени , автомат 3 управлени  эталонным напр жением, первый счетчик 4 импульсов, компаратор 5 кодов, шифратор 6, формирователь 7, второй счетчик 8, селектор 9 кодов , блок 10 пам ти, вычислительный блок 11, индикатор 12, логические ключи 13 и 14, и блок 15 управлени 

Первый вход компаратора 1 напр жений и вход формировател  7 соединены с источником исследуемого сигнала . Второй вход компаратора напр жений соединен с выходом управлйемого источника 2 эталонного напр жени - , в качестве которого может быть использован, например, преобразователь код-напр жение. Управление величиной эталонного напр жени  производитс  автоматом 3, в качестве которого может быть использован, например , автомат псэразр дного кодировани , реализующий алгоритм последовательного приближени .

Выход компаратора 1 напр жений через логический ключ 13 соединен со счетным входом счетчика 4 импульсов разр дные выходы которого соединены с первой группой входов компаратора 5 кодов. Втора  группа входов компаратора кодов соединена с выходами шифратора 6, а его выход с информационным входом автомата,3.

При помощи компаратора кодов производитс  сравнение кода числа N, хран щегос  в счетчике 4, с выходным кодом N шифратора б . На выходе компаратора кодов по вл етс  сигнал в том случае, если число N в счетчике 4 больше или равно числовому эквиваленту N кода шифратора, т.е. при . В противном случае, при N,- сигнал, отсутствует.

При помощи шифратора возйОЖнЬ формирование двух разных кодов в зависимости от того присутствует или бтсутствует на его входе сигнал 18.

С выхода формировател  7, в качесве которого могут быть использованы, например, усилитель-ограничи-тель, триггер Шмидта или любой детектор нул , входной сигнал подаетс  через логический ключ 14 на счетный вход счетчика В, разр дные выходы которог соединены со входами селектора 9 кодов .

Выход 19 селектора 9, в качестве кйтйрого может быть использован, например , неполный дешифратор, соединен со вторым входом блока 15 управлени . .

Первый вход вычислительного блока 11, в качестве которого может быть, использован, например, микропроцессо р вход блока; 10 пам ти, в качестве которого может быть использован регистр триггеров, соединены со входами управлени  источника 2 эталонного напр жени . Выход блока 10 пам ти соединен со вторым входом вычислительного блока, а выход последнего соеданён с йндйка орйм 12.

Первый вход блока 15 управлени  соединен с цепью пуска всего устрой:ства , третий вход с выходом 22 автомата 3 .

Цепь 17 сброса счетчиков, 16 включени  счетчиков, вход 18 шифратора, цепь 21 сброса и 20 тактировани  ав-.

0 томата 3, цепь 23 управлени  блоком пам ти и; цепь 24 запуска .вычислительного блока соединены со входами блока 15 управлени , в качестве которого используетс  микропрограммный

5 автомат.

При измерении глубины амплитудной модул ции устройством производитс  автоматическое измерение наименьше- . го значени  огибающей U амплитудно-модулированного сигнала,- его наи0 большего значени  ч вычисление коэффициента модул ции согласно выражению

Umax m-in

г ..I.. - I I ..,1 - - ,

mox Urn ri

(1)

Измерение глубины модул ции синусоидального сигнала и глубины модул ций последовательности видеоимпульD сов производитс  аналогично.

Рассмотрим работу устройства на примере измерени  глубины амплитудно .импульсной модул ции.

Входной амплитудно-модулированный сигнал x(t) (фиг.2а) подаетс  на вход

5 компаратора 1 напр жений, при помощи которого входные импульсы сравниваютс  по амплитуде с посто нным напр жением и источника 2 эталонного напр жени . На выходе компаратора по0  вл етс  импульс только в том случае, если амплитуда входного импульса пре.вышает эталонное напр жение U. Число импульсов, превысивших порог и, подсчитываетс  счетчиком 4.

5

При измерении U-tYn i устройством производитс  автоматический, подбор такого наибольшего значени  эталонного напр жени  U, при котором все импульсы входного амплитудно-модули0 рованного сигнала, по вивше:7ос  за некоторый промежуток времени Тд & Тд, по амплитуде будут больше U, . число срабатываний N компаратора 1 напр жений будет равно .3TO значение эталонного напр жени  U будет

5 равно и,а числовой эквивалент кода m-in на входе преобразовател  2 jкод-напр жение будет пропорционален

Аналогично при измерении таж

0 подбираетс  такое наибольшее значение эталонного напр жени  U , при котором за врем  Т, из всех п по вившихс  импульсов входного сигнала хот  бы один будет больше по амплитуде

5

апр жени  Uj, т.e. компаратбр сраотает не менее одного раза.

Интервал времени Тд задаетс  временем заполнени  п импульсами входй(рй

мплйтуд гю-Шдулиро ан атедьности счетчика 8, поступающей а его счетный вход йосле ограничени  и нормализации по амплитуде форироват .елем 7, ;- , .----;------

Подбор эталонных напр жений0 и и2 осуществл етсй За йескольКб таков длительностью Tjj. При этом управение величиной эталонного напр жени  и производитс  автоматом 3, jpeализyisoiUHM алгоритм последдва1;ельног6. приближени ...,, .. .; .. ;, : ,.,: .

Управление всем устройством в цеом производитс  ёлок ом 15 упраблени , которым в течение каждо1:о такта формируютс  сдвинутйге йо времени сигналы 17 сброса счетчиков 4 и 8(фиг.2д)

16включени  счетчиков (фиг.2е) и сигналы 20 опроса компаратора кодов

5(фиг,2ж). ,

В момент времени t подачи на устройс гво пуск (фиг.2г) ёлбком управлени  формируютс  сигналы, управл ющие процессом измерени  величины . По сигналу 18 шифратором

6формируетс  код числа на прот жении всех тактов измерени  Umln- сигнсшу 21 автомат Зустганавиваетс  в исходное состо ние, в результате на выходе преобразовател 

2 код-напр жение устанавливаетс  напр жение и, райное половине рабочего иапазона эталонного напр жени  О,SE

(фиг.2а) . . .;

В начале первого такта сигналом

17(фиг.2д) счетчики 4 и 8 ceiJicEiBaютс  в нулевое состо ние, после чего по сигналу 16 (фиг.2е) ключи 13 и 14 открываютс  и счетчик 4 начинает подсчитывать импульсы срабатываний (фиг.2в) компаратора I, а в счетчик

8 начинают поступать нормализованные по амплитуде импульсы входногр сигнала (фиг.26) . - :

В момент прихода п-го импульса и счётчик 8 на выходе селектора 9 кодов по вл етс  сигнал 19, поступанадий на блок управлени . В {результате бло-, ком управлени  ключи 13 и 14 закрываютс  и формируетс  сигнал 20 (фиг.2ж) опроса компаратора 5 кодов, so врем  действи  которого автс 1атом 3 вОСпри нимаетс  сигнал (фиг.2з) результата сравнени  числа срабатываний компаратора 1 за врем  Т с числом п. Если N п, то эталонное напр жение U на, следующем такте увеличиваетс  автоматом 3- на величину (1/4)Ер. Если , то уменьшаетс  на ту же величину (фиг.2а) .

После этого, на следующем такте, все процессы повтор ютс , т.е. в мо-. мент времени tj ТФиг.2д) формирУ1ВТС  сигнал сброса счетчиков 4 и 8, далЬ toe производитс  подсчет импульсов

8

срабатызвани  компаратора 1 и в зависимости от результата сравнени  ;числа срабатываний компаратора с числом п эталонное напр жение либо увеличиваетс  на (l/8)Ejj, либо уменьшаетс  на ТУ же величину.

Диаграмма а (фиг.2) по сн ет процесс последовательного приближени  величины и к величине Urnin конце последнего m-го такта эталонное напр жение становитс  равншу с абсолютной точностью (1/2)Е, автоматом формируетс  сигнал 22 окончани  подбора эталонного напр жени  и по команде 23 блока управлени  код Nml,,, действующий на управл ющем входе источника 2 эталонного напр жени  переписываетс  в блок 10 пам ти.

Измерение Umax ® подбор эталонного напр жени  Uy, равного Цт, производитс  таким же образом как и при измерении При этом на прот жений всех тактов тором б по сигналу 18 формируетс  код числа 1, с которьм сравниваетс  в конце каждогй такта число срабатываний N, кс ипара;тора 1. Если число срабатываНИИ , то, согласно алгоритму последовательного приближени , эталонное Напр жение в конце такта увеличиваетс , если , т.е. N О, то Напр жение уменьшаетс . В результате на .последнем т-ом такте эталонное нап э жение становитс  равньам Umqx точностью (1/2)Ед, т.е. устанавливаетс  максимальное эталонное напр жение , при котором за врем  по влени  п импульсов входного сигнала произойдет не менее одного срабатывани  компаратора 1.

Код числа , пропорционального тах поступает на первый вход вычислительного блока 11, на второй вход которого поступает код числа Wjnin блока 10 Пс1м ти. По команде 24 блока управлени  вычислительным блоком производитс  вычисление коэффициента амплитудной модул циисогласно выражению (1) и вывод информации об измеренной величине на индикатор 12. :

Увеличение точности в предЛагае- . мом устройстве достигаетс  тем, что сравнение п импульсов входной амплитудно-модулированной последовательности производитс  последовательно в одном канале при помощи ксмпаратора

1напр жений, включенного в цепь аналого-цифровой отриц1ательной обратной свйзи, замнкак аейс  через источник

2эталонного напр жени  и логические блоки. Этому также способ ствует тОт факт, что в процессе измерени 

в схеме не производитс  никаких пере наиболее отв.е.тственных аналоговых функциональных узлов.

В известном устройстве пр жзводитс  йредваритёльна  обработка входного сигнала, т.е. производитс  преобразование пиковых значений амплитуд импульсов в посто нное напр жение при помощи п отдельных пиковых детекторов, имеющих всегда различие в коэффициентах передачи и смещени х нул .

в известном устройстве осуществление коррекции индивидуальных погрешностей каналов приводит к большим затратам времени, и средств. Коррекцию погрешностей в предлагаемом устройстве , имеквдем один канал обработки , можно произвести с меньшими затратами .

Увеличение диапазона рабочих частот входных сигналов с одновременным , увеличением точности достигаетс  тем, что в предлагаемом устройстве применены интегральные компараторы напр жений, имеющие скорость отклика намного большую, чем скорость отклика пиковых детекторов./

Устранение врзврастани  сложности устройства, т.е. возрастани  аппаратурных затрат, при использовании устройства дл  измерени  глубины амплитудной модул ции сигналов с медленно мен ющейс  огибающей и быстро мен ющейс  несущей обусловлено тем, что в предлагаемом устройстве врем  анализа входного сигнала Tj, которое должно быть менее длительности периода модул ции Тд, (т.е. ), определ етс  разр дностью счетчиков 4 и 8 шифратора б. Причем максимальное врем  анализа Т использовнии , например, двоичных счетчиков св зано с их емкостью Кед. и разр дностью m следунвдими зависимост ми

,oxt()-1(),

где - период несущей.

При заданном значении Tjj число разр дов счетчиков и шифратора определ етс  выражением

2og(.

В известном устройстве заданное врем  анализа TQ& Тдд обеспечиваетс  определенным числом пиковых детекто ров. Причем число пиковых детекторов определ етс  (см.2) отношением

Отсюда видно, что увеличение времни анализа, например, в 2 раза в прелагаемом устройстве обеспечиваетс  добавлением в счетчики и дешифратор по одному разр ду. В известном устройстве при этом потребовалось бы увеличить число пиковых детекторов в 2 раза.

.. .Снижение аппаратурных затрат обусловлено и тем, что счетчики импульсов легко реализуютс  в виде больших интегральных схем, а пиковые детекторы и необходимые дл  их изготовлени  высокодобротные конденсаторы трудно выполнимы в виде интегральных схем.

Claims (2)

1. Авторское свидетельство СССР №347694, кл. G 01 R 29/06, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

«О №523367, кл. G 01 R 29/06, 1975.