Частотные детекторы

В частотных детекторах (ЧД) ЧМ-колебание преобразуется в колебение, модулированное по амплитуде, фазе, или в импульсно-модулированное колебание с последующим применением амплитудного, фазового или пикового детекторов.

ЧД с амплитудным преобразованием частотной модуляции.

Принцип действия таких ЧД основан на том, что при прохождении ЧМ колебания через дифференцирующую цепь выходное колебание приобретает дополнительную амплитудную модуляцию, причём закон изменения амплитуды полностью повторяет закон изменения частоты.

Пусть

.

Тогда на выходе дифференцирующей цепи с коэффициентом передачи К_ДИФ

Подав это напряжение на амплитудный детектор, получим на его выходе напряжение

пропорциональное изменению частоты.

Основные недостатки подобного ЧД проистекают от того, что изменение частоты при модуляции, как правило, намного меньше несущей частоты, по этому глубина амплитудной модуляции окажется не большой, и в продетектированном сигнале будет присутствовать значительная постоянная составляющая. Это происходит из-за того, что крутизна АЧХ в точке преобразования не велика.

В принципе, в качестве преобразующего элемента может служить не только дифференцирующая цепь, но и любое другое звено коэффициент передачи которого зависит от частоты. Например, колебательный контур. Точнее один из скатов его АЧХ, обладающий значительной крутизной.

Сначала схему нарисовать.

Два рабочих участка на скате АЧХ контура. Точка настройки КК не соответствует резонансу. Соответствует максимуму линейности участка.

В предположении линейности амплитудного детектора выпрямленное напряжение

Это уравнение описывает детекторную характеристику, которая по форме повторяет АЧХ резонансного усилителя. На скатах этой характеристики можно выбрать относительно линейные участки, пригодные для осуществления частотного детектирования. Крутизна детекторной характеристики в координатах U_-, x изменяется по закону

и имеет максимальное значение при расстройках x= ± 0.7.

Практически подобный простейший детектор применяется только в системах с узкополосной ЧМ, так как они не обеспечивают высокой линейности и крутизны детекторной характеристики.

Модуляция амплитуды сигнала осуществляется в контуре L_КC_К.

Балансные ЧД с двумя расстроенными контурами.

Сначала схему нарисовать.

Контуры ЧД настроены на частоты f₀₁ и f₀₂, расположенные симметрично по обе стороны от центральной частоты f₀ = f_С. Выпрямленные напряжения амплитудных детекторов, подсоединённых к контурам, включены встречно, и выходное напряжение образуется как разность выпрямленных напряжений.

Формирование детекторной характеристики.

Нарисовать АЧХ контуров и суммарную АЧХ. Всё объяснить.

Частотные детекторы с фазовым преобразованием частотной модуляции

В ЧД этого типа частотная модуляция преобразуется в фазовую и используется фазовый детектор для выделения модулирующей функции.

Принцип действия таких ЧД основан на том, что при прохождении ЧМ колебания через цепь, вносящую идеальную задержку, фазовый сдвиг выходного колебания, относительно входного, которое выполняет в данном случае роль опорного напряжения, повторяет закон изменения частоты.

В качестве цепи К(jw) может быть использован колебательный контур, ФЧХ которого в области малых расстроек весьма линейна.

В случае если начальный фазовый сдвиг цепи К(jw) не несущей частоте не равен 90⁰, то фазосдвигающая цепь может отсутствовать.

Борьба с ПАМ

При прохождении ЧМ сигнала через частотно зависимые цепи и активные усилительные элементы, в нём может появиться паразитная амплитудная модуляция, по тому же механизму, как и в ЧД с преобразованием ЧМ колебания в АМ. Наличие этой модуляции приведёт к появлению в выходном сигнале ЧД искажений. Поэтому перед тем как подать сигнал на вход ЧД, его обычно подвергают ограничению. Кроме того, существуют специальные виды ЧД с внутренним ограничением сигнала.

Дробный детектор.

Этот детектор, относится к типу ЧД с преобразованием частотной модуляции в фазовую. Благодаря наличию разнополярно включенных диодов осуществляется дополнительное компенсационное подавление ПАМ.

Сопротивления R_Н1 и R _Н2 выбирают равными. Постоянная времени С₀(R_Н1+R _Н2) выбирается настолько большой, чтобы детектор был инерционным для любого колебания ПАМ. То есть для ПАМ U₁+U₂ = const При изменении амплитуды входного напряжения.

Тоже для ПАМ можно представить

так как U₁+U₂ = const, а в отношении U₁/U₂ числитель и знаменатель изменяются одинаково, то и выходное напряжение от амплитудной модуляции зависеть практически не будет.

ЧД модуляционного типа. ЧД и ФД с преобразованеим к импульсным видам модуляции. Пусть сами.