Тема 11. Частотные детекторы

Принцип действия и структурные схемы частотных детекторов

Частотным детектором (ЧД) называют устройство, служащее для получения напряжения, изменяющегося в соответствии с законом изменения частоты входного сигнала.

Рисунок 94 – Графики напряжений на входе и выходе ЧД

На входе детектора действует напряжения изменяющейся частоты (рис.94, а).

Если угловая частота сигнала на входе ЧД меняется, например, по закону (рис.94, б),

где - угловая частота несущего колебания,

- девиация угловой частоты входного сигнала,

- угловая модулирующая частота,

то напряжение на выходе ЧД должно меняться в соответствии с рис.94, в.

Поскольку спектр напряжения на выходе ЧД содержит частотные составляющие, которых не было в спектре входного сигнала, ЧД нельзя реализовать с помощью линейной цепи с постоянными параметрами, так как на ее выходе не могут возникать новые частотные составляющие.

Частотное детектирование осуществляется в устройствах, соединяющих в себе линейные и безынерционные нелинейные системы.

Принцип частотного детектирования состоит в преобразовании ЧМ-колебания в линейной системе в колебание с другим видом модуляции с последующим детектированием преобразованного колебания безынерционной нелинейной цепью.

ЧД показана на рис.95, а, амплитудный ограничитель служит для устранения паразитной амплитудной модуляции ЧМ-колебания.

Рисунок 95 – Общая структурная схема и характеристика детектирования однотактного ЧД

На рис.95, б дана характеристика детектирования однотактного ЧД , которая не заходит в область отрицательных значений .

Преобразовать ЧМ – колебание можно в следующие виды колебаний:

1) в амплитудно-частотно-модулированное (АЧМ) колебание, у которого амплитуда меняется в соответствии с изменением частоты колебания. Это преобразование можно осуществить в линейной цепи с реактивными параметрами, зависящими от частоты. После линейной цепи АЧМ-колебание детектируется АД;

2) в фазочастотное колебание с последующим фазовым детектированием;

3) в импульсы с переменной скважностью с последующим детектированием импульсным детектором, напряжение на выходе которого пропорционально длительности импульсов, и т.д.

Структурная схема балансного ЧД показана на рис.96, а, а его характеристика детектирования – на рис.96,б.

Устройство имеет два детектора преобразованного напряжения и цепь вычитания. Преимущества такого ЧД по сравнению с небалансным следующие:

1) характеристика детектирования более линейная, поскольку четные гармоники в балансной цепи компенсируются;

2) характеристика детектирования проходит через нуль, поэтому напряжение соответствует знаку отклонения звуковой частоты от несущего значения . Это дает возможность использовать балансные ЧД в цепях автоматической подстройки частоты (АПЧ).

Рисунок 96 – Структурная схема и характеристика детектирования балансного ЧД