65. Детектирование сигналов с ум. Детектирование чм-сигналов. Чд, использующие зависимость амплитуды от частоты.

При детектировании ЧМ-сигналов они предварительно преобразуются в колебания с неглубокой амплитудной модуляцией и затем детектируются амплитудным детектором. Подобное преобразование необходимо потому, что нелинейные элементы реагируют на изменение только амплитуды, а не частоты или фазы колебаний.

Частотные детекторы на принципе преобразования ЧМ-сигнала в АМ

Преобразовать ЧМ-колебание в сигнал с АМ возможно, если использовать резонансный усилитель, контур которого расстроен относительно средней частоты подаваемого колебания, при этом напряжение для средней частоты f₀ на выходе должно быть примерно в два раза меньше напряжения на резонансой частоте f_к контура (рисунок 4.16), таким, чтобы спектр ЧМ-сигнала не выходил за пределы линейного участка склона резонансной характеристики. В этом случае выходное напряжение усилителя окажется промодулированным по амплитуде (рисунок 4.15). Подав это напряжение на амплитудный детектор, получим на его выходе напряжение с частотой модулирующего сигнала. Недостаток такого метода детектирования – весьма ограниченный линейный участок на склоне резонансной кривой контура, что приводит к нелинейным искажениям. Для отсутствия искажений необходимо, чтобы в пределах линейного участка склона резонансной кривой лежали не только изменения частоты, но и все существенные по амплитуде составляющие спектра ЧМ-колебания.

66. Дискриминатор с расстроенными контурами.

Значительно лучшие результаты можно получить, если применить схему частотного детектора с расстроенными контурами (частотный дискриминатор), показанную на рисунке 4.17.

В этой схеме колебательные контуры С₄L₁ и C₅L₂ расстроены относительно средней частоты f₀ ЧМ-колебания на  f, как показано на рисунке 4.18.

Результирующая частотная характеристика (кривая 3) получается в результате вычитания резонансных кривых 1 и 2, сдвинутых относительно друг друга на f. Напряжение на выходе дискриминатора является разностью напряжений на колебательных контурах и определятся как

U₁–U₂ = Z₁I_к1–Z₂I_к2, (4.25)

где Z₁ и Z₂ – сопротивления колебательных контуров;

I_к1 и I_к2 – коллекторные токи транзисторов VT₁ и VT₂, протекающие через соответствующие резонансные контуры.

67. Чд, использующие зависимость фазового сдвига от частоты.Фазочастотный дискриминатор.

Частотные детекторы, использующие зависимость фазового сдвига от частоты, называемые фазочастотными дискриминаторами, строятся по схеме, показанной на рисунке 4.19.

Такой детектор содержит два колебательных контура L₁C₁ и L₂C₂, настроенных на одну частоту f₀. С помощью емкости связи С_св и катушки индуктивности L₃ напряжение первого контура прикладывается через среднюю точку индуктивности L₂ к обоим диодам VD₁ и VD₂. Таким образом, напряжение высокой частоты на каждом из диодов равно векторной сумме напряжений U₁ первого контура L₁C₁ и 0,5U₂ второго контура L₂C₂, сдвинутых на угол 90^о. На рисунке 4.20, а показана векторная диаграмма сложения этих двух напряжений на частоте f₀ в отсутствие модуляции. Напряжение на выходе U_вых будет равно U_вых =U_вых1–U_вых2= 0.

При отклонении частоты ЧМ-сигнала от резонансной f₀ на f в напряжении U₁ появляется дополнительный фазовый сдвиг, который будет определяться ФЧХ первого контура. Соответственно появляется фазовый сдвиг в токе второго контура и половинки векторного напряжения U₂ отклоняются, как показано на рисунке 4.20, б, в. В результате длины векторов U_вых1 и U_вых2 будут меняться в зависимости от изменения f. Тогда результирующее напряжение будет равно U_вых=U₁–U₂.

График зависимости U_вых=f(f) показан на рисунке 4.21 и называется детекторной характеристикой дискриминатора.

Максимальная линейность среднего участка характеристики получается при одинаковой добротности обоих контуров.

Педыскажающая цепь преобр-ет спектр модулир. Колебания, т.о., что Uвых цепи обратно пропорционально частоте входного сигнала.

Umвх(t) = Uμm∙cosw_mt -вход

Uвыхm(t) = =

Фазовый угол модулир-го колебания пропорционален:

Φ(t) = ω₀t+ Φ_msinΩ_mt. Φ_m=k (Um/ Ω_m )

K-коэфф-т пропорциональности.

w(t) = w₀+Um cosΩ_mt = w₀+Um k cos Ω_m(t).

АМ в ФМ, затем ФМ в ЧМ.

68. Фазочастотный ЧМ-детектор отношений. Квадратурный детектор.ЧД с ФАПЧ

В приемниках ЧМ колебаний наряду с фазо-частотным дискриминатором широко применяется детектор отношений (рис.2).

Рисунок 2 - Схема детектора отношений

Принцип работы аналогичен, только выпрямленное суммарное напряжение не может ме­няться быстро из-за наличия конденсатора большой емкости С (С = = 2—10 мкФ), включенного параллельно сопротивлениям нагрузки R1 и R₂.

Напряжение на выходе детектора отношений в два раза меньше выходного напряжения фазо-частотного дискриминатора. Однако поскольку в дискриминаторе не устраняется паразитная амплитудная модуляция, то перед ним приходится поме­щать амплитудный ограничитель.

Квадратурный детектор.

Структурлая схема квадратурного детек­тора показана на рис. 3.

Рисунок 3 – квадратурный детектор

Если емкость С2 взять очень малой (обыч­но С = 6,8пФ), то можно выполнить условия Х_с >> Zk — со­противление колебательного контура, равное при резонансе эквивалентному сопротивлению.

В этом случае ток через C2 сдвинут на 90 относительно напряжния U1, тогда и U2 также будет сдвинуто на 90. Отклонение частоты от резонансной приводит к тому, что U2 получает дополнительный фазовый сдвиг.

ЧМ детектор на основе ФАПЧ

Схема содержит перемножитель напряжения сигнала Uc(t) с Fc с частотой перестраемого гетеродина Uг(t) с Fг. При совпаде­нии частот сигнала и гетеродина на выходе фильтра нижних частот напряжение равно нулю. Отклонение частоты сигнала от частоты гетеродина создает между ними фазовый сдвиг и на выходе появляется напряжение, пропорциональное этому сдвигу.