4 курс - ППУ_2 / Доклады / Демодуляторы

В настоящее время в качестве амплитудных детекторов обычно используются синхронные детекторы. Основным узлом синхронного детектора является аналоговый умножитель (смеситель частот). Для того, чтобы умножитель осуществил перенос спектра сигнала промежуточной частоты на нулевую частоту (осуществил амплитудную демодуляцию сигнала), нужно на второй вход аналогового умножителя подать напряжение промежуточной частоты с фазой, совпадающей с фазой принимаемого сигнала.

Для выделения опорного сигнала в современных радиоприемных устройствах применяется усилитель-ограничитель. На выходе усилителя-ограничителя формируется сигнал промежуточной частоты с прямоугольной формой и постоянной амплитудой. Этот сигнал подается на один из входов умножителя сигналов. На второй вход умножителя сигналов подается неограниченный сигнал промежуточной частоты с амплитудной модуляцией. Его уровень поддерживается на постоянном уровне системой автоматической регулировки усиления (АРУ).

Рисунок 6. Структурная схема амплитудного детектора, выполненного на аналоговом умножителе сигналов

В этой схеме очень важно, чтобы сигнал, поступающий на один из входов умножителя, собранного на транзисторах имел постоянную амплитуду. Только в этом случае сигнал на выходе схемы будет пропорционален амплитуде входного сигнала.

Частотным детектором (ЧД) называется устройство, предназначенное для получения на выходе напряжения, изменяющегося в соответствии с законом изменения частоты входного сигнала.

Вчастотных детекторах частотно-модулированное колебание преобразуется в колебание, модулированное по амплитуде и фазе, либо в последовательность импульсов, модулированных по частоте, с дальнейшим применением амплитудного или фазового детектора и фильтра низкой частоты. При этом для воспроизведения формы модулирующего сообщения x(t) с наименьшими нелинейными искажениями детекторная характеристика должна быть линейной.

Ваналитической форме частотно-модулированный сигнал (ЧМсигнал) имеет вид НА ЛИСТЕ

где Uc – амплитуда входного сигнала со средней частотой ωс; ∆ωm – девиация частоты.

Распространенные методы получения информации о законе изменения мгновенной частоты ω(t) сигнала uc(t) основаны:

на преобразовании изменения частоты колебания в изменение амплитуды с последующим детектированием амплитудно-модулированного сигнала;

преобразовании изменения частоты колебания в изменение фазы с последующим детектированием с помощью фазового детектора;

преобразовании ЧМ-сигнала в последовательность импульсов с частотой следования, пропорциональной отклонению мгновенной частоты сигнала от средней частоты, с последующей низкочастотной фильтрацией.

ПОСЛЕ РИСУНКА НА СЛАЙДЕ

В данной схеме генератор подстраивается под частоту входного сигнала. На выходе фазового детектора вырабатывается сигнал ошибки подстройки частоты. Этот сигнал пропорционален девиации частоты входного частотно-модулированного сигнала. Фильтр низких частот определяет полосу захвата цепи ФАПЧ.

Фазовые демодуляторы - это устройства, выходное напряжение которых зависит от изменения начальной фазы несущего колебания. 

Балансный фазовый детектор векторомерного типа ФД такого типа напрямую, например с помощью балансного смесителя, перемножает входные сигналы с последующим подавлением ВЧ составляющих с помощью ЯС фильтра. Один из вариантов ег принципиальной схемы приведен на рис. 4.22.

Для определения фазы неизвестного колебания требуется точка отсчета, которая будет определять начало координат. Обычно в качестве такой точки отсчета выступает опорное синусоидальное колебание, вырабатываемое местным генератором (гетеродином). При этом для выделения фазы можно воспользоваться тригонометрическим тождеством:

При условии равенства частот принимаемого сигнала и гетеродина формула преобразуется к виду:

Напряжение с удвоенной частотой принимаемого сигнала (удвоенной промежуточной частотой) на выходе фазового детектора легко подавляется фильтром низких частот и в дальнейшем анализе не учитывается:

Учитывая, что синус малого угла равен значению самого угла, на выходе аналогового умножителя сигналов присутствует напряжение, пропорциональное фазе принимаемого сигнала. Иначе говоря, в качестве фазового детектора может выступать аналоговый умножитель сигналов, к одному из входов которого подключен генератор с частотой, равной частоте принимаемого сигнала.

К сожалению, из той же формулы напряжения на выходе умножителя сигналов видна зависимость выходного напряжения от амплитуды входного сигнала и сигнала местного генератора (гетеродина). Поэтому перед детектированием фазомодулированного сигнала в фазовом детекторе напряжение входного сигнала должно быть ограничено по амплитуде.

В ряде схем фазовых детекторов в результате ограничения или по ряду других причин (синтезатор частот, умножитель тактовой частоты) применяются сигналы с логическими уровнями. В этом случае в качестве цифрового фазового детектора можно применить схему "исключающего или".

Структурная схема фазового детектора, реализованная по описанному выше принципу, приведена на рисунке 1.