54. Частотные детекторы. Принцип частотного детектирования. Частотный детектор с взаиморасстроенными контурами

Ч астотным детектором (ЧД) называют устройство, служащее для получения напряжения, изменяющегося в соответствии с законом изменения частоты входного сигнала. На входе детектора действует напряжение изменяющейся частоты u_ВХ = U_BXcos[_BX(t)t]. Если угловая частота сигнала на входе частотного детектора меняется, например, по закону _BX(t) = _Н - _maxcost, где _Н - угловая частота несущего колебания, _max - девиация угловой частоты входного сигнала,  - угловая модулирующая частота, то согласно определению напряжение Е_Д на выходе частотного детектора должно меняться в соответствии с рисунком:

П оскольку 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. Частотный детектор нельзя создать также с помощью безынерционной нелинейной цепи. Частотное детектирование осуществляется в устройствах, соединяющих в себе инерционные линейные и безынерционные нелинейные элементы. 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. Общая структурная схема ЧД показана на рисунке 1:

Амплитудный ограничитель служит для устранения паразитной модуляции ЧМ- колебания. Преобразовать ЧМ- колебание можно в колебания следующих видов:

• амплитудно-частотное модулирование (АЧМ), 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 амплитудным детектором;

• фазо-частотное с последующим фазовым детектированием;

• Рис. 2 Общая структурная схема ЧД

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

Виды частотных детекторов

б)

а)

Д етектор с преобразованием отклонения частоты в изменение амплитуды. В таких детекторах ЧМ- колебание преобразуется в АЧМ колебание в расстроенных относительно несущей частоты резонансных цепях с последующим детектированием амплитудным детектором.

Преобразование ЧМ- колебания в детекторе, схема которого приведена выше (рис. а), осуществляется в резонансном LC- контуре с использованием для этого наклонного участка его АЧХ, где зависимость U_К от f близка к линейной. Таким образом, действие данного вида ЧД происходит с расстроенным относительно частоты сигнала контуром. При использовании наклонного участка АЧХ контура возникает сопутствующая модуляция (рис. б) при которой закон изменения амплитуды U_К напряжение на контуре соответствует закону изменения частоты входного сигнала.

Е_Д = F(f_C), напряжение на контуре U_K = U_K0/ , где

U_K0 = I_m1m₁m₂R_Э; I_m1 - амплитуда первой гармоники тока на выходе амплитудного ограничителя (АО); d_Э - эквивалентное затухание контура. Тогда Е_Д = U_Kcos/

/ , где cos - коэффициент передачи амплитудного детектора.

Балансный ЧД с взаимно расстроенными контурами. Представляет собой два ЧД с одиночными контурами, рисунок ниже; L₁C₁ - контур первого ЧД настроен на частоту f₀₁, превышающую f₀ на f, а L₂С₂ - на частоту f₀₂, которая на f ниже средней частоты входного сигнала f₀. При f = f₀ U_K1 = U_K2, E_Д1 = Е_Д2 и напряжение на выходе ЧД (рис. б) Е_Д = 0. При f > f₀ напряжение U_К1 на первом контуре становится больше, чем напряжение U_К2 на втором, и соответственно Е_Д1 > Е_Д2; Е_Д > 0. При f < f₀ U_K1 < U_K2, E_Д1 < Е_Д2 и Е_Д < 0.

а)

Характеристика детектирования балансного ЧД с взаимно расстроенными контурами практически симметрична, поэтому при детектировании отсутствуют искажения по второй гармонике. При значительной взаимной расстройке контуров характеристика детектирования становится нелинейной.

б)