53. Частотные детекторы. Принцип частотного детектирования. Частотный детектор с связанными 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)

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.

Дискриминатор со связанными контурами.

На f=f₀ U_вых=0 U_вых=U_H1-U_H2

Принцип работы такого дискриминатора может быть рассмотрен только на основании векторных диаграмм.

Исходным вектором является UI напряжение на I контуре. Оно непосредственно приложено к каждому из диодов в одной фазе.

Напряжение U₁ действует по ВЧ между точкой a и землей.

Но оно же приложено к т.а' и b' через дроссель, а значит и к диоду VD1 и диоду VD2.

Кроме того, к ним приложено: к VD1 U'_II 

к VD21 U''_II 

Под действием I_I в катушке L₂ наводится _II, которая также отстоит на 90.

f₀ – центральная частота настроенного контура

f_ц – центральная частота сигнала

1. f₀ = f_ц

Под воздействием _II через L₂ протекает ток I_II , по фазе совпадающий с _II. Он вызывает появление и (см.рис.). На каждом из диодов образуется U_D1 и U_D2.

U_D1 = U_D2  I₁=I₂  U_H1=U_H2  U_вых=0.

2. f₀ < f_ц f_ц < f₀