5.2Частотное детектирование

Сигнал на входе частотного детектора можно представить в виде:

(5.1)

– функция, характеризующая угловую модуляцию.

На выходе частотного детектора:

(5.2)

Для выделения сообщения из частотно-модулированного колебания использование нелинейного недостаточно, т.к. спектр ЧМ сигнала на выходе нелинейного элемента не содержит составляющих, характеризующих сообщение. Требуется дополнительное преобразование. Например, частотный детектор может быть построен по следующей схеме:

Суть преобразования ЧМ колебания в АМ колебание заключаются в следующем: на вход резонансного усилителя подается ЧМ сигнал, причем несущая частота f_o не совпадает с резонансной частотой. Работа ведется на спаде АЧХ.

В

Рис. 5.1 Частотно-амплитудное преобразование

это случае K_УС зависит от мгновенной частоты и происходит преобразование ЧМ в АМ. Такой преобразователь возможен, но мало практичен, поскольку контур не настроен на частоту , а АЧХ контура не очень линейна.

На практике широко используют схему двухконтурного детектора:

Рис. 5.2 Схема частотного детектора

Рассмотрим случай, когда модуляция отсутствует и на вход детектора поступают гармонические колебания с частотой детектора. Переменный ток, протекающий через катушку индуктивности наводит на катушке второго контура ЭДС:

(5.3)

Ток во втором контуре в результате действия ЭДС:

(5.4)

где – полное сопротивление второго контура.

Напряжение на катушке индуктивности второго контура:

(5.5)

При резонансе :

(5.6)

Таким образом, очевидны фазовые соотношения напряжений на первом и втором контуре: опережает на 90⁰.

При расстройке входной и резонансной частот :

(5.7)

где – обобщенная расстройка второго контура.

Фазовое смещение напряжения второго контура по причине расстройки:

(5.8)

Если и , напряжение в точках B и D относительно точки A :

(5.9)

(5.10)

где – фактор связи.

При отсутствии расстройки напряжения в точках B и D будут одинаковы и следовательно напряжение на резисторах R1 и R2 будут одинаковы по амплитуде, но противоположны по фазе. Выходное напряжение при этом будет = 0.

При расстройке, когда частота выходного сигнала отличается от несущей частоты на величину Δω напряжения в точках B и D будут различны по модулю:

(5.11)

(5.12)

Разность модулей напряжений в точках B и D образует выходное напряжение низкой частоты, благодаря действию амплитудного детектора.

Окончательное выражение для выходного напряжения:

(5.13)

Напряжение на первом контуре не является постоянным, оно изменяется в соответствии с расстройкой a:

(5.13)

Следовательно:

(5.13)

Выбирают линейную зону дискриминационной характеристики при .