Детектирование фм колебаний.

Детектор ФМ сигналов представляет собой устройство, у которого постоянное напряжение или ток на выходе зависят от сдвига фаз двух колебаний одной и той же частоты. В наиболее распространенных схемах детекторов ФМ сигнал сначала преобразуется в АМ сигнал, а потом детектируется.

Рис. 4.8

Схема балансного фазового детектора показана на рис. 4.8. Балансный детектор, называемый также двухтактным, состоит из двух одинаковых амплитудных детекторов, каждый из которых нагружен элементами R', С'. Опорное напряжение и₁ подводят между средней точкой вторичной обмотки трансформатора T и точкой соединения нагрузок амплитудных детекторов. Детектируемое напряжение u_вх подают на первичную обмотку трансформатора T.

При выбранном направлении токов через диоды i’ и i", значении угла (t), а также полярности напряжений и₁ и u_вх, соответствующей указанной на рис.2.14, получаем напряжения на диодах: ,

Рис. 4.9

По этим выражениям на рис. 4.9, построены векторные диаграммы, из второй диаграммы следует, что вектор U_д1 длиннее вектора U_д2, поэтому U_mд1>U_mд2. Токи i’ и i" образуют выходные напряжения на конденсаторах C’, которые создают ток через нагрузочную емкость C_н в противоположных направлениях, поэтому: u_вых(t)=u’_вых(t)-u”_вых(t)=K_д(U_mд1—U_mд2).

При =90° и =270° (первая диаграмма) выходное напряжение u_вых=0, поскольку U_mд1= U_mд2.

Детектирование чм колебаний.

Рис. 4.10

Детектируют ЧМ колебания с помощью устройств, выходное напряжение или ток которых зависят от частоты входного гармонического сигнала. Принципа-действия большинства таких устройств основан на преобразовании ЧМ сигнала в AM или ФМ сигнал с последующим детектированием соответственно амплитудным или фазовым детектором. Примером таких схем может служить частотный детектор с настроенными контурами, в котором ЧМ колебание сначала преобразуется в ФМ сигнал, а затем детектируется балансным фазовым детектором. Схема приведена на рис. 4.10, принцип работы идентичен принципу работы схемы на рис. 4.8.

Преобразователи частоты.

Под преобразованием частоты понимают изменение несущей частоты модулированного сигнала без изменения закона модуляции.

Общий принцип, обеспечивающий преобразование частоты, состоит в том, что подлежащий преобразованию сигнал s(t)= Ucos(t+), в котором изменяются амплитуда U, частота  или фаза , подается на нелинейный элемент вместе с гармоническим колебанием частоты f_Г. Это колебание генерируется с помощью специального генератора, называемого гетеродином. В спектре тока нелинейного элемента присутствуют комбинационные составляющие, которые в соответствии с (4) можно в общем случае записать в виде:

a₂ UU_г{cos[(+_г)t+]+cos[( - _Г)t+]}.

Очевидно, что обе эти составляющие промодулированы по закону исходного сигнала. Выбирается одна из них, обычно разностная. Новая несущая частота называется промежуточной частотой.

_пр= |₀ - _Г|

Преобразование частоты со спектральной точки зрения сводится к переносу спектра сигнала в другую частотную область.

Описанное выше преобразование сигнала осуществляется с помощью устройства, называемого преобразователем частоты. Одна из часто применяемых схем преобразователя частоты показана на рис. 4.11. Функции нелинейного элемента выполняет транзистор VT, вернее, его входная нелинейная цепь: переход база—эмиттер. Наилучшие условия для преобразования частоты получаются, если зависимость i_Б=f(u_БЭ) квадратичная, т.е.:

.

Рис. 4.11

Ток коллектора транзистора i_к(t) пропорционален току базы i_Б(t) и, следовательно, описывается выражением, аналогичным данному.

Если контур в цепи коллектора транзистора настроить на промежуточную частоту f_пр=|f₀ - f_Г|, то все остальные колебания с частотами f₀, f_Г, f₀+f_Г, 2f₀, 2f_Г будут отфильтрованы. Составляющая тока коллектора разностной частоты f₀ - f_Г обусловливает максимальное напряжение на контуре и, следовательно, на выходе преобразователя будут модулированные колебания с новой несущей частотой f_пр.

Преобразование частоты, часто неоднократное, применяется во всех современных радиоприемных устройствах. В практических схемах преобразователей обычно f_Г > f₀, а f_ПР < f₀, причем схема преобразователя частоты настраивается таким образом, чтобы значение промежуточной частоты было постоянным, не зависящим от настройки приемника: f_ПР=const. Это позволяет использовать для усиления сигнала промежуточной частоты усилители с колебательными контурами, имеющими фиксированную настройку, и получить большое усиление сигнала до детектора приемника.

10