3.1. Метод прямого измерения

Для измерения параметров частотно-модулированных сигналов предназначены измерители девиации частоты (С3).

Основным элементом структурной схемы измерителя параметров частотной модуляции является частотный детектор.

Обычно применяют частотные детекторы следующих видов:

- частотные на расстроенных контурах;

- импульсные частотные;

- частотные на основе линии задержки и фазового дискриминатора.

Детекторы на расстроенных контурах в силу своей широкополосности и сравнительно низких уровней вносимых искажений, что обеспечивается корректирующими цепями, получили широкое применение в КИП аппаратуры связи.

Импульсные частотные детекторы, называемые иногда счетными детекторами, отличаются высокой линейностью преобразования (рис. 33).

В основе работы детектора лежит принцип преобразования ЧМ сигнала в последовательность видеоимпульсов со строго заданными амплитудой и длительностью, частота следования которых соответствует закону модуляции. Таким образом, ЧМ сигнал преобразуется в сигнал с частотно-импульсной модуляцией. Из полученного импульсного сигнала после амплитудного детектирования выделяются постоянная и переменная составляющие. Первая из них используется в качестве сигнала обратной связи в системе настройки на частоту ПЧ. Переменная составляющая (огибающая) фильтруется и поступает в тракт НЧ для обработки и определения девиации частоты.

Рис. 33. Импульсный частотный детектор

3.2. Метод на основе линии задержки

Частотные детекторы на основе линии задержки и фазового дискриминатора характеризуются низким уровнем шумов и поэтому применяются при измерениях шумовой модуляции (рис. 34, 35).

Исследуемый ЧМ сигнал непосредственно и через линию задержки (ЛЗ) поступает на балансный фазовый детектор. Выходной НЧ сигнал детектора будет периодической функцией фазового сдвига, обусловленного введенной задержкой . При выполнении условия равенства амплитуд сигналов на входе детектора U(t) и сигнал на выходе детектора U(t + ) имеет вид:

,

который может быть аппроксимирован пилообразной характеристикой. Значение вводимой задержки t выбирается из уравнения:

,

где n = 0, 1, 2 ... и т. д. из условия работы на участке характеристики, близком к масштабному.

Кроме изложенного выше метода, основанного на демодуляции сигнала, применяются и другие, использующие различные свойства модулированных сигналов или методы их специальной обработки.

Рис. 34. Частотные детекторы на основе линии задержки

Рис. 35. Временная диаграмма выходного напряжения частотного детектора

3.3. Спектральные методы

Спектральные методы основаны на свойствах спектрального разложения ЧМ сигналов. Известно, что при гармоническом законе модуляции сигнал может быть представлен в виде:

,

где J_k() – функция Бесселя первого рода k-го порядка.

Из формулы следует, что амплитуда любой спектральной составляющей сигнала содержит информацию о параметре модуляции . Определив =f/F, получим значение девиации частоты: f = F.

Наиболее часто используется спектральная составляющая с несущей частотой ЧМ сигнала f = ₀/2. Измерение основывается на соотношении:

U₀J₀() = 0,

что имеет место при =_n, где _n – n-й корень функции Бесселя (n=1, 2, 3 ...).

Указанный метод получил название метода «нулей функции Бесселя».

Обобщенная структурная схема измерителя параметров модулированных сигналов на основе спектрального метода представлена на рис. 36.

Рис. 36. Обобщенная структурная схема измерителя параметров

модулированных сигналов на основе спектрального метода

Метод применим при больших , ( > 5).