6.8 Частотное детектирование

Частотным детектором называется устройство, напряжение на выходе которого пропорционально частоте входного сигнала.

Для детектирования ЧМ-колебаний используется зависимость амплитуды или фазы напряжения на колебательном контуре от частоты колебаний. При частотном детектировании осуществляется двойное преобразование сигнала: первоначально ЧМ-колебание превращается в АМ-колебание или ФМ-колебание, а затем соответствующим детектором выделяется модулирующий сигнал. Принцип преобразования ЧМ-колебания в АМ-колебание представлен на рисунке 6.18.

Рабочая точка на резонансной кривой контура (о) выбирается на середине наклонного участка, т.е. резонансная частота контура (f_р) и несущая частота ЧМ-колебания (f₀) не совпадают. При изменении частоты входного колебания от f₀ - f до f₀ + f амплитуда напряжения на контуре будет изменяться по закону модулирующего колебания (кривые в и г). Детектирование АМ-колебаний уже рассмотрели в разделе 6.3.

Рисунок 6.18 – Преобразование ЧМ-колебания в АМ-колебание

Работа фазочастотного дискриминатора основана на явлении изменения фазы сигнала при отклонении его частоты от резонансной. На резонансной частоте сопротивление контура имеет активный характер и сдвиг фаз равен нулю. При отклонении частоты от f_р происходит изменение фазы сигнала в ту или иную сторону. Далее осуществляется фазовое детектирование.

Схема детектора, построенного по такому принципу, приведена на рисунке 6.19. На VT, C₁, L₁, C₃, R₁ собрана схема резонансного усилителя-ограничителя, который осуществляет устранение паразитной амплитудной модуляции ЧМ-сигнала. На L₂, L₃, C₄, L₄, R₂, R₃, C₅, VD1, VD2 собран фазовый детектор.

Напряжение высокой частоты на каждом из диодов равно векторной сумме напряжений: U₁ на первом контуре (L₁, С₁), так как катушка L₄ большой индуктивности по высокой частоте включена параллельно этому контуру (С₃ – разделительный, С₂, С₆ – фильтры) и U₂ на втором контуре (L₁, L₃, C₄), которое сдвинуто относительно U₁ на резонансной частоте на 90⁰. При изменении частоты этот сдвиг фаз будет изменяться. Векторные диаграммы сложения напряжений при частоте резонанса, выше и ниже резонансной приведены на рисунке 6.19б, в, г. На рисунке 6.19д показана передаточная характеристика дискриминатора. Существуют и другие схемы частотных детекторов, более подробно с ними можно ознакомиться в Л.4.

а б

в г д

а – принципиальная схема; векторные диаграммы; б – на резонансной частоте; в – на частоте ниже резонансной; г – на частоте выше резонансной;

д – передаточная характеристика

Рисунок 6.19 – Фазочастотный дискриминатор

Контрольные вопросы к разделам 6.4 - 6.8

1. Амплитудная модуляция. Параметры АМ-колебания.

2. Схема базового модулятора, принципы работы.

3. Схема эмиттерного модулятора, принципы работы.

4. Амплитудное детектирование.

5. Схемы и принцип работы детекторов АМ-колебаний на диодах (пиковый детектор, детектор среднего значения, детектор без динамического смещения). Преимущества, недостатки детекторов на диодах.

6. Детектор АМ-колебаний на ОУ: схема, принцип работы.

7. Фазовая и частотная модуляция.

8. ЧМ-модулятор с использованием варикапа: схема, принцип работы.

9. Фазовая и частотная модуляция на основе сложения двух колебаний. Функциональные схемы модуляторов.

10. Фазовое детектирование. Схемы и принцип работы однополупериодного и кольцевого фазового детекторов. Фазовый детектор на дифференциальном усилительном каскаде.

11. Частотное детектирование. ЧМ-детектор на основе расстроенного колебательного контура.

12. Фазочастотный дискриминатор: схема, принцип работы.