Частотные детекторы. Принципы действия, схемы, параметры, назначение элементов.
ЧД наз-ся устр., вых. напр. которого зав-ит от част. вх. сигнала. ЧД прим. для дет-ния чм- колеб., а также в сист. ЧАП и следящих измерителях.
Ч
Д
подразделяются на 3 группы:
частотно-амплитудные, частотно-фазовые
и частотно-временные. В каждой из групп
осущ-ся преобразование ЧМ в AM, ФМ и ИМ,
соответственно. В рез-те преоб-ния
изм-ние част. приводит к изменению
амплитуды, ко-торое детектируется АД.
Структурная схема частотно-амплитудного
детектора.
Ограничитель служит для устранения влияния изменения амплитуды входного сигнала на выходное напряжение.
На VT собран усилитель-ограничитель. В кач-ве преобразователя чм-колебания в ам исп-ся колеб. контур LC, который расстроен относительно несущей чм-колебания на величину Δf0, благодаря чему является элементом, чувствительным к изм-нию част. вх. сигнала.
АД выполнен на VD и RH ,CH. Колеб. контур осущ-ет преобр-ние чм колебаний в колебания изменяющейся амплитуды, причем амплитуда ~ девиации частоты, а АД выделяет огибающую напр. Недостатком такой схемы явл-ся малый лин. участок АЧХ колеб. контура, что огран. возможность дет-ния сигн. с большой девиацией част. Этот недостаток устраняется в двухтактных ЧД.Двухтактный Д с расстроенными контурами содержит 2 колеб. контура L1C1 и L2C2 , которые расстроены на Δf соответственно, выше и ниже несущей частоты входного сигнала.
Вх. чм-сигнал через Срподводится к базе VT, на котором собран усилитель-ограничитель. Вых сигнал через Lсв подводится в 2 цепи, вып-ные на L1C1, VD1 и L2C2, VD2, С, R, объединенные общей точкой. При ↑ част. вх. сигн. она приближ. к част. настройки 1 контура и отдаляется от частоты настройки 2-го, сл-но напр. на выходе верхнего плеча ↑, на нижнем ↓ и на выходе пол-ся полож. отклик(правая часть кривой).Если f=f0 ,то напр. на обоих контурах одинаковы и, сл-но, получаемые после амплитудного детектирования напряжения также равны. Тогда разностное напряжение равно нулю (рис точка fо). При ↓f вх. сигнала она приближается к резонансной частоте f2 2-го контура, вызывая ↑ напр/ на вых/ нижнего плеча и приводя к изменению полярности выходного отклика (рис. левая часть кривой fо..f2).Хар-ка двухтактного Д имеет довольно протяженный участок лин. дет-ния. Однако это преимущество реал-ся только при тщательном подборе частот расстроек контуров.
Фазовые детекторы. Принципы действия, схемы, назначение элементов, параметры.
ФД наз. устр. , которое служит для созд. напр. ~ разности фаз между сигн. и опорным колебанием, т.е. если на вход ФД действ. напр. Uвх=Ucos(wt+φ(t)), то на вых. в рез-те дет-ния появ-ся сост-щие вида Uвых=КФД φ(t). Т.к. в спектре ывх. сигн. имеются част. сост-щие, которые отсутст. в спектре вх. сигн., то для реализации ФД нельзя исп-ть лин. сист. соnst парам. Фаз. дет-ние не осущ. в простой безинерц. нелин. сист(поскольку в ней пост. сост-щая тока Д зав-ит только от ампл. вх. сигн. и не зав-ит от f и φ), поэтому ФД можно реал-ть на осн. лин. сист. с прем. парам.Однотактный диодный детектор:
U
0
наз. опорным, т.к. относ. него ведется
отсчет фазы. VD,R,C(фильтр нагрузки)оюр-ет
сист. полед. АД. Т.о. дет-ние фазомодул.
сигн. сводится к преобр. их в ампл-фазомод-ное
и дет-ние в АД. Принцип действия такого
ФД можно пояснить рассматривая это
устр. как сист. с амплит. дет-ем суммой
2 гврм. кролеб с один част w0, в рез-те
вект. слож. этих колеб., получ. напр. той
же част. с ампл. . Напр. Uд будет иметь
несколько др. фазу в отличие от исх. φ1
и φ2. при этом напр. на вых. АД UАД=UдКд.
Зав-ть Uвых(φ) опр-ся соотн. между ампл.
U и Uоп. При φ=0 вых. напр. макс. Если принять,
что U<<Uоп, то . Т.о. при малых вх сигн.
хар-ка дет-ния однотактного ФД имеет
вид косинусоиды:
Н
апр.
на вых ФД имеет положит. полярность и
макс. крутизну при φ=π/2. При изм |φ|≤π/3
дискр. хар-ка может аппрокс. прямой
линией, угол наклона которой хар-ет Кфд
.Если U≈Uоп, то дет-ная хар-ка превр. в
циклоиду. Т.о. из-за малого лин. участка
дискр. хар-ки невозм исп-ся в сист ЧАП(т.к.
управл. напр. должно изменять полярность)
однотактная схема нах. огран. примен.
Балансный ФД – 2 диодных однотактных ФД, каждый из которых работает на свою RC нагрузку. Опорное U подается между ср точкой Lсв и точкой соединения С1 и С2. В рез-те на выходе каждого плеча ФД созд-ся Uвых1 и Uвых2 встречной полярности
U_(вых∑)=U_вых1-U_вых2
Вх
U подвоится к VD в противофазной полярности,
т.к. фазы Uвх1 и Uвх2 отличны на 1800. В свою
очередь Uоп подводится к VD в фазе поэтому
U на выходе VD1
U_д1≈K_д∙(U_0+U_1∙Cosφ)U_д2≈K_д∙(U_0-U_2∙Cosφ)В
рез-те UвыхФД будет определятся:U_вых=2∙K_д∙U_1∙Cosφ
Если φ=0 то Uвых1= Uвых2, то U∑▒=0 φ=π/2 к диоду VD1 прикладывается большее U то U∑>0Т.о. дискриминационная характеристика является четной функцией и имеет вид Cos-ды при U1,2≪U0 Если U1,2≈Uоп, то при линейном детектировании АД находится в нелинейном режиме. Дискриминационная характеристика линеаризуется и в точках φ=π/4 отклоняется не более чем на 8%. Если АД работает в квадратурном режиме, то характеристика зависит от уровня U1,2 и Uоп и имеет вид Cos-ды c небольшой крутизной.