6 Дробный частотный детектор.

При отсутствии амплитудного ограничения входного колебания u_c(t) выходное напряжение частотного детектора с расстроенными избирательными цепями или на основе аналогового перемножителя оказывается зависимым не только от значения φt), но и от величины U_c. Этого недостатка лишен дробный частотный детектор или детектор отношений (рис. 9).

Р ис. 9. Схема дробного детектора.

Дробный частотный детектор содержит два связанных контура LC и L_gC_g, настроенных на среднюю частоту входного сигнала ω_с, причем выходной контур L_gC_g включен по схеме со средней точкой и в обмотках его формируются противофазные напряжения – U_g/2. На резонансной частоте ω₀ = ω_с контуров LC и L_gC_g напряжение на втором контуре оказывается сдвинутым по фазе относительно напряжения на первом контуре на угол /2. Напряжения на диодах VD1 и VD2, подключенных к контуру, определяются суммой напряжения с катушки L_g и напряжения U₀ с катушки связи L_св и резистора R. Эти напряжения можно представить в векторной форме (рис. 10), как:

. (13)

При значении ω₀ = ω_с фазовый сдвиг между векторами и равняется величине 2 и в этом случае . При значениях ω₀ ω_с, очевидно имеем: . При значениях ω₀  ω_с, получим следующее неравенство: . Через диоды, работающие, как амплитудные детекторы в режиме «сильных» сигналов, будет проходить ток, имеющий форму синусоидальных импульсов, в котором присутствуют переменная и постоянная составляющие. Пути прохождения этих составляющих различны.

Переменная составляющая тока через диод VD1 проходит по цепи C_н⁽¹⁾, R, L_св, L_g, а через диод VD2 – по цепи C_н⁽²⁾, R, L_св, L_g. Постоянная составляющая токов диодов VD1 и VD2 протекает по одной и той же цепи: VD1, R_н⁽¹⁾, R_н⁽²⁾, VD2, L_g, поэтому величина постоянного тока через диоды оказывается одинаковой. Как следует из (13) и рис. 3.10 при значении f_c= f₀ имеем . учитывая, что постоянный ток через диоды по величине одинаков, углы отсечки тока в обоих диодах также одинаковы θ₁=θ₂.

П ри U_g1 U_g2 равенство этих токов может быть обеспечено при соответствующем изменении угла отсечки токов через диоды, а именно при |U_g2|>|U_g1| имеем θ₁>θ₂. Если |U_g2|<|U_g1|, то θ₁<θ₂. Следовательно, в дробном детекторе при изменении частоты сигнала изменяются углы отсечки токов диодов.

Рис. 10. Векторные диаграммы напряжений на диодах дробного детектора.

Входное напряжение дробного детектора может быть записано в виде:

u_вых=U₌⁽²⁾–(U₌⁽¹⁾+U₌⁽²⁾)/2=(U₌⁽²⁾–U₌⁽¹⁾)/2. (14)

Выражение (14) можно переписать в форме:

. (15)

Выбирая постоянную времени исходя из следующего неравенства: C₀(R_н⁽¹⁾+R_н⁽²⁾) >> 1/_min, где _min – минимально возможная частота паразитной амплитудной модуляции, можно обеспечить практически постоянное значение суммы U₌⁽¹⁾+U₌⁽²⁾ и, соответственно, малую чувствительность дробного детектора к изменению величины входного сигнала вследствие паразитной амплитудной модуляции. Это связано с тем, что в отношении U₌⁽¹⁾/U₌⁽²⁾ формулы (15) числитель и знаменатель одинаково изменяются при колебаниях амплитуды входного сигнала.