8.11 Детекторная характеристика чд на линиях задержки

Для преобразования изменения частоты в изменение фазы можно непосредственно использовать линию задержки в качестве фазосдвигающего 4–полюсника. В этом случае K(j) = exp(-jt). Идеальная линия задержки имеет линейную фазовую характеристику f() = - t и, следовательно, при прочих равных условиях можно существенно снизить уровень нелинейных искажений. В зависимости от диапазона частот и технологии изготовления линия задержки может быть микрополосковой, коаксиальной, волноводной, на ПАВ (поверхностных акустических волнах) и т.д.

Вид детекторной характеристики в обобщенных координатах ( ) показан на рис. 8.34.

Рис. 8.34. Детекторная характеристика в обобщенных координатах

Полоса пропускания частотного детектора в этом случае определяется по формуле:

.

(8.40)

Более подробный анализ показывает, что к достоинствам ЧД на линиях задержки следует отнести:

– более широкую полосу пропускания детекторной характеристики по сравнению с ЧД на связанных контурах при одинаковом уровне нелинейных искажений;

– в 3-5 раз меньшее время переходных процессов в виду отсутствия резонансных контуров, что важно при детектировании импульсных ЧМ–сигналов.

При этом заметим, что во избежание появления "изрезанности" детекторной характеристики линия задержки должна быть тщательно согласованной, т.е. не иметь отражений от обоих концов линии задержки.

8.12 Дробный частотный детектор

(частотные детекторы с внутренним ограничением)

Выходное напряжение ЧД пропорционально амплитуде входного напряжения. Поэтому при наличии во входном напряжении паразитной амплитудной модуляции выходное напряжение ЧД будет определяться не только частотой, но и изменением амплитуды. Во избежание этого перед ЧД ставят амплитудный ограничитель. Однако при этом необходимо увеличивать усиление в тракте УПЧ. Кроме того, с ростом частоты (особенно в СВЧ диапазоне) начинают проявляться инерционные свойства ограничителей, что является причиной преобразования паразитной амплитудной модуляции в паразитную фазовую модуляцию, которая создает на выходе ЧД нелинейные искажения полезного сигнала.

Вместе с тем существуют ЧД мало чувствительные к изменениям амплитуды входного сигнала, так называемые ЧД с внутренним ограничением. Одним из таких ЧД является дробный частотный детектор или детектор отношений. Принципиальная схема такого частотного детектора представлена на рис. 8.35.

Рис. 8.35. Принципиальная схема частотного детектора с внутренним ограничением

Фазовое преобразование аналогично предыдущей схеме частотного детектора, но диоды включены разнополярно. Обычно конденсаторы С_н1, С_н2 и резисторы R1, R2 выбирают одинаковыми, а постоянную времени C₀(R1+R2) выбирают настолько большой, чтобы детекторы на диодах VD1, VD2 проявляли инерционные свойства для самых низких модуляционных частотах ПАМ (паразитной амплитудной модуляции). В этом случае сумма продетектированных напряжений , т.е. практически постоянны при изменении амплитуды входного напряжения.

Из рис. 8.35 следует, что

,

(8.41)

т.е. формируется детекторная характеристика аналогичная характеристике ЧД на связанных контурах, только с крутизной в 2 раза меньше при прочих равных условиях:

(8.42)

Поскольку , то выходной сигнал зависит лишь от отношения (отсюда и название дробный детектор), при этом числитель и знаменатель одинаково изменяются при колебаниях амплитуды. Это приводит к тому, что выходное напряжение остается практически неизменным при изменении амплитуды входных сигналов. Данному результату можно дать следующее физическое толкование.

Так как сумма напряжений , то при возрастании амплитуды напряжения на входе напряжение на диодах U_д1 и U_д2 также должны возрасти, но поскольку пропорционально изменяются cos₁ cos₂, что повлечет за собой уменьшение входного сопротивления диодных детекторов на диодах VD1, VD2, и, следовательно, увеличению их шунтирующего действия на контур. Это приводит к тому, что при возрастании входного сигнала напряжение на диодах U_д1, U_д2 изменяются в значительно меньшей степени.

В дробных детекторах можно достигнуть подавления ПАМ (паразитной амплитудной модуляции) примерно на 40 дБ в близи переходной частоты ЧД и до 30 дБ в рабочей полосе частот.