8.13 Частотные детекторы с преобразованием частотной модуляции

в импульсные виды модуляции

Частотные детекторы этого типа не содержат колебательных цепей. Поэтому при частотах сигнала до единиц МГц они с успехом могут быть реализованы средствами современной микроэлектроники.

Функциональная схема ЧД подобного типа представлена на рис. 8.36.

Входное синусоидальное ЧМ–колебание подвергается двухстороннему ограничению, полученная квадратная волна напряжения пропускается через дифференцирующую цепь ДЦ. На выходе получается последовательность коротких импульсов положительной и отрицательной полярности. Указанные импульсы подаются на формирователь, где отрицательные импульсы отсекаются, а положительные имеют одинаковую амплитуду и длительность. На выходе формирователя имеем последовательность нормированных импульсов положительной полярности. Эти импульсы детектируются в видеосигнальном (пиковом) детекторе, выходное напряжение которого обратно пропорционально скважности , где Т и f период и частота исходного ЧМ–колебания,  – длительность нормированного импульса на выходе формирователя. Так как длительность нормированного импульса постоянна, то скважность последовательности прямо пропорциональна периоду следования нормированных импульсов и обратно пропорциональна частоте исходного ЧМ–колебания. Следовательно, выходной сигнал на выходе пикового детектора пропорционален частоте исходного ЧМ–колебания.

Рис. 8.36. Функциональная схема ЧД с преобразованием частотной модуляции

Таким образом, в данном случае ЧМ–колебание преобразуется в импульсную последовательность, модулированную по частоте следования импульсов (ЧИМ – частотно–импульсная модуляция). Полученная импульсная последовательность сохраняет всю информацию, заложенную в виде частотной модуляции исходного колебания, и эта информация выделяется пиковым детектором, выходное напряжение которого повторяет форму модулирующей функции.

В процессе преобразования ЧМ в ЧИМ полностью устраняется зависимость выходного напряжения от изменения амплитуды входного сигнала и подобный детектор является чисто частотным.

Полоса пропускания импульсных частотных детекторов, исходя из длительности нормированного импульса  формирователя, определяется следующим образом

.

(8.43)

Таким образом, использование импульсных видов модуляции позволяет реализовать частотные детекторы на современной цифровой элементной базе.

IX. Ограничители амплитуды сигналов

Назначение ограничителей амплитуды сигналов состоит в устранении паразитной амплитудной модуляции при приеме ЧМ и ФМ сигналов.

Ограничитель амплитуды сигналов состоит из безынерционного нелинейного элемента, являющегося ограничителем мгновенных значений, и резонансного фильтра, выделяющего спектральную зону выходного процесса в области центральной частоты входного сигнала.

В ограничителе амплитуды сигналов практически не происходит изменение формы высокочастотного заполнения входного амплитудно–частотного модулированного квазигармонического колебания. В идеальном случае оно превращается в частотно–модулированное колебание с сохранением закона частотной модуляции и устранением паразитной амплитудной модуляции.

Амплитудная характеристика ограничителя амплитуды (ОА) сигналов имеет вид (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Амплитудная характеристика ограничителя амплитуды

При достижении амплитудой входного сигнала порогового уровня U_вх1 коэффициент передачи ОА резко падает. При изменении входного сигнала в пределах амплитуда напряжения изменяется в сравнительно узких пределах .

Качество работы ОА можно характеризовать коэффициентом ограничения:

.

(9.1)

При амплитудно–модулированном входном сигнале под коэффициентом ограничения часто понимают отношение глубины модуляции на входе и выходе, т.е.

.

(9.2)

Из приведенных определений К_огр. следует, что улучшить качество ограничения можно:

– либо за счет снижения порога ограничения U_вх1;

– либо за счет увеличения коэффициента усиления при U_вх<U_вх1.

Отсюда следует возможность увеличения коэффициента ограничения за счет каскадного соединения нескольких ОА. Легко видеть, что при этом

.

(9.3)

Для создания ОА обычно используют эффекты насыщения и отсечки тока в транзисторах, а также шунтирующее действие диодов, внутреннее сопротивление которых зависит от амплитуды приложенного напряжения.