Частотний детектор

Для детектування ЧМ-сигналів використовують частотний детектор (рисунок 1), який складається з двох коливальних контурів; первинного L1C1 та вторинного L2L3C3, налаштованих на середнє значення частоти вхідного сигналу. Котушки L1 та L2+L3 зв’язані між собою індуктивно. Крім того, напруга з контуру L1C1 подається через конденсатор С2 на загальну точку котушок L2 та L3. Діоди VD1 та VD2 призначені для випрямлення змінної напруги, що надходить з котушок L2 та L3 та контуру C1. Конденсатори С4 та С5 згладжують пульсації несучої частоти, а через дросель L4 замикаються постійні складові струмів діодів VD1 та VD2.

Розглянемо роботу детектора. При частоті вхідного сигналу f_C, рівній частоті настройки його контурів f₀, тобто при f_C=f₀. Вектор напруги U₁, що діє на первинному контурі L1C1 (рисунок 2, а) в нульовій фазі. Ця напруга викликає в котушці L1 струм І₁, що відстає на 90°. Магнітний потік Ф₁, що викликаний струмом І₁, співпадає з ним по фазі. Наведена в котушках вторинного контуру частиною магнітного потоку Ф₁, що пронизує їх витки, ерс Е₂ випереджає його на 90° а, відповідно, співпадає по фазі з напругою U₁. Струм І₂ вторинного контуру, що створений ерс Е₂, співпадає з нею по фазі, так як її частота та частота настройки контуру однакові. Струм І₂ викликає падіння напруги U₂ на котушках L2L3, випереджаюче його на 90°. Відповідно, напруга U₂ випереджає напругу U₁. Діюча на діодах VD1 та VD2 повні напруги являють собою суми векторів:

U_VD1=U₁+0.5U₂;                U_VD2=U₁-0.5U₂.

Додавання векторів показує, що на діодах VD1 та VD2 діють однакові напруги, а відповідно, через них проходять і однакові струми. При цьому напруги на навантажувальних резисторах R1 та R2 також рівні. Так як ці напруги протифазні відносно загальної точки резисторів R1 та R2, повна вихідна напруга U_ВИХ рівна нулю.

При зменшенні частоти вхідного сигналу, тобто f_C<f₀, фазові співвідношення між струмами та напругами змінюються (рисунок 2, в): струм І₂ випереджає ерс Е₂ по фазі на кут φ, оскільки опір вторинного контуру на частоті f_C ємнісний; напруга U₂ випереджає струм І₂ на 90°. Відповідно, вектор напруги U₂ повертається в сторону випередження також на кут φ. Додавання векторів напруг, діючих на діодах VD1 та VD2 (рисунок 2, г) показує, що U_VD2>U_VD1, тому повна напруга на виході детектора від’ємна.

При збільшенні частоти вхідного сигналу, тобто f_C>f₀, вихідна напруга буде додатною.

Рисунок 1. Схема частотного детектора

Рисунок 2. Векторні діаграми частотного детектора

Автоматична підстройка частоти гетеродина

Автоматичне підстройка частоти гетеродина в радіоприймачах забезпечує підтримання точного настроювання на вибрану радіостанцію. Відносна нестабільність частоти гетеродина визначається багатьма факторами – від зміни температури до зміни напруги живлення. Для приймачів радіомовлення вона становить 10^-3-10^-4. Якщо в діапазоні середніх хвиль це допустимо і забезпечує точність підтримання частоти ±1 кГц, то для короткохвильових діапазонів, наприклад, для сигналу з частотою 10 МГц, неточність підтримання частоти становитиме вже ±10 кГц, що означає повну втрату радіоприймачем сигналу станції.

Рисунок 1. Структурна схема АПЧГ

 

До структурної схеми автоматичного підстроювання частоти гетеродина АПЧГ входять дискримінатор і пристрій керування, які показані на рисунку 1. На дискримінатор надходить напруга від ППЧ. Якщо частота цієї напруги буде відмінною від номінальної проміжної частоти, то на виході дискримінатора з’явиться напруга, яка через пристрій керування відповідним чином змінить частоту гетеродина. Результатом цієї зміни буде наближення частоти сигналу в ППЧ до її номінального значення. Така схема називається схемою з частотним автоматичним підстроюванням.

Якщо в схему ввести генератор еталонної частоти, то за допомогою фазового детектора, який виконує функції дискримінатора, і пристрою керування можна забезпечити синфазність напруг проміжної частоти і еталонного генератора. Така схема називається схемою з фазовим автоматичним підстроюванням, її застосовують рідко.

Сигнал проміжної частоти kU_ПЧ надходить з виходу підсилювача проміжної частоти на вхід частотного детектора, який настроєний на проміжну частоту. На виході детектора з’являється сигнал постійного струму ±U-, полярність та значення якого відповідають знаку та значенню відхилення проміжної частоти від номінальної. Ця напруга діє на керуючий пристрій та змінює частоту гетеродина, компенсуючи відхилення проміжної частоти. В якості керуючого пристрою використовують варикап, який ввімкнений в коливальний контур (рисунок 2, б).

a)

Б)

Рисунок 2. Функціональна та електричні схеми АПЧГ

https://electrician.pto.org.ua/index.php/item/160-pytannia-dlia-samokontroliu