Частотный аналоговый детектор

Частотная модуляция (ЧМ) является доминирующей в современных передачи информации СВЧ диапазона, в том числе спутнико - космических системах радиосвязи и телевидения. При ЧМ обеспечивается высокая помехоустойчивость и высокое качество передачи информации, допускается возможность одновременной работы в общем канале связи большого числа корреспондентов и реализуется более полное использование по энергетическим показателям радиопередающего устройства в силу постоянства амплитуды сигнала по сравнению с амплитудной модуляцией.

Типовая схема частотного демодулятора приведена на рисунке 11.2.

На схеме рисунок 11.2 приняты следующие обозначения: АО – амплитудный ограничитель; ПФ – полоснопропускающий фильтр по отнащению к 1-й гармонике сигнала промежуточной частоты; ЧД – частотный детектор; ФНЧ – Фильтр нижних частот.

Полоса пропускания ФНЧ устанавливается равной верхней частоте модулирующего сигнала F_B. Полоса пропускания УПЧ выбирается исходя из ширины спектра принимаемого частотно-модулируемого сигнала. Пренебрегая крайними спектральными составляющими, эту полосу сужают до величины:

Δf_СП = 2 (Δ f_Д + F_B).

Статическая характеристика частотного детектора имеет вид, показанный на рисунке 11.3, а, амплитудно-частотная (АЧХ) по выходному сигналу демодулятора – на рисунке 11.3, б. В зависимости от характера передаваемого сообщения в АХЧ осуществляется подъем или завал определенных участков, например так, как показано на рисунке 11.3, в.

Одна из возможных схем частотного детектора, называемая схемой на расстроенных контурах, приведена на рисунке 11.4.

Схема, представляющая собой комбинацию двух амплитудных детекторов, работает следующим образом. Резонансная частота первого (рисунок 11.3, рисунок 11.4) контура fp₁>f_{0 ,} второго f_p2<f_0, где f₀ – центральная частота, при которой выходное напряжение детектора U=0. Напряжение на выходе амплитудных детекторов U_д1 и U_д2 определяется резонансной характеристикой каждого из контуров. Выходное напряжение частотного детектора есть разность напряжений U_д1 и U_д2

Программы на языке Mathcad по расчету согласно (11.1) статической характеристики частотного детектора U = Ф(α), где α = Δf/f₀ – относительное изменение частоты, приведена на рисунке 11.10. Пример расчета по программе при добротности Q = 30, центральной частоте f₀ = 100МГц и расстройке по частоте Δf _p= 4МГц приведен на том же рисунок 11.4. Полученная статическая характеристика частотного детектора на расстроенных контурах соответствует общей характеристике, представленной на рисунке 11.2.

Изменяя значения добротности контура Q и расстройке Δf_p, можно регулировать крутизну и протяженность линейного участка этой характеристики.

11.3 Задание на выполнение лабораторной работы

1. По программе рисунок 11.4 проведет расчет, и постройте график статической характеристики частотного детектора при других значениях добротности и частотной расстройки контуров. Определите по графику крутизну статической характеристики частотного детектора.

2. Сравните между собой графики, построенные при разных исходных данных. Определите, как добротность и расстройка по частоте влияют на крутизну статической характеристики частотного детектора.