9.3.2. Частотный детектор с фазовым преобразованием

ЧМ сигнала

В этом случае структурная схема построения ЧД выглядит так:

В таких ЧД основой преобразователя является четырехполюсник (ЧП) с линейной фазовой частотной характеристикой (ФЧХ). Такой ФЧХ обладает обычная линия задержки (ЛЗ).

Передаточная функция идеальной ЛЗ записывается в виде:

.

; ;

;

;

   .

Таким образом, разность фаз (t) между входным и выходным напряжениями линии задержки пропорциональна закону изменения частотной модуляции.

В результате структурная схема ЧД с фазовым преобразованием ЧМ сигнала будет выглядеть следующим образом:

Вместо ЛЗ можно взять резонансный усилитель (РУ), который имеет ФЧХ, близкую по параметрам к передаточной функции ЛЗ:

(- arctg;

,

где d_экв – эквивалентное затухание.

В результате такой ЧД, также как и ЧД с амплитудным преобразованием ЧМ сигнала можно построить по однотактной и балансной схеме.

На практике чаще применяется балансная схема ЧД:

В этой схеме для преобразования ЧМ сигнала в ФМ сигнал применяется резонансный усилитель с нагрузкой в виде двух связанных колебательных контуров. На последнем колебательном контуре осуществляется операция фазового детектирования с использованием двух амплитудных детекторов. В качестве опорного напряжения используется напряжение, выделяющееся на дросселе:

, .

Для устранения паразитной АМ каскад РУ должен работать в режиме ограничения амплитуды.

Результирующая детекторная характеристика данного ЧД выглядит следующим образом:

;

U = ,

где: K_d - коэффициент передачи АД;

К₀ - коэффициент усиления резонансного усилителя на резонансной частоте;

 - нормированная детекторная характеристика, которая зависит от обобщенной расстройки .

Недостатком ЧД как с амплитудным, так и с фазовым преобразованием ЧМ сигнала является зависимость выходного напряжения от амплитуды входного сигнала.

Для устранения этого недостатка используются два способа:

1) Входной каскад ЧД ставят в режим ограничения амплитуды; однако, здесь с ростом частоты, во-первых, уменьшается коэффициент усиления и, во-вторых, возрастают инерционные свойства такого усилителя;

2) Используется схема ЧД с внутренним ограничением амплитуды (дробный ЧД).

Рассмотрим схему дробного ЧД:

В этой схеме диоды включены «навстречу» и входной сигнал снимается со средней точки относительно «земли». Здесь величина С₀ выбирается такой большой, что _зар = С₀(R₁+R₂) >> 1 U₁+U₂ const.

Для этой схемы выходное напряжение: U =

Следовательно, при большой С₀ выходное напряжение пропорционально U₁ / U₂  U  const и мало зависит от изменений амплитуды входного сигнала.

Достоинства: хорошее подавление паразитной АМ.

Недостатки: надо иметь большую С₀ и входное сопротивление будет изменяться от колебаний амплитуды входного сигнала (от U₁ и U₂).