Вопрос 17. Частотные детекторы

ЧД – устройство для создания напряжения, изменяющегося в соответствии с законом изменения частоты вх. сигнала: U_ВХ=U∙cos(ω(t)t), ω(t)=ω_Н+ΔωcosΩt.

Частотное детектирование осуществляется в устройстве, сочетающем в себе инерционные линейные и безынерционные нелинейные элементы.

Принцип детектирования заключается в преобразовании вх. сигнала в линейной системе с последующим детектированием преобразованного сигнала нелинейной цепью.

ЧМ-колебание преобразовывается в колебания следующих видов:

1) Амплитудно-ЧМ, у которого амплитуда изменяется в соответствии с законом изменения. частоты во входной цепи. Затем оно детектируется АД.

2) ФЧ-колебание с последующим детектированием ФД.

3) Преобразование в импульсы с изменяемой скважностью с последующим детектированием импульсным детектором, напряжение на входе которого пропорционально длительности импульсов.

ЧД с преобразованием частоты в амплитуду:

ЧМ-колебание преобразуется в АЧМ – в расстроенном относительно несущей частоты контуре с последующим детектированием АД.

Кд зависит от расстройки. Напряжение на выходе ЧД: Ед=Uкcosφ, φ – фаз. сдвиг в контуре.

Характеристика детектирования совпадает с АЧХ рез. контура → ввиду нелинейности АЧХ характеристика детектирования линейна только на относительно малом участке при малых значениях девиации → такой детектор используется только в узкополосных ЧМ системах (связных).

Для улучшения характеристик применяют балансные детекторы с взаимно расстроенными контурами:

Характеристика симметрична → в нем отсутствуют искажения по 2 гармонике. При значительной расстройке хар-ка становится нелинейной.

Частотный детектор, преобразовывающий изменение частоты в изменение фазы

ФЧХ резонансного контура даёт фаз. сдвиг напряжения на нем, напряж. пропорц. расстройке, что позволяет использовать контур для преобразования изменений частоты в изменение фаз. сдвига с последующим фаз. детектированием.

Напряж. Uo находится в фазе по отношению к вх. сигналу (совпадает по фазе с током I). Напр U складывается с Uo с фаз. сдвигом в зависимости от расстройки частоты вх. сигнала.

Результ. суммарное напряжение

детектируется диодным детектором и идет на нагрузку.

Для увеличения линейной характеристики используют схему с двумя плечами:

U’1 в фазе с вх. напряж., U2 сдвинуто на некоторый угол, величина которого зависит от опорного. Результат Ед=Eд1-Ед2.

При этом характеристика детектора оказывается более линейной и более протяженной.

Дробный детектор

Для упрощения аппаратуры применяют дробный детектор (детектор отношений), кот. малочувствителен к паразитной АМ, благодаря чему нет необходимости использования АО.

Напряж. U1 совпадает по фазе с , кот. меньше U1. Включение в обратном направлении 2ого диода позволяет получить на выходе сумму Е0=Eд1+Ед2, кот. приложено к С0. Значение этого конденсатора достаточно большое, и напряжение на нём не успевает реагировать на быстрые изменения амплитуды вх. сигнала → в процессе работы ЧД может меняться только отношение Eд2/Ед1, а не их сумма. Именно по этой причине такой ЧД называют дробным (детектором отношений).