Частотный детектор с пвм на связанных контурах.

В схеме (рис.5) ПВМ представляет собой систему двух контуров, связанных между собой внешней ёмкостной связью за счёт малой емкости С_СВ. Оба контура настроены на одну частоту ƒ₀=ƒ_Н.

При рассмотрении физических процессов в схеме частотного детектора будем считать, что 1/ω_НС_Ф≈0; 1/ω_НС_Р≈0; 1/ω_НС₁=1/ω_НС₂≈0; ω_НL_ДР≈∞;

l/ω_HC_CB>>Z_PK2.

Рис. 5

Схема ЧД представляет собой два симметрично замкнутых контура, для которых можно по второму закону Кирхгофа составить уравнения:

(2)

Принцип преобразования ЧМ колебаний в ЧМ,АМ колебания основан на изменении фазовых соотношений напряжений на контурах при изменении частоты входного сигнала.

Рассмотрим три случая:

1) f_C=f₀

При условии 1/ω_СС_СВ>>Z_РК2, ток связи İ_СВ опережает Ů₁ на 90º. При f_C=f₀ второй контур имеет чисто активное сопротивление и соответственно Ů₂=İ_СВZ_РК2 совпадает по фазе с током İ_СВ (рис.6).

Рис. 6

Пользуясь формулами (2), определим графически U_д1 и U_д2 (рис.7). |U_д1|=|U_д2|; |U₀₁|=|U₀₂|. Эти напряжения имеют противоположную полярность, и следовательно,U₀=0.

Рис. 7

2) f′_С>f₀ Сопротивление Z_РК2 приобретает активно-ёмкостный характер (рис.8). U₂ отстаёт от İ_СВ на угол φ (рис.9).

Рис. 8

Рис. 9

Рассуждая аналогично, как и в 1-м случае, имеем \U_д2\>\U_д1\; \U_О2\>\U_О1\. На выходе детектора образуется напряжение U₀>0.

3) f``<f₀. Сопротивление Z_РК2 приобретает активно-индуктивный характер (рис. 3.75); U₂ опережает İ_СВ на угол φ (рис.10).

|U_д1 |>| U_д2 |^;|U₀₁ |>| U₀₂ |. На выходе детектора образуется напряжение U₀<0.

Рис. 10

Таким образом, при изменении частоты входного сигнала по закону модулирующего сигнала напряжение на выходе детектора дополнительно приобретает амплитудную модуляцию по закону изменения частоты входного сигнала.

Частотные детекторы на связанных контурах в области несущей частоты имеют линейный участок детекторной характеристики U_ВЫХ=F(Δf), однако диапазон частот этого участка мал (несколько единиц килогерц). Поэтому такие детекторы используют в узкополосных системах связи с малыми индексами частотной модуляции. Это в основном одноканальные радиосистемы.

3.6.6 Детектирование колебаний частотной телеграфии

При детектировании сигналов ЧТ задача частотного детектора заключается в преобразовании последовательности радиоимпульсов с двумя частотами, например, ƒ_Б и f_В, в соответствующую последовательность видеоимпульсов, т. е. в посылки постоянного напряжения (тока) телеграфного сигнала. Например, радиоимпульсу с частотой ƒ_Б соответствует нулевая посылка «0», радиоимпульсу с частотой ƒ_В соответствует токовая посылка «1» (рис.11).

Рис. 11

Для детектирования сигналов ЧТ часто применяется схема ЧД с взаимно расстроенными контурами. Один контур настраивается на частоту f_В, другой на частоту ƒ_Б (рис.12).

Напряжение с выхода ЧД подаётся в цепь управления телеграфным аппаратом.

Рис. 12

При двукратном частотном телеграфирование (ДЧТ) на вход детектора поступают радиоимпульсы с четырьмя частотами, например, f_А, f_Б, f_В, f_Г. Соответственно, в схеме должно быть четыре контура.

Задача детектора (дешифратора) заключается в формировании посылок постоянного напряжения (тока) в двух телеграфных каналах в соответствии с принятой кодировкой (табл. 3.1).

Таблица 1

Схема детектора (дешифратора) приведена на рис. 13.

Рис. 13

Выполнение работы:

1. Снятие детекторной характеристики частотного детектора на основе расстроенного контура (детектор № 1).

1.1. Снять модуляционную характеристику ВЧ генератора (зависимость частоты синусоидального напряжения на выходе генератора от напряжения смещения варикапа).

Построить зависимость f_с = f (Uсм)

Uсм, В	0	1,54	3,18	4,68	5,58	7,16	8,53	10,08	12	13,5	14,49
Fc, кГц	2043,3	2383,8	2559,8	2673,45	2730,1	2816,6	2882,6	2950,8	3029,6	3095	3140

1.2. Снять детекторную характеристику частотного детектора на основе расстроенного контура (детектор № 1)

R1

fc, кГц	2200	2354	2454	2563	2611	2757	2697	2731	2804	2899
Uвых,В	1,31	2,38	3,68	6,42	8,45	10,66	11,9	10,92	8,66	5,44

R2

fc, кГц	2200	2371	2497	2592	2672	2713	2771	2840	2902
Uвых,В	1,19	2,34	3,95	6,14	8,48	9,13	8,62	6,81	5,30

Рисунок 14 - Зависимость f_с = f (Uсм)

Рисунок 15 –Детекторная характеристика частотного детектора на основе расстроенного контура при R1.

Рисунок 16 –Детекторная характеристика частотного детектора на основе расстроенного контура при R2.

2. Снятие детекторной характеристики дробного частотного детектора (детектор № 2)

fc, кГц	2218	2335	2400	2497	2537	2570	2589	2598	2617	2641	2698	2745	2816	2900
Uвых,В	-3,99	-6,54	-8,4	-9,47	-7,29	-3,66	-1,1	0,21	2,76	5,74	8,82	7,8	5,43	3,53

Рисунок 17 –Детекторная характеристика дробного частотного детектора.

3. Снятие детекторной характеристики частотного детектора на основе фазового детектора (детектор №3).

fc, кГц	2220	2410	2540	2572	2607	2621	2669	2707	2785	2848	2900
R1 Uвых,В	4,61	4,38	2,15	1,35	0,41	0,03	-1,29	-2,54	-5,14	-6,37	-6,95
R2 Uвых,В	3,42	2,73	1,17	0,67	0,09	-0,13	-0,94	-1,66	-3,30	-4,33	-4,931

Рисунок 18 – Детекторная характеристика при R1

Рисунок 19 – Детекторная характеристика при R2

4. Наблюдение и анализ искажений сигнала на выходе детекторов

4.1. Наблюдать низкочастотный сигнал на выходе детектора. Оценить искажения низкочастотного сигнала на выходе детектора при отклонении значения f_с от f_ср для данного вида детектора.

Детектор 1

для всех осциллограмм первого детектора развертка канал А 0,2 В/дел, В 20мВ/дел, 0,5мс/дел.

Нижняя осциллограмма – напряжение низкой частоты U_, верхняя – с выхода детектора.

Рисунок 20 – Осциллограмма низкочастотного сигнала на выходе детектора при f_c=2580кГц

Рисунок 21 – Осциллограмма низкочастотного сигнала на выходе детектора при f_c=2712кГц

Рисунок 22 – Осциллограмма низкочастотного сигнала на выходе детектора при f_c=2219кГц

Рисунок 23 – изменение амплитуды на выходе детектора

При уменьшении амплитуды напряжения на выходе ВЧ генератора напряжение на выходе детектора тоже уменьшается.

Детектор №2

Для всех осциллограмм второго детектора развертка канал А 0,2 В/дел, В 0,1 В/дел, 0,5мс/дел.

Нижняя осциллограмма – напряжение низкой частоты U_, верхняя – с выхода детектора.

Рисунок 24 – Осциллограмма низкочастотного сигнала на выходе детектора при f_c=2593,3кГц

Рисунок 25 – Осциллограмма низкочастотного сигнала на выходе детектора при f_c=2586кГц

Рисунок 26 – Осциллограмма низкочастотного сигнала на выходе детектора при f_c=2146кГц

Рисунок 27 – изменение амплитуды на выходе детектора, развертка В 50мВ/дел.

При уменьшении амплитуды напряжения на выходе ВЧ генератора напряжение на выходе детектора тоже уменьшается.

Детектор №3

Для всех осциллограмм второго детектора развертка канал А 0,2В/дел, В 20мВ/дел, 0,2мс/дел.

Нижняя осциллограмма – напряжение низкой частоты U_, верхняя – с выхода детектора.

Рисунок 28 – Осциллограмма низкочастотного сигнала на выходе детектора при f_c=2676кГц

Рисунок 29 – Осциллограмма низкочастотного сигнала на выходе детектора при f_c=2807кГц

Рисунок 30 – Осциллограмма низкочастотного сигнала на выходе детектора при f_c=2082кГц

Рисунок 31 – изменение амплитуды на выходе детектора, переменный резистор «Ампл.» в крайнем левом положении.