23.2. Принцип построения фазовых и частотных детекторов.

В общем случае детектирование ФМ сигналов осуществляется в соответствии со структурной схемой, показанной на рис. 23.2.

u_вых

Перемножитель

Интегратор

u_вх

Опорный

генератор

Рис. 23.2  Структурная схема детектирования ФМ сигнала

В перемножителе происходит перемножение входного Ucos(ωt-φ) детектируемого сигнала с опорным , вырабатываемым специальным генератором. Результат перемножения интегрируется интегратором, то есть:

(23.3)

где: К  целое число,

.

Поясним преобразования.

На выходе детектора образуется сигнал, пропорциональный соsφ, то есть характеристика детектирования имеет вид соsφ.

КОУ, Л.23, стр.3

Роль перемножителя в схеме рис.23.2 может выполнить любой преобразователь частоты, а интегратором в простейшем случае может быть интегрирующая RC - цепь.

23.3 Балансный и кольцевой фазовые детекторы.

В качестве примеров практической реализации фазовых детекторов приведены балансный (рис.23.3а) и кольцевой (рис.23.3б) фазовые детекторы.

а) б)

Рис.23  Балансный (а) и кольцевой (б) ФД

На этих рисунках r₁, r₂ внутренние сопротивления генераторов детектируемого сигнала u₁= U₁cos(ωt+φ) и опорного генератора u₂= U₂cosωt, соответственно.

В качестве перемножителей в этих схемах используются либо балансный (рис.23.3а), либо кольцевой (рис.23.3б) преобразователи частоты, включающие в себя трансформатор Тр1 и диоды. В качестве интеграторов используются RC - цепи.

Характеристики детектирования для обеих детекторов приведены на рис. 23.4.

Рис. 23.4  Характеристики детектирования балансного (а) и кольцевого (б) детекторов.

КОУ, Л.23, стр.4

Выходные напряжения описываются следующими выражениями:

- для балансного детектора (рис. 23.3а):

u_вых= 2аRU₁U₂ cosφ, (23.4)

- для кольцевого детектора (рис.23.3 б):

u_вых= 4аRU₁U₂ cosφ, (23.5)

где: а – коэффициент, определяемый параметрами диодов.

Итоги занятия:

1. Фазовое и частотное детектирование взаимосвязаны: имея фазовый детектор, можно построить частотный, и, наоборот.

2. При фазовом и частотном детектировании ФМ или ЧМ вначале

преобразуются в АМ, а затем детектируются амплитудным

детектором.

КОУ, Л. 24,стр. 1

КОУ, Л. 24. СХЕМЫ ФАЗОВЫХ И ЧАСТОТНЫХ ДЕТЕКТОРОВ

Вопросы лекции:

24.1. Частотный детектор с двухконтурным различителем (детектор

первого типа).

2. Фазовый дискриминатор и дробный детектор (детекторы второго

типа).

24.3. Частотные и фазовые детекторы на ИМС.

Частотные детекторы строят по двум основным схемам:

- В детекторах первого 1-го типа ЧМ непосредственно преобразуется в АМ, и далее осуществляется детектирование АМ сигнала.

- В детекторах 2-го типа ЧМ вначале преобразуется в ФМ, далее ФМ в АМ и затем детектируется АМ сигнал.

24.1. Частотный детектор с двухконтурным различителем (детектор

первого типа).

Частотный детектор с двухконтурным различителем (рис.24.1) применяется для детектирования широкополосных ЧМ сигналов.

Рис. 24.1 - Частотный детектор с двухконтурным различителем.

На входе ЧД включена ненастраиваемая индуктивность L. Полосу пропускания и АЧХ детектора в этом случае определяют контуры К1 и К2. Оба контура имеют индуктивную связь с катушкой L. Контуры К1 и К2 настроены на частоты f₀+Δf и f₀-Δf , где f₀ - центральная частота детектора.

Если мгновенная частота сигнала f=f₀ , то напряжения на обеих контурах равны U₁ = U₂, и после амплитудного детектирования напряжения U₃ и U₄ равны. Разностное выходное напряжение при этом равно нулю U_вых = 0.

При повышении частоты входного сигнала она приближается к резонансной частоте контура К1 (f₀+ Δf) и отдаляется от резонансной

КОУ, Л.24, стр. 2

частоты контура К2 (f₀- Δf). Соответственно увеличивается напряжение U₁ и уменьшается напряжение U₂. На выходе при этом получается напряжение положительной полярности на верхнем зажиме (R₁, C₁) и отрицательной на нижнем (R₂, C₂). При понижении частоты U₁< U₂, U₃< U₄ и U_вых< 0.

АЧХ контуров К2 и К3 приведены на рис.23.6б, там же построена суммарная кривая для участка cd, которой пропорциональна характеристика детектирования U_вых(f).

Рис. 24.2- АЧХ (а) и временная диаграмма работы (б) ЧД с

двухконтурным различителем.

АЧХ контуров К2 и К3 приведены на рис.24.2б, там же построена суммарная кривая для участка cd, которой пропорциональна характеристика детектирования U_вых(f).

На рис.24.2а приведена временная диаграмма ЧМ сигнала для синусоидального модулирующего колебания. Рис.24.2б показывает временную диаграмму выходного сигнала, который оказывается пропорциональным модулирующему сигналу.