Глава 8. Частотные и фазовые детекторы

1. Назначение и классификация частотных детекторов

Частотным детектором (ЧД) называют каскад РПрУ, в котором осуществляется преобразование частотно-модулированного (ЧМ) радиосигнала в выходное напряжение, меняющееся по закону модуляции. Необходимость в указанном преобразовании возникает потому, что при использовании частотной модуляции передаваемое сообщение заключается в изменении частоты радиосигнала при постоянстве его амплитуды. Характер преобразования сигнала при частотном детектировании показан на рис.8.1:

Рис.8.1. Преобразование радиосигнала при частотном детектировании:

а) напряжение на входе ЧД; б) изменение частоты входного

сигнала; в) напряжение на выходе ЧД.

На вход ЧД поступает радиосигнал U_ЧМ (рис.8.1,а), частота которого изменяется от f₀ – Δf до f₀ + Δf около некоторой средней частоты f₀. При синусоидальном законе частотной модуляции отклонение частоты входного радиосигнала во времени представлено на рис.8.1,б. Амплитуду отклонения частоты Δf_m называют девиацией частоты. Напряжение на выходе частотного детектора U_НЧ (рис.8.1,в) должно изменяться по тому же закону, что и отклонение частоты входного радиосигнала.

В зависимости от принципа действия различают следующие группы ЧД:

1. Детекторы с частотно-амплитудным преобразованием, в которых осуществляется преобразование колебаний с ЧМ в колебания с АМ с последующим амплитудным детектированием. В этой группе выделяют ЧД с симметричной детекторной характеристикой, которые подразделяются на частотные дискриминаторы (ЧДс) и дробные детекторы. В ЧДс отклонение несущей частоты от номинального значения преобразуется в постоянное напряжение, знак которого характеризует направление отклонения в сторону большей или меньшей величины частоты относительно среднего значения. По конструктивному исполнению различают ЧДс с расстроенными или настроенными контурами.

2. Детекторы с частотно-фазовым преобразованием, в которых осуществляется преобразование ЧМ-колебаний в колебания с фазовой модуляцией (ФМ) с последующим фазовым детектированием.

3. Детекторы с частотно-импульсным преобразованием, в которых осуществляется преобразование ЧМ-колебаний в последовательность прямоугольных импульсов, частота которых пропорциональна изменению частоты сигнала f_С относительно среднего значения частоты настройки контуров f₀. Напряжение на выходе ЧД можно сформировать с помощью счётчика импульсов. Такие детекторы иногда называются импульсно-счётными.

4. Детекторы на базе фазовой автоматической подстройки частоты (ФАПЧ), которые строятся по структуре систем с ФАПЧ.

Наиболее широкое распространение в РПрУ получили ЧДс с настроенными контурами и дробные ЧД. Эти детекторы выполняются по балансной схеме и имеют более линейные характеристики.