Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 39
Текст из файла (страница 39)
В результате векторного сложения двух напряжений получают напряжение той же частоты, но другой фазы. Амплитуда суммарного колебания Ус= Генератор спорного напряжения Рис. 5.37 Детекторы радиосигналов 203 к 2к Е в> ко Рис, в.за Напряжение на выходе АД с коэффициентом передачи К, (5.46) Е, =К„Ут — -К„ Согласно (5.46) напряжение Е, на выходе ФД зависит от <р входного сигнала; вид зависимости Е, от я> определяется отношением йй,„Лйи. В общем случае характеристика детектирования существенно отличается от косинусоиды (рис.
5.38, а). Если ь'„«Уи, то к, к. Ги,.*ки~~„, .к киийиии„ки> р = К„(У„-> бгсоз ср). Таким образом, при малых амплитудах входного сигнала характеристика детектирования однотактного диодного ФД имеет косинусоидальную форму. Если У„,= ~4, то Е,= К„х .,/2и,'; и;*, 2, =К„ии,ККи+, ти ° - К-. «.Р Р.- стика детектирования представляет собой циклоиду (рис. 5.38, 6), сильно отличающуюся от косинусоиды. Балансный ФД.
Представляет собой два диодных однотактных ФД (рис. 5.39), каждый из которых работает на свою нагрузку. В результате на выходе каждого плеча ФД создаются напря>кения Ем и Ек встречной полярности, поэтому Е,= Е„--Ек,, Входное напряжение подводится к диодам в противоположной полярности, поэтому фаза напря>кения и,',„отличается от фазы и",„на 180'. Опорное напряжение прикладывается к диодам в одинаковой фазе, поэтому, Егл = К„ =К,(Е>.+ и;„с р); Е>=Ко гг,-'+гг> )2 2гггг с>зф =К„(Усе й>'„'„сов >8). Следовательно, Е, = Еи — Е„> = К„(У'„к+ йй'„'„) соя га = 2К,Е>',к соз гР. В кольцевом ФД используют два балансных фазовых детектора.
при этом симметричность характеристики детектирования улучшается, а коэффициент передачи детектора возрастает. ГЛАВА 5 гр4 УФ, 1' 1 Рис. 5.40 Рис. 5.39 Фазовый детектор на логаческих дискретных элементах. Структурная схема подобного ФД показана на рис. 5.40. Устройство формирования (УФ) преобразует аналоговый гармонический сигнал в импульсное напряжение.
Возможная схемная реализация такого ФД показана на рис. 5.41, и. Детектор имеет два входа: на первый подается ФМ колебание (рис. 5.42, и), на второй — опорное напряжение (рис. 5.42, 0). В качестве УФ, и УФ, использованы компараторы с гистерезисом РА, и РА,.
Диаграммы напряжений и~ и из на выходе УФ, и УФз показаны на рис. 5.42, б, г. Напряжения и, и из подаются на цепь И, в качестве которой используются два логических элемента И вЂ” НЕ РР1.3 и РР1.4. Напряжение и на выходе цепи И создается только при одновременном действии на- Рис. 5.41 Детекторы радиосигналов 205 Рис. 6.42 о л 2л 9 Рис. 5.43 пряжений и, и и>. Диаграмма напряжения на выходе цепи И показана на рис. 5.42, д.
Фильтр нижних частот выделяет постоянную составляющую напряжения Е, = У, ) к — гр (!2л = 0,5 У~ )1 — г1ь>к ), (5.47) Согласно (5.47) напряжение Е, линейно зависит от фазы <р. Характеристика детектирования ФД показана на рис. 5.43. Если в схеме на рис. 5.41,а вместо цепи И использовать цепь на основе элементов исключающее ИЛИ вЂ” НЕ (см.
рис. 5.41, б), то характеристика детектирования становится в 2 раза круче и при равенстве фаз входного и опорного напряжений Е,= О. Напряжение и на выходе цепи И, состоящей из элементов И вЂ” )!Е, имеет место при одновременном наличии либо отсутствии напряжений и, и и,. 5.12. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ ЧАСТОТНЫХ ДЕТЕКТОРОВ Частотным детектором (ЧД) называют устройство, предназначенное для получения напряжения, изменяющегося в соответствии с законом изменения частоты входного сигнала. На входе детектора действует напряжение изменяющейся частоты и„ = = !7,„сов [а>,„(~) 2) !рис. 5.44, а), Если угловая частота сигнала на ГЛАВА 5 гОВ ивв вввхр в>и Рис. БА4 входе ЧД меняется, например, по закону а>,„(~) = в>„ †>5в>,„„всозй~ (рис.
5.44, б), где ив в угловая частота несущего колебания,>55>„„„- девиация угловой частоты входного сигнала, й — угловая модулирующая частота, то согласно определению напря>кение Е, на выходе ЧД должно меняться в соответствии с рис. 5.44, в. Поскольку спектр напряжения на выходе ЧД содер>кит частотные составляющие, которых не было в спектре входного сигнала, ЧД нельзя реализовать с помощью линейной цепи с постоянными параметрами. Частотный детектор нельзя создать и с помощью безынерционной нелинейной цепи. Действительно, если в качестве безынерционной цепи используют диод, то при действии на его входе ЧМ колебания импульсы тока диода содержат постоянную составляющую, уровень которой зависит только от амплитуды этого колебания, но не от его фазы и частоты.
Частотное детектирование осуществляется в устройствах, соединяющих в себе инерционные линейные и безынерционные нелинейные элементы. Принцип частотного детектирования состоит в преобразовании ЧМ колебания в линейной системе в колебание с другим видом модуляции с последующим детектированием преобразованного колебания безынерционной нелинейной цепью. Общая структурная схема ЧД показана на рис. 5.45, где АО предна- детекторы радиосигналов 207 Рис. В.4В значено для устранения паразитной амплитудной модуляции ЧМ колебания.
Преобразовать ЧМ колебание можно в колебания следующих видов: — амплитудно-частотно-модулированное (АЧМ), у которого амплитуда меняется в соответствии с изменением частоты колебания. Это преобразование молгно осуществить в линейной цепи с реактивными параметрами, зависящими от частоты. После линейной цепи АЧМ колебание детектируется АД; — фазочастотное с последующим фазовым детектированием; — импульсы с переменной скважностью с последующим детектированием импульсным детектором, напряжение на выходе которого пропорционально длительности импульсов, и т.д.
Ед РЕд г» Рис. В.4В Структурная схема балансного ЧД показана на рис. 5.46, а, его характеристика детектирования — на рис. 5.46, б. Устройство имеет два детектора преобразованного напряжения (ДПН) и цепь вычитания. Преимущества такого ЧД по сравнению с небалансным следующие: характеристика детектирования более линейная, поскольку четные гармоники в балансной цепи компенсируются; характеристика детектирования проходит через нуль, поэтому напряжение Е, соответствует знаку отклонения частоты оз,„от несущего значения ы.. Это позволяет использовать балансные ЧД, в частности, в цепях автоматической подстройки частоты (АПЧ). ГЛАВА 5 грв 5.13.
ВИДЫ ЧАСТОТНЫХ ДЕТЕКТОРОВ Детектор с преобразованием отклонения частоты в изменение амплитуды. В таких детекторах ЧМ колебание преобразуется в АЧМ колебание в расстроенных о~носительно несущей частоты резонансных цепях с последующим детектированием амплитудным детектором. Рис. 6.47 Преобразование ЧМ колебания в детекторе, схема которого показана на рис. 5.47, осуществляется в резонансном ЕС-контуре с использованием для этого наклонного участка его АХЧ, где зависимость рр'„от7" близка к линейной. Таким образом, действие данного вида ЧД происходит с расстроенным относительно частоты сигнала контуром. При использовании наклонного участка АЧХ контура возникает сопутствующая модуляция (рис.
5.48), при которой закон изменения амплитуды У, напряжения на контуре соответствует закону изменения частоты входного сигнала. Напряжение с контура подается на АД, напряжение на выходе которого Е„является функцией частоты. Напряжение на контуре ~'к ~ кО , где Укл=Г„„а,таей;, Т р — амплитуда первой гармоники тока на выходе АО;р7, — эквивалентное за- рр.. т„° к;=ц. р=и„,-.ррГр+рррр-рррркГ, где соа 0 — коэффициент передачи АД.
Характеристика детектирования, построенная согласно выражению для Е„по форме совпадает с АЧХ используемой в ЧД линейной цепи ~в данном случае с резонансной характеристикой контура). Подобные простейшие ЧД применяются только в системах с узкополосной ЧМ, поскольку не обладают достаточно линейными детекторными характеристиками. Повысить линейность характеристики детектирования ЧД можно уменьшением добротности контура, либо использованием балансного ЧД с взаимно расстроенными контурами. 209 Детекторы радиосигналов Рис.
В.4В Балансный ЧД с взаимно расстроенными контурами представляет собой два ЧД с одиночными контурами (рис. 5.49); А,С,-контур первого ЧД настроен на частотулн превышающую 4 на бг'; а ЕзСз-коггтур — на частоту Д„которая на Зг ниже средней частоты входного сигнала(„'. При~= 4 (/ы = У,н Е„, = Ем и напрямгение на выходе ЧД (рис. 5.50) Е,= О. При ~>~; напряжение (l„на первом контуре становится больше, чем напрямгение У,з на втоРом, и соответственно Еы > Е,ь Е, > О.
ПРи У <Ус (,гм < И„ь Ем < Е„ иЕ,<0. Характеристика детектирования балансного ЧД с взаимно расстроенными контурами практически симметрична, поэтому при детектировании отсутствуют искажения по второй гармонике. При значительной взаимной расстройке контуров характеристика детектирования становится нелинейной. со~ О яо, Рис. В.4В ГЛАВА 5 г1О Рис. 5.50 Детектор с преобразованием изменения частоты в изменение фазового сдвига. Усилитель с одиночным резонансным контуром имее~ ФЧХ, показанную на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
