Детектирование частотно-модулированных сигналов

  Главная       Учебники - Радиотехника      Радиомастер (Жуков Е.В.)

 поиск по сайту           правообладателям

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

 

 

Детектирование частотно-модулированных сигналов

Детектирование частотно-модулированных сигналов — процесс выделения напряжения низкой частоты с амплитудой, изменяющейся по закону изменения высокой частоты. Для этого применяются частотные детекторы. Они ограничивают частотно-модулированный сигнал по амплитуде и превращают его в амплитудно-модулированный с последующим детектированием и выделением напряжения звуковой частоты. Необходимость ограничения частотно-модулированного сигнала по амплитуде вызвана появлением паразитной амплитудной модуляции из-за неравномерного его усиления в тракте приемника и воздействия помех. Паразитная амплитудная модуляция приводит к искажению формы полезного сигнала и ставит ее в зависимость не только от девиации частоты, но и от амплитуды ЧМ колебаний. Ограничение амплитуды ЧМ колебаний повышает помехозащищенность радиоприемного устройства и качество воспроизведения передач, поскольку информация заложена не в изменении амплитуды высокочастотных колебаний, а в изменении их частоты. Частотные характеристики сигнала при ограничении его амплитуды полностью сохраняются.

Ограничение сигнала обычно производится в последнем каскаде усиления промежуточной частоты. Для этой цели на анод и экранную сетку лампы УПЧ подается заниженное напряжение, приводящее к ограничению анодного тока. Режимы насыщения и запирания лампы наступают раньше, нежели напряжения сигнала на управляющей сетке достигают своих максимальных значений. Слабые сигналы, имеющие амплитуды напряжений меньше напряжения запирания и тока насыщения, в данной схеме не ограничиваются.

Преобразование частотно-модулированного сигнала в амплитудно-модулированный и его детектирование производится детектором. Для детектирования применяются различные способы и типы частотных детекторов: детекторы с расстроенным контуром относительно промежуточной частоты, детекторы-дискриминаторы, балансные детекторы с двумя расстроенными контурами, дробный детектор (детектор отношений) и др.

Ограничим рассмотрение процессов детектирования двумя схемами детекторов. Наиболее проста схема с расстроенным контуром (рис. 24,а). Детектор может быть собран на диоде, триоде или другой лампе. В данном случае частотный детектор собран на ламповом триоде Л1. В цепь управляющей сетки включен колебательный контур LC, имеющий некоторую расстройку от промежуточной частоты. В контуре происходит преобразование ЧМ сигнала в AM сигнал. Для этого на склоне резонансной кривой контура LC выбирается рабочий участок с полосой, равной девиации частоты. Точка А на рабочем участке (рис. 24, 6) соответствует промежуточной частоте, которая на графике показана кривой, изменяющейся во времени. Очевидно, в контуре изменения частоты будут преобразованы в изменения амплитуды.

При подаче частотно-модулированного сигнала на колебательный контур детектора LC произойдет его преобразование в сигнал, промодулированный по амплитуде.
 


Рис. 25. Частотный детектор с двумя настроенными контурами (а) и график физических процессов (б)

 

 


В дальнейшем работа схемы будет аналогична работе сеточного детектора амплитудно-модулированных сигналов. На резисторе Rд произойдет падение напряжения от постоянной составляющей сеточного тока и составляющей звуковой частоты, управляющее электронным потоком лампы. Переменная же составляющая высокой частоты замыкается через блокировочный конденсатор Сд и падения напряжения на резисторе Rд не создаст.

Продетектированные в сеточной цепи и усиленные лампой сигналы выделяются на анодной нагрузке сеточного детектора Rа, а их переменные составляющие звуковой частоты поступают на усилитель низкой частоты.

Схема частотного детектора-дискриминатора (разли-чителя) более совершенна и имеет ряд преимуществ перед детектором с расстроенным контуром. Детектор собран на двух ламповых или полупроводниковых диодах Dl, D2 (рис. 25, а). Резисторы нагрузки детекторов R1, R2 заблокированы конденсаторами СЗ, С4 по высокой частоте. Контуры LC и LС1 настроены в резонанс с промежуточной частотой fПр. Катушка L1 разделена на две части и имеет средний вывод. Связь между контурами индуктивно-емкостная. Емкость С2 (конденсатор связи) для промежуточной частоты представляет малое сопротивление. Для предотвращения попадания в цепи диодных детекторов промежуточной частоты включается дроссель Др, он же замыкает цепь детектирования по постоянному току и току звуковой частоты.

При подаче напряжения на вход схемы в цепях детекторов Д1 и Д2 действуют соответственно напряжения U+U1 и U+U2. Напряжение U, переданное во вторичный контур через конденсатор связи С2, равно напряжению U первичного контура и находится с ним в фазе. Напряжения U1\ и U2, индуктивно наведенные во вторичном контуре, сдвинуты по фазе по отношению друг к другу на 180°, а по отношению к напряжению U имеют сдвиг по фазе на 90°. Одно из напряжений U1 или U2 отстает по фазе на 90° от напряжения U а другое опережает его на 90°.

В случае равенства промежуточной частоты и резонансной частоты fо контура L1С1 к детекторам Д1 и Д2 прикладываются равные по амплитуде напряжения и в их цепях протекают равные по величине, направленные в противоположные стороны токи. Напряжения, созданные на резисторах нагрузки R1, R2 за счет протекания по ним равных токов, равны по амплитуде, но имеют разную полярность. Поэтому разность потенциалов между крайними точками резисторов Rl, R2, а следовательно, и напряжение выхода детектора Uвыx окажутся равными нулю.