3.8. Детектирование сигналов с угловой модуляцией Детектирование фм сигналов

Для детектирования ФМ сигналов можно использовать ранее рассмотренный синхронный детектор (рис. 3.27). При в качестве опорного колебания используют . Это позволяет получить характеристику детектирования в виде

, (3.11)

г

u_вых

- 0  

Рис. 3.40. Характеристика

детектирования ФД

де {…}_НЧ обозначает низкочастотную часть выражения в фигурных скобках (после прохождения через ФНЧ). График характеристики детектирования фазового детектора приведён на рис. 3.40.

Детектирование чм сигналов

Для построения частотных детекторов используются два метода связанные с преобразованием вида модуляции:

1. преобразование ЧМ в АМ с последующим амплитудным детектированием,

2. преобразование ЧМ в ФМ с последующим фазовым детектированием

Первый метод реализован в схеме частотного детектора с расстроенными контурами (рис. 3.41). Преобразователь ЧМ в АМ выполнен на двух колебательных контурах, расстроенных относительно частоты сигнала и , где _р (расстройка) выбирается таким образом, чтобы получить максимальную линейность рабочего участка характеристики детектирования. Амплитудные детекторы выполнены по выше рассмотренной схеме диодного детектора огибающей (рис. 3.24).

В

VD₁

L₁ С₁ R C

L₂ C₂ R C

VD₂

Рис. 3.41. Частотный детектор с расстроенными контурами

ычислим характеристику детектирования (ХД) , где – частота входного гармонического сигнала.

, (3.12)

где U_с – амплитуда входного сигнала ,

 - коэффициент передачи входного трансформатора,

– обобщённая расстройка

1-го контура,

– обобщённая расстройка

2-го контура.

Н

Рис. 3.42. ХД частотного детектора

а рис. 3.42 утолщённой линией приведён график ХД, соответствующий выражению (3.12). Относительно линейная часть ХД используется в качестве её рабочей области. Нетрудно видеть, что требуется тщательное симметрирование схемы (Q1 = Q2 = Q) и настройка контуров на частоты , правильный выбор которых зависит от добротности Q. Сложность настройки – главный недостаток данного частотного детектора, а к его достоинствам можно отнести возможность получения высокой крутизны ХД при Q >> 1.

Выводы

1. Частотный детектор с расстроенными контурами работает по методу преобразования ЧМ в АМ с последующим амплитудным детектированием.

2. Достоинством данного частотного детектора является возможность достижения высокой крутизны его ХД.

3. Основной недостаток – сложность настройки. От неё зависит степень линейности рабочего участка ХД.

4. Частотный детектор (рис. 3.41) целесообразно использовать при приёме сигналов с цифровой ЧМ, когда важна крутизна ХД, а степень её линейности роли не играет.

П

Cp

Lдр

VD₁

R C

L₁ L₂ C₂

R C

VD₂

Рис. 3.43. Частотный дискриминатор

реобразование ЧМ в ФМ с последующим фазовым детектированием используется в частотном дискриминаторе, схема которого приведена на рис. 3.43. В этой схеме преобразование ЧМ сигнала u₁(t) в ФМ сигнал u₂(t) осуществляется колебательным контуром L2 C2, настроенным на частоту сигнала а фазовый детектор (ФД) выполнен по балансной схеме, содержащей перемножитель напряжений и на диодах VD1, VD2 и ФНЧ 1-го порядка (RC нагрузка). Вспомогательные элементы разделительный конденсатор С_р и дроссель L_др служат для подачи входного напряжения в качестве опорного на второй вход перемножителя. Определим ХД частотного дискриминатора – зависимость его выходного напряжения от частоты входного гармонического сигнала . Учитывая (3.11), имеем ,

где  - коэффициент пропорциональности, = const,

 – фазовый сдвиг между и .

,

где М – взаимная индуктивность между L₁ и L₂,

– характеристическое сопротивление контура,

r – сопротивление потерь контура,

Q – добротность контура,

– обобщённая расстройка.

. .

, (3.13)

где .

Н

а рис. 3.44 приведён график ХД (кривая 4), построенный по выражению (3.13), а также ряд вспомогательных кривых:

1. ,

2. arctg,

3. sin(arctg).

Рис. 3.44. Характеристика детектирования частотного дискриминатора

Выводы

1. Частотный дискриминатор реализует метод преобразования ЧМ в ФМ с последующим фазовым детектированием.

2. Частотный дискриминатор прост в настройке, т.к. его контур настраивается на частоту сигнала .

3. Обеспечивается высокая степень линейности рабочего участка ХД вне зависимости от настройки контура.

4. Частотный дискриминатор целесообразно применять при приёме сигналов с аналоговой ЧМ, когда важна линейность ХД.