Частотные детекторы

Частотным детектором (ЧД) называется устройство, выходное, напряжение которого пропорционально отклонению частоты входного колебания от номинального значения.

Частотные детекторы широко используются в системах автоподстройки частоты в качестве чувствительного элемента, а также в приемных устройствах частотно-модулированных (ЧМ) сигналов (УКВ радиосвязь, телевидение).

Для создания частотного детектора необходимо иметь элемент, выходное напряжение которого бы линейно зависело от частоты.
В простейшем случае это может быть одиночный колебательный контур, расстроенный относительно несущей частоты f0.При изменении частоты сигнала амплитуда напряжения на контуре будет изменяться, как это показано на рис.7.20, т.е. будет происходить преобразование ЧМ напряжения в напряжение с амплитудной модуляцией. Если это амплитудно-модулированное напряжение далее подать на амплитудный детектор, то на выходе его подучим модулирующую функцию.

Однако, из-за нелинейности спадающего участка резонансной характеристики, огибающая амплитудно-модулированного сигнала будет воспроизводить закон модуляции с искажениями и детектирование будет некачественным.

Лучшими показателями обладают ЧД построенные по балансной схеме. Известно несколько разновидностей балансных схем ЧД, основным из которых являются: ЧД с двумя связанным настроенными контурами ЧД с двумя взаиморасстроенными контурами; дробный ЧД (детектор отношений).

В радиоприемных устройствах РЛС наиболее часто применяются первые два тиса ЧД. Структурная схема для этих двух типов ЧД приведена на рис.7.22, эпюры, поясняющие принцип действия на рие.7.23.

Роль амплитудного ограничителя выполняет каскад VT1, преобразователь ЧМ - АЧМ выполнен в виде системы двух взаиморасстроенных контуров L1C1 и L2C2, детектор амплитудный выполнен на элементах VD1, Cн1, Rн1 и VD2, Cн2, Rн2 по балансной схеме.

Резонансный контур L1C1 настроен на частоту выше промежуточной на df, а контур L2C2 - ниже промежуточной на df. Включение амплитудного детектора VD1, Cн1, Rн1 таково, что его выходное напряжение, снимаемое с Rн1, положительной
полярности. Выходное напряжение второго детектора (VD2, Cн2, Rн2) - отрицательной полярности. Таким образом, полярность результирующего исходного напряжение зависит от того, в каком из колебательных контуров будет больнее напряжение, или, в конечном счете, каково отклонение частоты входного сигнала от номинального значения (рис.7.25).

Особенностью ЧД данного типа является довольно широкая полоса пропускания при малом значении крутизны амплитудно-частотной характеристики. Принципиальная схема балансного частотного детектора с двумя связно настроенными контурами приведена на рис.7.26.

рез конденсатор С6. Средняя точка индуктивности L2 соединена через дроссель Др1 _с катодами диодов, что обеспечивает цепь для постоянных составляющих токов, протекавших через диоды VD1 и VD2. Для токов высокой частоты Др1 представляет разрыв и предотвращает короткое замыкание точек а и б.
Эквивалентная схема ЧД представлена на рис.7.27.

Ток I1 , создавая магнитное поле, наводит во втором контуре ЭДС Е2, опережающую его по фазе на 90°, т.е. по фазе с U1 . При резонансе контуров (f = f0), ЭДС Е2 вызывает во втором контуре ток I2, совпадающий по фазе с ЭДС Е2.

Ток I2, протекая через катушку индуктивности второго контура, создает на ней падение напряжения U2, опережающее по фазе этот ток на 90°. .

Из диаграммы видно, что при резонансе напряжения U1 иU2сдвинута по фаpе на 90°. Напряжение U2 делится поровну между диодами и прикладывается к анодам диодов в противофазе. Как следует из рис.7.28,а модули напряжений Uд1 и Uд2 равны

между собой и, следовательно, согласно формуле (7.15) выходное '
напряжение Uвых = 0.

Для частоты f > f0 (рис.7.28,6) фазовые соотношения между векторами U1, I1 и Ё2, остаются прежними, а сопротивление последовательной цепи второго контура носит индуктивный характер XL > Хc (рис.7.29).

Поэтому вектор тока I2 отстает по фазе от вызывающей его ЭДС Е2 на некоторый угол фазовый у, зависящий от частоты.

Напряжение U2 будет по-прежнему опережать ток I2 на 90° и в результате Uд1 < Uд2, т.е. Uвых > 0.

Для частоты f < f0, сопротивление последовательной цепи (рис.7.28,в) второго контура носит емкостной характер Хс > ХL и ток I 2, опережает ЭДС Е2 на фазовый угол y.

Рассмешенные диаграммы справедливы для частот отличающихся от f₀ менее чем на полосу пропускания контуров. При расстройках, выходящих за полосу пропускания, напряжения U1 и U2 уменьшаются, а следовательно, уменьшается и Uвых. В соответствии с этим, амплитудно-частотная характеристика рассматриваемого детектора имеет вид (рис.7.21).

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 494; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!