Частотные фазовые детекторы

В заключении несколько слов об отравлениях неустановленной природы.

По состоянию на сегодняшний день в эту группу включено заболевание - алиментарная проксизмально-токсическая миоглобинурия.

Заболевание связано с использованием в пищу таких видов рыбы, как щука, окунь, судак, а также мелкой озерной рыбы; возникает внезапно в районе определенного озера, продолжается неопределенное время и затем также внезапно прекращается на несколько лет или даже десятилетий.

Достоверно доказанной причины этого заболевания пока нет. Предполагают, что приобретение ядовитых свойств рыбой связано с изменением свойств и характера фитапланктона, которым она питается; с поступление в воду селена и его производных; с авитаминозом.

1. Принцип построения и функционирования частотных детекторов

Частотные детекторы (ЧД) применяют в приемниках ЧМ-колебаний для преобразования высокочастотного колебания, модулированного по частоте, в напряжение, изменяющееся по закону низкочастотного модулирующего сигнала. Кроме того, ЧД широко применяют в системах автоматической подстройки частоты (АПЧ).

Процесс детектирования ЧМ-колебаний обычно проводится в два этапа. На первом частотная модуляция преобразуется в амплитудную или импульсную, а затем детектируются колебания с новой модуляцией. Преобразование ЧМ в AMпроизводится либо непосредственно, либо с помощью промежуточного преобразования ЧМ в ФМ. В соответствии с этим различают частотно-амплитудные, частотно-фазовые и частотно-импульсные детекторы.

2. Параметры частотных детекторов

Качество ЧД характеризуется в основном такими же параметрами, как и качество амплитудных детекторов: детекторной характеристикой, нелинейными искажениями, коэффициентом передачи, входным сопротивлением. Дополнительно ЧД характеризуются полосой пропускания.

Детекторная характеристика ЧД есть зависимость низкочастотного напряжения на нагрузке от частоты входного сигнала. Чтобы детектор не вносил при детектировании нелинейных искажений, детекторная характеристика должна быть линейной во всем диапазоне изменения частоты входного сигнала. Диапазон частот, в котором детекторная характеристика ЧД линейна, называется полосой пропускания ЧД.

Важным показателем ЧД является крутизна детекторной ха­рактеристики

.

Чем больше крутизна детекторной характеристики, тем больше выходной напряжения детектора, а значит, и его коэффициент передачи на одной и той же частоте (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Детекторные характеристики частотного детектора при различной крутизне

Определения остальных параметров ЧД совпадают с определениями соответствующих параметров АД. Аналогичны также требования, предъявляемые к этим параметрам.

3. Частотные амплитудные детекторы

В частотно-амплитудных детекторах ЧМ-колебании преобразуются в частотно-амплитудно-модулированиые (ЧАМ), а затем детектируются обычным АД. Наиболее просто ЧМ-колебания преобразуются в ЧАМ с помощью одиночного контура, расстроенного относительно средней частоты ЧМ-колебания, которая в приемнике обычно является промежуточной. Схема ЧД с одиночным расстроенным контуром представлена на рисунке 3.1,а.

На транзисторе VT собран УПЧ, одновременно выполняющий функции АО. Преобразование ЧМ-колебании (рисунке 3.1,б) в ЧАМ (рисунок 3.1,в) производится с помощью контура L_кС_к, резонансная частота f₀ которого отличается от промежуточной частоты f _пр на Δ f (рисунок 3.1,г). Если подать на такой контур колебание, частота которого модулирована, например, по закону синуса, то огибающая напряжения на контуре будет изменяться но такому же закону, т. е. будет ЧАМ (рисунок 3.1,в). Напряжение с контура подается на АД, состоящий из диода и нагрузочной цепи R _н C. Работа АД не зависит от высокой частоты, если выполняется условие

1/(R _н C) <2π/(f _пр-Δ f)

И детектор выделяет на нагрузке огибающую ЧАМ-колебания, т. е. исходный модулирующий сигнал.

Рисунок 3.1 – Схема частотного детектора с одним расстроеным контуром (а) и диаграммы, поясняющие работу (б)

Частотный детектор с одиночным расстроенным контуром прак­тически не находит применения, так как полоса пропускания такого детектора очень узка и детектирование сигналов с широким спектром сопровождается большими искажениями.

Повысить линейность детекторной характеристики, расширить полосу пропускания и уменьшить искажения помогает ЧД с двумя взаимно расстроенными контурами (рисунок 3.2,а). Такой детектор, называемый балансным, состоит из двух детекторов, собранных на диодах VD1 и VD2. Резонансный контур L_к1С_к1 имеет резонансную частоту выше промежуточной на Δ f, а контур L_к2С_к2 — ниже промежуточной на Δ f,т. е.

.

В ос­тальном детекторы идентичны, однако нагрузки детекторов R _н1 и R _н2включены встречно. Поэтому выходные напряжения отдельных детекторов на диодах VD1 и VD2 противоположны по знаку. В качестве выходного используется суммарное напряжение, снимаемое с обоих резисторов R _н1 и R _н2. В результате суммирования выходных напряжений отдельных детекторов формируется детекторная характеристика, показанная на рисунке 3.2,б. Из этого рисунка видно, что при текущей частоте сигнала, близкой к промежуточной частоте, детекторные характеристики отдельных детекторов нелинейны (на рисунке показаны штриховой линией). Однако в результате вычитания выходных напряжений отдельных детекторов общая детекторная характеристика линейна и проходит через 0 при частоте, равной промежуточной. При частоте сигнала, сильно отличающейся от промежуточной, общая детекторная характеристика имеет вид, определяемый детекторными характеристиками отдельных детекторов. Полоса пропускания рассмотренного балансного детектора примерно в 2 раза шире полосы пропускания ЧД с одиночным контуром.

Увеличение протяженности детекторной характеристики и по­вышение ее линейности при встречном включении нагрузок двух отдельных детекторов, составляющих общий детектор, применяется и в других видах детекторов, например в фазовых.

Рисунок 3.2 – Схема балансного частотного детектора (а) и детекторная характеристика (б)

4. Частотные фазовые детекторы

В частотно-фазовых детекторах (ЧФД) ЧМ преобразуется в пропорциональный частоте сдвиг фаз, а затем в AM. Амплитудно- модулированное колебание детектируется амплитудным детекто­ром. Одна из возможных схем ЧФД представлена на рисунке4.1.

Как и в схеме балансного детектора, в рассматриваемой схеме на транзисторе VT выполнен УПЧ, работающий как АО. Ампли­тудные детекторы выполнены на диодах VD1 и VD2 с цепями на­грузки соответственно R _н1 C1 и R _н2 C2. Преобразование вида мо­дуляции происходит в контурах. Оба контура настроены на про­межуточную частоту.

Входные напряжения амплитудных детекторов U_D1 и U_D2 оп­ределяются геометрической суммой модулей напряжений U _Lна дросселе L и напряжений U_к^’ и U_к^’’ на частях вторичного контура. Причем

U_к^’ = U_к^’’ = 0,5 U_к2,

где U_к2 — напряжение на вторичном контуре L_к2С_к2.

Дата добавления: 2014-01-07