Устройство радиоприемных устройств

28. ФАЗОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ. СХЕМЫ, ХАРАКТЕРИСТИКИ

Фазовый детектор (ФД) – преобразователь, выходной параметр (напряжение, ток, и т.д.) которого пропорционален разности фаз сигнала и опорного напряжения.

Если в качестве вых параметра выбрано напряжение, а вх напряжение spm(t) = A сos[w0 t + j(t)], и опорное напряжение

uo = Uocoswot ,

то выходное напряжение должно быть

Epd = Kpd j(

t) .

Структурная схема ФД совпадает со схемой ПЧ; отличие состоит в том, что на выходе здесь включен ФНЧ, и в соотношении частот гетеродина и сигнала

wГ = wС =w0.

Выходное напряжение детектора

Epd = 0,5S1 ARH cosj,

Где S1- крутизна для первой гармоники тока преобразовательного элемента.

Детектирование фазы можно реализовать с помощью перемножителя и ФНЧ – рис.12.1.

Рис.12.1. Фазовый детектор

Опорное напряжение

uo = Uocoswot .

Анализ этой схемы показывает, что детекторная характеристика нелинейная

.

Фазовый детектор с одним диодом.

Такой ФД удобно анализировать как преобразователь с амплитудным детектированием суммы двух колебаний: гармонического (опорное напряжение) uo = Uocoswot и квазигармонического (информационный входной сигнал) uin = Uincos[wot + j(t)] – колебания с одинаковой частотой, но разными фазами. Амплитуда суммарного колебания

.

Напряжение на выходе ФД определяется коэффициентом передачи амплитудного детектора Kd

.

При малой амплитуде входного сигнала Uin << Uo

Балансный ФД – рис.8.5.

;

;

.

29. АМПЛИТУДНЫЕ ОГРАНИЧИТЕЛИ

При угловой модуляции информация содержится в частоте (фазе) квазигармонического колебания. Изменение амплитуды сигнала может привести к искажениям при детектировании. Амплитудные ограничители (АО) служат для устранения амплитудной модуляции квазигармонического колебания – напряжение на выходе амплитудного ограничителя имеет постоянную амплитуду.

Рис. 12.0. Диодный амплитудный ограничитель

АО содержит ограничитель мгновенных значений, который обеспечивает постоянство максимальных (минимальных) напряжений, и полосовой фильтр. Полосовой фильтр подавляет гармоники, создаваемые ограничителем мгновенных значений.

30. ЧАСТОТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ С АМПЛИТУДНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ СИГНАЛА С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ (ЧМ-АМ)

Принцип действия ЧД с преобразованием ЧМ-АМ (AM - амплитудная модуляция) основан на том, что после прохождения ЧМ колебаний через преобразующую (дифференцирующую) цепь на выходе имеет место колебание с AM. При этом закон изменения амплитуды полностью повторяет закон изменения частоты, а последующее амплитудное детектирование позволяет выделить модулирующую функцию s(t). Продифференцировав (5), получаем

uвыхДЦ(t) = duчм(f)/dt= Um [ω0 + ΔωДs(t)]sin[ω0t + Φ(t)] (8)

откуда видно, что в изменение амплитуды выходного сигнала дифференцирующей цепи заложен закон изменения s(t). Подав это напряжение на амплитудный детектор (АД), на выходе получаем

uc(t) ~ UmΔωДs(t)

Идеальная дифференцирующая цепь с коэффициентом передачи K(jw) =jwt: (для резонансных цепей K(jw) =j(w - wоt), модуль которого представляет собой прямую линию с углом наклона к оси частот, может быть приближенно реализована при помощи RC-, RL- и RCL-цепсй. При этом используются скаты их амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) с относительно линейными участками. Простейшая схема такого детектора и пояснение принципа его работы приведены соответственно на рис.4а и рис.46 соответственно. Недостатком такого детектора (с расстроенным контуром относительно средней частоты ЧМ колебаний) является большая величина нелинейных искажений, для уменьшения которых следует расширять полосу пропускания колебательного контура. Однако, это приводит к уменьшению крутизны частотной характеристики ЧД. Для уменьшения нелинейных искажений применяются балансные ЧД с двумя взаимно расстроенными контурами (рис.5).

31.ЧАСТОТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ С ФАЗОВЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ СИГНАЛА С ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

В ЧД такого типа сигнал с ЧМ преобразуется в ФМ-колебания с последующим детектированием и использованием фазового детектора (ФД). Принцип действия такого ЧД основан на том, что при прохождении ЧМ колебания через идеальную линию задержки Tо, фазовый сдвиг сигнала на ее выходе относительно входного (опорного) колебания пропорционален мгновенной частоте j(t) = =Tоw(t), а напряжения на входах ФД

Uчм вх (t) = Umcosφ(t) (9), Uчм вх (t – τ0) = Umcosφ(t – τ0)

Для нормальной работы ФД одно из этих колебаний должно быть дополнительно сдвинуто на p/2. Оба колебания подаются на входы ФД, на выходе которого формируется сигнал, амплитуда которого пропорциональна разности фаз входного и опорного напряжений:

UФД вых ~ φЧМ(t – τ0) – φЧМ(τ) = [φ(t) - φ(t – τ0)]/ τ0 = τ0 dφ(t)/dt = ω0τ0 + τ0ΔωДs(t) (10)

то есть выходное напряжение ФД пропорционально модулирующему сигналу.

Алгоритм работы такого детектора поясняется структурной схемой на рис.6.

Труднореализуемая линия задержки может быть заменена четырехполюсником с фазовой характеристикой, близкой к линейной в некоторой полосе частот (рис.7). Здесь линия задержки заменена двухконтурной системой с фазовой характеристикой, близкой к линейной в полосе пропускания, а фазовый сдвиг на p/2 осуществляется благодаря известному свойству двухконтурной системы, в которой выходное напряжение на резонансной частоте сдвинуто относительно входного на p/2.

 Скачать реферат