Материал: Радиоприемные устройства учебник.

где !0 — 2Ао)0/со0d — обобщенная расстройка контуров относительно

частоты со0; | = 2 (сос — со0)/ш0d — обобщенная расстройка входного колебания.

Напряжение UBhlx на выходе частотного детектора равно разности напряжений (9.22) и (9.23):

Функция ф(£, £0) является нормированной детекторной характерис­ тикой частотного детектора. Она симметрична относительно начала

327

Рассчитаем крутизну характеристики детектора на расстроенных контурах. По определению, (9.1) находим

Функция ф (|0) монотонно растет по мере увеличения £„, стремясь к 2/л при | 0 -> оо. При заданном растворе /7Дувеличение крутизны до­ стигается за счет уменьшения полосы пропускания контуров, т. е. пу­ тем повышения их добротности. Для получения максимальной крутиз­ ны необходимо Q -> оо. Однако увеличивать добротность целесообраз­ но до тех пор, пока £0 не будет равна 2—3. Так, при £0 =2,2 крутизна 5 ЧД достигает 75% своего наибольшего значения.

При заданной полосе пропускания П контуров крутизна детектор­

(9.31)

^спа. (1-Mj)3/2

Максимум крутизны расположен в точке £0 = 1/]/2 и

Сопоставляя выражения (9.21) и (9.32), замечаем, что максимальная крутизна во второй схеме в 1,7 раза больше максимальной крутизны первой схемы при одинаковых полосах пропускания П контуров и про­ чих равных параметрах схем. Следовательно, при заданных со0 и П для достижения одинаковых значений крутизны в первой схеме требуются контуры с большей добротностью, чем во второй.

Детектор с расстроенными контурами более сложен в настрой­ ке и, несмотря на несколько лучшие показатели, применяется реже, чем детектор со связанными контурами.

Детектор отношений. Анализ схем частотных детекторов с расстро­ енными и связанными контурами показал, что выходное напряжение этих детекторов пропорционально амплитуде сигнала.

Чувствительность детекторов к амплитудной модуляции сигнала приводит к тому, что выходное напряжение £/вых (/) детектора оказы­ вается зависимым не только от частотного отклонения Д/ (/), которое

328

содержит передаваемое сообщение, но и от огибающей Uc (() сигнала. Иначе говоря, полезное сообщение подвергается искажениям.

От указанного недостатка в значительной мере свободны так назы­ ваемые детекторы отношений или, иначе, дробные детекторы. На рис.9.8 приведена схема одного из таких детекторов, широко применяемая на практике.

Работа этого устройства напоминает работу фазометрического детектора (см. рис. 9.2). Отличительной особенностью ее является по­ следовательное включение амплитудных детекторов и наличие инер­ ционного фильтра, участвующего в процессе подавления амплитудной модуляции и состоящего из конденсатора С5 и резисторов Rx и /?2.

L a, связанной с катушкой Lx контура усилителя. На обкладках кон­ денсаторов С3 и С4 выделяются напряжения Ui вых и Uu вых, пропор­ циональные огибающим напряжений на 1-ми 2-м детекторах соответст­ венно.

; Напряжение U0 на конденсаторе С5 равно

U o — вых “Ь U l i вых (9.33)

и мало меняется с течением времени благодаря фильтру RXR^C5, об­ ладающему большой постоянной времени. Выходное напряжение £/выя частотного детектора снимается с общей точки конденсаторов Сэ и С4.

Из схемы рис. 9.8 следует, что

Выходное напряжение £/вь1Х равно

или, если подставить в (9.35) выражения (9.33) и (9.34),

329

Следовательно, выходное напряжение детектора отношений пропор­ ционально среднему уровню сигнала, а также отношению выходных на­ пряжений U1ВЫХ и Uu вых амплитудных детекторов. Отношение Ui вых/ и п вых зависит от отклонения частоты сигнала, и на него прак­ тически не влияет амплитудная модуляция сигнала.

Сфизической точки зрения нечувствительность дробного детектора

кпаразитной амплитудной модуляции объясняется следующими при­ чинами. При изменении амплитуды входного сигнала изменяются уТлы

отсечки токов диодов Дх и Д 2 и соответственно коэффициенты передачи и входные сопротивления амплитудных детекторов. Входные сопротив­ ления шунтируют контуры частотного детектора и тем самым изменяют величину напряжений на них. В этом смысле диодные детекторы при неизменном U0 выполняют в схеме роль диодных ограничителей ам­ плитуды колебаний на контуре усилительного каскада. Так, увеличе­ ние амплитуды входного сигнала вызывает рост углов отсечки токов диодов. Благодаря этому уменьшаются входные сопротивления и коэф­ фициенты передачи амплитудных детекторов. Уменьшение доброт­ ности контуров, вызванное шунтирующим действием входных сопротив­ лений детекторов, приводит к падению амплитуды напряжения на контурах txeMbi, т. е. паразитная амплитудная модуляция сигнала подавляется.

Наличие преобразователя модуляции в схеме детектора приводит к возникновению амплитудной модуляции колебаний на входах ам­ плитудных детекторов, которая появляется под действием частотной модуляции сигнала. Казалось бы, что и в этом случае амплитудные ог­ раничители должны ее подавлять. Однако этого не происходит. Дело в том, что паразитная амплитудная модуляция сигнала вызывает од­ новременное изменение амплитуд напряжений на входах амплитудных детекторов. Поэтому результирующее входное сопротивление изме­ няется в такт с изменением огибающей входного сигнала, что в конеч­ ном счете и приводит к подавлению паразитной амплитудной модуля­ ции сигнала.

При модуляции амплитуды, вызванной частотной модуляцией сигнала, огибающие напряжений на входе амплитудных детекторов находятся в противофазе. Благодаря этому результирующее входное сопротивление амплитудных детекторов остается практически неиз­ менным во времени и слабо зависит от отклонения частоты входного сигнала.

Степень подавления сопутствующей амплитудной модуляции в зна­ чительной мере определяется симметрией плеч частотного детектора. Для этого в схему включают небольшие сопротивления R 3 и и вы­ бирают напряжение U2, равное 0,5 Uv В результате последней меры, кроме того, уменьшаются нелинейные искажения выходного напря­ жения, вносимые частотным детектором. Резистор R5 устраняет резо­ нанс в цепи, образуемой катушкой L3 и конденсатором Св. Интегри­ рующая цепочка ^ еС7 препятствует проникновению сигнала промежу­ точной частоты в тракт УНЧ и компенсирует предыскажения, создавае­ мые в передатчике для подчеркивания высших частот. Напряжение

к УНЧ подводится через разделительный конденсатор С8 от потен­ циометра R 7.

В заключение отметим, что подавление паразитной амплитудной модуляции в дробном детекторе зависит от частоты модуляции. Низко­ частотные флюктуации амплитуды, период которых больше постоян­ ной времени инерционного фильтра Rx R 2C5, практически не подав­ ляются детектором. В отсутствие АРУ медленные изменения амплиту­ ды ЧМ сигнала вызывают искажения выходного напряжения ЧД, иначе говоря, детектор искажает передаваемое сообщение. Поэтому схему дробного детектора обычно применяют в сочетании с АРУ, цс- пользуя в качестве регулирующего напряжение на конденсаторе Ct.

Рис. 9.9

Детекторы с кварцевыми резонаторами. Наряду с рассмотрении' ми типами существуют частотные детекторы, использующие кварцевые резонаторы. Основными особенностями этих устройств являются:

1) высокая стабильность переходной частоты со0 детектора; 2) боль­ шая крутизна 5 ЧД детекторной характеристики; 3) малый раствор Пя характеристики детектора.

На рис. 9.9 изображена схема такого детектора, принцип дейст­ вия которого аналогичен принципу работы детектора на расстроенных контурах. В преобразователе вида модуляции этого детектора исполь­ зуются кварцевые резонаторы Kbi и Квп. Эквивалентная схема квар­ цевого резонатора K bi с учетом шунтирующей его катушки индуктив­ ности Lj приведена на рис. 9. ГО, а на рис. 9.11 показана зависимость модуля сопротивления | Z\ | параллельно соединенных кварца и катуш­ ки от частоты. Как видно из рис. 9.11, рассматриваемая цепь имеет один последовательный резонанс на частоте со,/, зависящей только от параметров кварца Lq и Cq, и два параллельных резонанса на частотах со/ и со/1, определяемых всеми элементами, входящими в эквивалент­ ную схему рис. 9.10. На рис. 9.11 пунктиром изображена зависимость | Z\ | от со с учетом потерь, вносимых элементами, шунтирующими кварц. Точно такая же зависимость характерна и для нижней ветви схемы,

331