Получение и детектирование колебаний угловой модуляции, страница 4

Достоинством этой схемы по сравнению с предыдущей является значительное расширение полезного участка по девиации частоты. Но остается существенный недостаток, присущий и предыдущей схеме, а именно необходимость настройки контуров на частоты, отличные от частоты немодулированного колебания.

Рис. 12.13

Перейдем к количественному анализу этой схемы. На частоте  Амплитуды напряжений на контурах одинаковы и равны

, где – амплитуда напряжения на резонансной частоте, – обобщенная расстройка. При отклонении частоты от среднего значения  на величину  напряжение на первом контуре увеличивается, а на втором уменьшается и , наоборот. Разность амплитуд напряжений будет равна

.

Напряжении на выходе диодов будут отличаться коэффициентом передач , где  – угол отсечки. Поэтому

.                                                       (12.8)

Графики функций   для различных значений обобщенной расстройки   контуров приведены на рис. 12.14. Они представляют собой в определенном масштабе характеристику частотного детектора. Для нахождение напряжения   (вольт)  в функции отклонения частоты  (герц) нужно умножить ординаты на , а абсциссы – на .   При    линейная зависимость в начале координат. Следовательно, характеристика детектирования линейная и искажений не будет.

     Рис. 12.14

ЧД с двумя индуктивно связанными контурами. От существенного недостатка предыдущих схем свободна схема, приведенная на рис. 12.15. Эта схема широко распространена в приемниках ЧМ сигналов, в устройствах автоматической подстройки частоты (АПЧ) генераторов и др.

Схема содержит колебательную систему из двух одинаковых индуктивно связанных контуров (через взаимную индуктивность ), настроенных на среднюю частоту  входного ЧМ сигнала. Напряжение ВЧ подается на вход управляемого НЭ (транзистора), а продетектированное напряжение снимается с выхода амплитудных детекторов –  резисторов  и , закороченных по высокой частоте конденсаторами   и . Дроссель  преграждает путь току ВЧ.

Принцип работы этого детектора рассмотрим с помощью эквивалентной схем и векторных диаграмм, приведенных соответственно на рис.12.16 и рис.12.17.

Сначала рассмотрим ситуацию, когда частота входного сигнала равна . Убедимся, что напряжения на обоих диодах равны, а выходное напряжение будет равно нулю.

Рис. 12.15

Рассмотрим векторную диаграмму на рис.12.17, а. Ток  отстает по фазе примерно на  от напряжения  на первом контуре. Этот ток наводит во втором контуре эдс самоиндукции =, которая отстает от тока на . Ток  во втором контуре при резонансе совпадает с эдс  и создает  напряжения  и  на обеих половинках второй катушки. Они сдвинуты на   относительно тока  и взаимно противофазны, если отсчитывать от средней точки катушки. В среднюю точку поступает напряжение  с первого контура. Напряжение  и  на каждом диоде получается геометрическим сложением вектора  с одним из векторов  и  и имеют одинаковую величину. Так как выпрямленные напряжения и , действующие на резисторах  и , пропорциональны амплитудам и , то результирующее напряжение, определяемое как разность и , будет равно нулю.

                             Рис.12.16                                               Рис. 12.17

Рассмотрим ситуацию при расстройке, когда частота на входе детектора отклонится от резонансной частоты  на  (при этом ).  Взаимное расположение векторов ,  и  останется неизменным. Расстройка вызовет появление сдвига фаз  между векторами  и  (рис.12.17, б). Знак этого угла зависит от знака расстройки . Взаимное расположение векторов ,  и  так же останется неизменным. Но в данном случае вектор  (соответствующий напряжению ) повернется относительно своего резонансного положения на угол . Теперь величина напряжения  на первом диоде больше величины напряжения  на втором диоде и,  следовательно, >  На выходе появляется положительное напряжение, увеличивающееся с возрастанием расстройки.