Расчет каскада приемного тракта радиоприемника УКВ диапазона. Расчет частотного детектора со связанными контурами

Частотный детектор необходим для выделения модулированного сигнала информационный сигнал, т.е. преобразовать изменение частоты несущего сигнала в изменение амплитуды информационного сигнала.

В УНЧ информационный сигнал усиливается до нужного уровня и поступает на потребитель.

Физические процессы, происходящие в приемнике частотно-модулированных колебаний, иллюстрируются на рисунке 2.

На рисунке 2а условно изображено синусоидальное напряжение на входе приемника. Его амплитуда постоянна, а частота изменяется по закону звукового сигнала, который показан на рисунке 2б. Напряжение промежуточной частоты на входе ограничителя(рисунок 2в) модулировано по амплитуде. Основной причиной этой вредной модуляции являются внутренние шумы приемника, которые достаточно велики в УРЧ и УПЧ ввиду их широкой полосы пропускания. Закон изменения промежуточной   частоты   приемника (рисунок 2г) тот же, что и закон изменения частоты входного напряжения. В результате работы ограничителя происходит устранение паразитной амплитудной модуляции, и сигнал на входе преобразователя модуляции имеет постоянную амплитуду.

Рисунок 2. Физические процессы

На выходе преобразователя модуляции получается напряжение. Оно модулировано как по частоте, так и по амплитуде. Закон изменения амплитуды совпадает с законом изменения частоты.                                                            

Амплитудно-модулированное   напряжение  детектируется  обычным детектором и выделенный низкочастотный сигнал подается на вход усилителя низкой частоты (рисунок 2ж) Для детектирования частотно-модулированных колебаний наиболее часто применяются специальные схемы частотных детекторов.

2  Частотный детектор

2.1  Разработка и обоснование  частотного детектора

Частотным детектором называют каскад радиоприемника, в котором осуществляется преобразование входного частотно модулированного (ЧМ) радиосигнала в выходное напряжение (или ток), меняющееся по закону модуляции. Необходимость в указанном преобразовании возникает потому, что при использовании частотной модуляции передаваемое сообщение заключается в изменении частоты радиосигнала при постоянстве его амплитуды. На вход частотного детектора поступает радиосигнал U_чм, частота. которого изменяется  от  до   около   некоторой  средней  . Амплитуду отклонения частоты  называют девиацией. Напряжение на выходе частотного детектора Uнч  должно изменяться по тому же закону, что и отклонение частоты входного радиосигнала.

В настоящее время для частотного детектирования используют два наиболее широко распространенных метода. Первый заключается в амплитудном детектировании напряжения, амплитуда которого изменяется по  закону изменения частоты входного сигнала.

В связи с внедрением интегральной технологии, требующий применениякатушек индуктивности, вытесняется другим, заключающимся в преобразовании синусоидального ЧМ сигнала вимпульсный с временной модуляцией (ВИМ). Преобразование импульсного сигнала ВИМ в низкочастотный осуществляется с помощью преобразователя «код—напряжение». Частотные детекторы первого типа можно условно назвать частотно-амплитудными, а   второго — частотно-импульсными.

Рассмотрим более подробно    принцип   действия   каждого из указанных типов частотных детекторов.

Схема детектора состоит из двух элементов: преобразователя сигнала ЧМ в сигнал с амплитудой, изменяющейся   соответственно изменению частоты, и амплитудного детектора. Первый элемент является линейным устройством, поэтому используемое здесь и далее выражение «преобразователь ЧМ в АМ» не означает замену частотной модуляции амплитудной. Название первого элемента рассматриваемой структурной схемы означает, что в результате зависимости коэффициента передачи от частоты напряжение на его выходе изменяется по амплитуде. Причем изменение амплитуды достаточно точно  повторяет закон изменения частоты входного сигнала. Обычно сохраняется и изменение частоты. Но на дальнейшее преобразование высокочастотного сигнала в низкочастотный с помощью амплитудного детектора это изменение частоты не влияет.

В зависимости от того, какое свойство преобразователя ЧМ в АМ используется, существуют амплитудно-частотные  и   фазо-частотные  преобразователи.  В  первом   случае  изменение  частоты   в изменение  амплитуды преобразуется   благодаря   соответствующей форме амплитудно-частотной характеристики  преобразователя, во втором - используется зависимость фазы напряжения от частоты, т.е.  фазо-частотная характеристика.

Ранее предполагалось, что радиосигнал ЧМ на входе частотного  детектора