Приемно-передающие устройства радио­технических систем: Учебное пособие, страница 27

Таким   образом,

Для выяснения зависимости  и  от частоты входного сигна­ла рассмотрим векторные диаграммы при и  (рис.   2.52,   а,б,в).

При воздействии напряжения  через катушку индуктивности L1 протекает ток, отстающий по фазе от напряжения  на . Ток  наводит во втором контуре ЭДС , опережающую его по фазе   на   90°,

Фазовые соотношения между сохраняются при любом значении частоты f.

При f=f₀ (рис. 2.52,а) во втором контуре наблюдается после­довательный резонанс . Ток во втором контуре  совпадает по фазе с ЭДС , а напряжение U₂ опережает  по фазе на . Поло­вина этого напряжения— U₂/2 суммируется с  и образует .

Другая половина U₂/2 вычитается из U₁ и образует напряжение . Как следует из рисунка 2.52,а, модули напряжений  и равны между собой, поэтому выходное напряжение .

Для частоты  (рис. 2.52,б) сопротивление последователь­ной цепи второго контура носит индуктивный характер, и поэтому вектор тока  отстает по фазе от вызывающей его ЭДС Е на не­который фазовый угол . Дальнейшее построение аналогично рас­смотренному выше случаю. В результате  и . Для частоты  (рис. 2.52,в) последовательная цепь второго контура носит емкостный характер, и ток /₂ опережает ЭДС Е на фазовый угол . При этом  и .

Рассмотренные диаграммы справедливы для частот, отличаю­щихся от  менее чем на полосу пропускания контуров.

Амплитудно-частотная характеристика частотного детектора аналитически может быть представлена в следующем виде:

где S — крутизна   характеристики   усилительного   прибора;

R_э — эквивалентное сопротивление первого и второго контуров;

—параметр   обобщенной   расстройки;

 — параметр   трансформаторной   связи   между   контурами. Функция  имеет вид, представленный на рис. 2.53.

Из графиков видно, что величина напряжения на выходе час­тотного детектора растет с увеличением . Однако при больших  рост  замедляется, крутизна амплитудно-частотной характе­ристики   уменьшается,   а   нелинейность   увеличивается.

Обычно выбирают параметр связи . Рабочий участок амплитудно-частотной характеристики ограничивается максималь­ным   значением   обобщенной расстройки

Полоса пропускания частотного детектора

Крутизна амплитудно-частотной характеристики

Особенности   построения   цифровых   частотных   детекторов

Кроме   схем   частотных   детекторов,   рассмотренных   выше,   в современных приемных устройствах находят применение цифровые частотные детекторы, которые регистрируют на своем выходе от­носительное отклонение измеряемой частоты от частоты эталонных колебаний, выраженное цифрой в процентах с учетом знака от­клонения. Принцип построения цифрового частотного детектора показан на рис. 2.54. В его состав входят три счетчика периодов колебаний и кипп-реле.

Колебания эталонной частоты f₀ поступают на один из вход­ных счетчиков, который выполняет роль делителя частоты. После отсчета каждых 100 периодов колебаний эталонной частоты на выходе счетчика выделяется отрицательный импульс (рис. 2-55, эпюры а,б),   поступающий   на   кипп-реле.

Колебания измеряемой частоты  подаются на аналогичный счетчик, который после отсчета 100 периодов колебаний выдает на кипп-реле положительный импульс (рис. 2.55, эпюры в,г) На рис. 2.55 представлен случай, когда . При этом кипп-реле запускается отрицательным импульсом, выданным счетчиком пе­риодов эталонных колебаний, а закрывается положительным им­пульсом   счетчика   периодов   измеряемых   колебаний.

Как показано на рис. 2.55, отрицательный и положительный импульсы сдвинуты на некоторый интервал времени  (эпюра е), в течение которого кипп-реле генерирует отрицательный импульс свидетельствующий о том, что . Выходной счетчик производит отсчет числа периодов колебаний измеряемой частоты, укла­дывающихся в интервале . Покажем, что измеренное число пе­риодов п представляет собой отклонение измеряемой частоты от эталонной,   выраженное   в   процентах.

Действительно, число периодов колебаний измеряемой частоты, укладывающихся в интервале , определяется выражением

где   — период   колебаний   измеряемой   частоты.

Как   следует   из   рис,   2,55,

Используя   полученные   соотношения,   получим

где .

Заметим, что если , то запускаться кипп-реле будет положительным импульсом, а запираться — отрицательным. При этом на его выходе выделяется положительный импульс, свиде­тельствующий об отклонении частоты измеряемых колебаний от частоты   эталонных   в   большую   сторону-

Очевидно,  если входные счетчики будут отсчитывать не   100, а 1000 или 10000 периодов колебаний, то отклонение измеряемой частоты от эталонной будет отсчитано в десятых или сотых долях процента   соответственно.

В приемных устройствах нашли применение частотные детекто­ры, выполненные на ТТЛ-микросхемах. Они получили название счетных. Схема простейшего детектора такого типа изображена на   рис.   2-56.

Детектор   выполнен   на   четырех   ячейках   И—НЕ.

Входные колебания подаются на первый вход четвертой ячей­ки непосредственно, а на второй — через три такие же ячейки, соединенные последовательно. В результате на второй вход чет­вертой ячейки поступает инвертированный входной сигнал, задер­жанный на время , где  —время задержки одной ячейки, На выходе этого каскада формируются отрицательные импульсы дли­тельностью , скважность которых обратно пропорциональна час­тоте сигнала- Фильтр нижних частот выделяет среднее значение напряжения импульсов. Амплитудно-частотная характеристика это­го дискриминатора до частоты  линейна. Крутизна де­текторной   характеристики   пропорциональна   времени   задержки

где   U — напряжение   источника   питания.

Таким образом, с увеличением т повышается чувствительность дис­криминатора,   но   уменьшается   полоса   пропускания.

Чтобы увеличить крутизну АЧХ, в дискриминатор включают дополнительные   конденсаторы

2.5.3. Фазовые детекторы

Фазовым детектором   (ФД)  называется устройство, вырабаты вающее напряжение, пропорциональное разности фаз воздейству­ющих на вход колебаний. Одно из подаваемых на вход колебаний является опорным U₀(t), другое—сигнальным Uc(t).