Другие предметы \ Устройства приема и обработки сигналов

Проектирование радиоприемного устройства частотно-модулируемых сигналов, страница 6

- на преобразовании ЧМ – сигнала в последовательность импульсов, частота следования которых пропорциональна отклонению частоты входного сигнала от среднего значения (частотно-импульсные детекторы).

Для всех видов детекторов наибольшие трудности связанны с получением линейной детекторной характеристики, представляющей собой зависимость продетектированного (на выходе ЧД) напряжения от частоты.

В частотно-импульсных детекторах широко применяют способ детектирования на основе взаимно расстроенных контуров, один контур настроен на частоту f₁=f_c+Δf, а второй на частоту f₂=f_c–Δf, где Δf – отклонение от частоты входного сигнала f_c частот настройки контуров. Схема, в которой используется данный способ детектирования входного сигнала, представлена на ри.15.

Характеристика детектирования ЧД с взаимно расстроенными контурами практически симметрична, поэтому при детектировании отсутствуют искажения по второй гармонике. При сильной взаимной расстройке контуров характеристика детектирования становится нелинейной. С целью устранения нелинейных искажений, которые могут возникнуть при этом, в схеме используют симметрирование всех компонентов. Перед такими детекторами необходимо ставить АО для устранения воздействия изменения на U_вых(устранения паразитной амплитудной модуляции).

Структурная схема частотно-фазового детектора (ЧФД) представлена на рис.16, а принципиальная схема ЧФД на рис. 17.

Оба контура ЧФД (рис.17) настроены на центральную частоту сигнала в резонансе. Когда частота сигнала равна частоте контура, то напряжение на диодах равно нулю; как только частота изменяется – контур расстраивается и на диодах появляется напряжение, зависящее от степени расстройки. Этот детектор обладает достаточно протяженным линейным участком детекторной характеристики, значительной ее крутизной, а также прост в регулировке, потому он нашел довольно широкое применение.

Схема дробного ЧФД приведена на рис.18. В отличие от схемы представленной на рис. 17 здесь изменена полярность включения диодов, а также схема включения элементов нагрузки. Эта схема малочувствительна к паразитным АМ – сигналам и обладает свойствами ограничителя.

Структурная схема частотно-импульсного детектора показана на рис.19. Выходное напряжение такого напряжение такого детектора обратно пропорционально скважности входного сигнала, то есть пропорционально частоте.

Сравнение рассмотренных детекторов ЧМ – сигналов позволяет сделать следующие выводы:

1) детекторы, в которых используется принцип взаимной расстройки контуров (рис.15), имеют высокую крутизну детекторной характеристики, однако они критичны к точности настройки контуров и действию дестабилизирующих факторов, в этом отношении имеет преимущество схема фазового детектора (рис.17), однако последняя требует обязательного использования АО;

2) дробный детектор (рис.18) характеризуется высокой чувствительностью, не требует АО и имеет малые искажения сигнала, такой детектор широко распространен в массовой радиовещательной аппаратуре;

3) схема частотно-импульсного детектора (рис.19) не содержит, как правило, индуктивных цепей. Поэтому удобно для интегрального исполнения, она обладает линейной детекторной характеристикой, может работать при низких значениях промежуточной частоты, не реагирует на изменения уровня входного сигнала, который однако не должен быть малым.

Рис.14 – Обобщенная структурная схема ЧД.

Рис.15 – ЧД на расстроенных контурах.

Рис.16 – Структурная схема ЧФД.

Рис.17 – Схема балансного ЧФД.

Рис.18 – Схема дробного ЧФД.

Рис.19 – Структурная схема частотно - импульсного

детектора.

Рассмотрим распространенные искажения при приеме ЧМ – сигналов и способы их уменьшения.

Различают статические и динамические характеристики искажений. К первым относят характеристики линейных искажений, нелинейных искажений и искажений, связанных с ограничением динамического диапазона РПрУ, ко вторым – характеристики переходных процессов в РПрУ. Характеристики не идеальности удобно задавать с помощью параметров различных искажений.

Линейные искажения – проявляются в различных условиях прохождениях отдельных составляющих спектра полезного модулирующего сигнала через приемный тракт. Количественная их оценка задается амплитудно-частотной и фазочастотной характеристиками.

Не идеальность АЧХ тракта модулирующей частоты, проявляется в том, что АЧХ имеет спад в области низких частот, а так же в области высоких частот.

В радиовещании и радиотелефонии не идеальность АЧХ проявляется в виде изменения тембра звучаний, для других РПрУ – в виде искажений формы модулирующего сигнала, что влияет на качество воспроизведения сообщения.

Любое отклонение от линейной зависимости ФЧХ приводит к фазовым искажениям, вследствие чего искажается форма модулирующего колебания.

Переходные процессы приводят к появлению повторов и многоконтурности изображения в телевизионных приемниках, погрешности радиосистем.

Нелинейные искажения связаны с появлением в спектре модулирующего сигнала на выходе РПрУ новых составляющих, которые отсутствуют на его входе. Нелинейные искажения возникают в тех сечениях тракта РПрУ, где уровни сигналов велики. В радиовещательных и радиотелефонных приемниках они проявляются в виде неестественности звучания, а при больших величинах в передачи появляется дребезжание и хрипение.