– нормированная детекторная характеристика имеет линейный вид как на рис.10.9;
– в двое более широкая полоса пропускания, чем у Д со связанными и расстроенными контурами.
4. Частотноимпульсные Д.
Здесь ЧМ сигнал сначала преобразуют в последовательность импульсов, изменяющих свое временное положение по закону частотной модуляции – получается время–импульсная модуляция.
Схема импульсного ЧД приведена на рис.10.10.
Рис.10.10.
Тогда напряжение на выходе видеоимпульсного детектора (ВИД) (пикового детектора видеоимпульсов) будет определяться скважностью (2), которая пропорциональна частоте и не зависит от амплитуды сигнала.
5. ЧД на основе систем ФАП (синхронные фазовые детекторы).
Достоинство– высокая помехоустойчивость.
Структурная схема на рис.10.12.
Рис10.12.
Остальное самостоятельно.
6. Цифровые ЧД
Пример схемы ЧД в цифровом исполнении на рис.10.13.
Рис10.13.
Здесь РУ–решающее устройство осуществляет накопление информации, поступающей с выхода ФНЧ в течение тактового импульса, сравнивает полученное значение с порогом и выдает принятое решение.
10.3 Определение выходного напряжения и полосы пропускания ЧД
10.3.1 ЧД на расстроенных контурах (не связанных по электромагнитному полю)
Выходное напряжение будет определяться как разница (3), где К0 – коэфф. Передачи усилителя на расстроенных контурах, Кд – коэф. передачи собственно Д., Ψ – функция, зависящая от начальной и конечной расстройки (4).
Если выполняется (5), то можно считать, что (6). Текущая расстройка (7), тогда зависимость Ψ от ξ будет как на рис.10.14.
Рис.10.14.
Видно, что при ξ0=√1,5 характеристика наиболее линейна. При ξ>1 горбы практически совпадают с ξ0, т.е. (1)
Если (2), где П – эквивалентная полоса контура по уровню 0,7 и если считать раствором ДХ расстояние между горбами, то полоса пропускания ЧД Пчд (3).
10.3.2 ЧД на связанных контурах
Выражение для выходного напряжения аналогично, только функция учитывает параметр связи (4), где η – параметр связи между контурами. Тогда (5), а параметр связи (6).
Вид зависимости функции Ψ от ξ аналогичен виду для расстроенных контуров. Рис.10.15.
Рис.10.15.
При η=0,5..2 ДХ примерно линейна, при η>1 горбы совпадают с ξ0 и (7).
Полоса пропускания ЧД (8), где П – полоса пропускания каждого из контуров.
10.4 Искажения сигналов в ЧД
Главный вид искажений сигналов в ЧД – нелинейные. На форму искажений влияет степень симметрии ДХ. Если характеристика симметрична, то возникают только четные гармоники, а при несимметричной ДХ возникают ещё и нечетные гармоники.
Причины появления искажений в ЧД:
– неравномерность АЧХ ВЧ тракта – возникает паразитная модуляция с удвоением частоты;
– нелинейность ФЧХ – возникает паразитная фазовая модуляция;
– зависимость ФЧХ тракта от амплитуды сигнала – возникает АФК(конверсия), м.б. АФК собственная и перекрестная, когда амплитуда одного сигнала влияет на фазу другого.
Для борьбы необходимо повышать равномерность АЧХ и линейность ФЧХ.
Для устранения АФК – повышать избирательность тракта к помехам.
10.5 Прохождение сигналов и шума через ЧД. Пороговые свойства ЧД
Условия рассмотрения:
– пусть ЧД обладает свойствами идеального ограничителя;
– частота входного сигнала совпадает с центральной частотой тракта;
– ВЧ тракт имеет прямоугольную АЧХ, а входной шум имеет равномерную спектральную плотность в пределах полосы пропускания тракта.
10.5.1 Действие на ЧД немодулированного сигнала и гармонической помехи
Пусть на входе действуют сигнал (1) и помеха (2). Разница частот и отношение сигнал/помеха (3). Тогда результирующее напряжение на входе (4), где амплитуда (5), а фаза (6).
При большом q можно полагать, что (7).
Тогда паразитная девиация частоты под действием помехи (8), а её максимальное значение (9).
Напряжение и мощность сигнала на выходе ЧД от действия этой паразитной девиации будут (10).
Т.е. чем больше разница частот между сигналом и помехой, тем сильнее воздействие этой помехи на ЧД.
Рис.10.16.
Если частоты равны – действие не оказывается, т.к. нет влияния на амплитуду из–за АО.
10.5.2 Действие на ЧД немодулированного сигнала и флуктуационной помехи
При взаимодействии сигнала и шума в ЧД возникают биения типа сигна–шум и шум=шум. При большом отношении с/ш вторым видом можно пренебречь.
Тогда суммарный сигнал на входе можно представить в виде (11) или в виде квазигармонического колебания (12), где Uмр(t)–случайная амплитуда, ψ(t)–полезная фаза сигнала, Θ(t)–шумовая фаза сигнала.
Отношение сигнал/шум на входе (13), если q >>1, то шумовая фаза мало зависит от модуляции сигнала. Тогда сигнал на выходе (14), т.е. амплитуда (15).
Мощность сигнала на выходе (16). Спектральная плотность шума на выходе (17), где Go–спектральная плотность шума на входе, а Umc– амплитуда сигнала на выходе АО.
На рис.10.17 показана спектральная плотность шума на входе и выходе ЧД.
Рис.10.17.
Спектр сигнала на выходе имеет квадратичный характер, а полоса (18), где ψ – индекс частотной модуляции (не бывает меньше 10). Таким образом, ЧД перераспределяет общую полосу шума в сторону больших частот за пределы максимальной частоты модуляции (19).
Мощность шума на выходе (20). Найдем отношение сигнал/шум на выходе по мощности (21).
10.5.3 Пороговые свойства ЧД
При уменьшении отношения сигнал/шум на входе ниже некоторого критического уровня картина на выходе меняется, наступает явление порога.
Если пики шума начнут превышать амплитуду сигнала, то произойдет мгновенный скачок фазы, а следовательно бросок частоты. Она изменяется от средней, что приводит к появлению на выходе ЧД кратковременных импульсов, которые имеют широкий спектр. Тогда на выходе спектральная плотность– это сумма двух процессов, показанных на рис.10.18.
Рис.10.18.
Здесь Gш(F) – амплитудный шум, который получает максимум в области низких частот. Чем меньше сигнал/шум, тем больше импульсов, тем больше Рш.
Явление порога покажем на графике зависимости отношения с/ш на входе от с/ш на выходе.
Рис.10.19.
Вывод: нормальная работа ЧД возможна только в над пороговой области, т.е. при достаточно большом отношении с/ш. Наличие порога является недостатком ЧД. Порог понижается с уменьшением Рш
Методы снижения порога:
– уменьшение полосы пропускания;
– использовать следящие фильтры;
– использовать демодуляторы с ОС по частоте;
– использовать следящий гетеродин;
– использовать синхроннофазовые детекторы.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.