Детектирование слабых сигналов. Диодное детектирование радиоимпульсов. Виды частотных детекторов, страница 3

Балансный частотный детектор

(на основе схемы со взаимно-расстроенным контурами.)

Практически в схеме используется два частотных детектора с одиночными контурами. Контур L1C1 настроен на частоту f01>fо на величину Df, а контур L2C2 на частоту f02<f0 на Df.

f0 - средняя частота входного сигнала.

При отсутствии частотной модуляции на контурах, будут одинаковые напряжения и через нагрузки, будут протекать одинаковые токи т.к. выходное напряжение балансного детектора равно разности выходных напряжений однотактных схем результирующее напряжение будет равно нулю. При наличии девиации частоты Uк1¹Uк2, а значит и Uвых>0.

Частотный детектор с преобразованием частоты в изменение фазового сдвига.

Детектор с одиночным колебательными  контуром

Контур LC настроен на среднюю частоту детектируемого напряжения. Ток, протекающий в контуре, создает на нем напряжение, сдвиг фазы j которого зависит от частоты детектируемого сигнала. Одновременно ток создает напряжение U0 в катушке связи L2, фаза которого совпадает с током в широкой полосе частот. Результирующее напряжение

U_å=детектируется амплитудным детектором, причем напряжение на выходе детектора пропорционально U_å и так же зависит от частоты.

Частотный детектор со связанными контурами

Для преобразования ЧМ – колебаний используют линейную цепь из двух индуктивно связанных контуров L1C1 и L2C2, настроенных на среднюю частоту сигнала f01=f02=f0. На выходе линейной цепи включены два диодных детектора, на нагрузках которых выделяются продетектированные напряжения и  Диоды подбираются одинаковыми, а Rн1=Rн2,поэтому коэффициент передачи детекторов равных cosq. Вэтомслучае ,  ,где Uд1 и Uд2 – высокочастотное напряжение на диодах. Дроссель обеспечивает замыкание цепи постоянной составляющей тока диодов. В данной схеме нет отдельного вычитающего устройства, а используется просто сложение противофазных напряжений на выходе детекторов.

Uвых=.

К диодам приложено два напряжения U1 и 0,5 U2. Напряжение с первого контура передается через дроссель Lдр, который по ВЧ подключен параллельно контуру. Для уменьшения влияния индуктивности дросселя на первый контур её выбирают исходя из условия Lдр»10L1.

 Принцип работы частотного детектора со связанными контурами достаточно наглядно можно пояснить с помощью векторных диаграмм. Если fс=f0, т.е. ЧМ отсутствует, то ЭДС 2, наводимая во втором контуре 2»r1 1/L1 будет совпадать по фазе с напряжением 1. Фаза тока 2, наводимого во втором контуре совпадает с фазой ЭДС 2. Таким образом, векторы 1, 2, 2 совпадают по фазе. Напряжение на втором контуре 2 за счет конденсатора C2 отстает от тока I2 на 90⁰. Половина этого напряжения, приложенная к диоду Д2 и действующая относительно средней точки катушки L2,опережает 1 на 90⁰ и совпадает с 2. Вектор напряжения на первом диоде Uд1=1+0,52   Uд2=1-0,52. При  fс=j₀ эти напряжения равны и результирующее напряжение будет равно нулю.

При fс>f0, как в предыдущем случае ЭДС 2 совпадает по фазе с напряжением 1. Сопротивление второго контура 2pfL2 - для тока 2 носит индуктивный характер. Напряжение 2 отстает от тока на 90⁰, а следовательно, к диоду Д2 напряжение равное – 0,52 опережает ток 2 на 90⁰. В данном случае Uд2 >Uд1  и  Uвых < 0.

Фазовое детектирование

Обеспечивает выделение полезной информации из фазомодулированного сигнала.

Если на входе ФД действует напряжение Uвх=Umcos[wt+j], то продектированное напряжение Uвых=КФДj. При фазовой модуляции фаза плавно изменяется в соответствии с передаваемым сообщением. Так как  в спектре выходного сигнала имеются составляющие, отсутствующие во входном сигнале для фазового детектирования применяются параметрические системы, в которых, как правило, изменяется крутизна. Таким, образом, схема ФД совпадает со схемой параметрического АД. Простой схемой ФД является однотактный диодный детектор, который представляет собой цепь с амплитудным детектором, на выходе которой действуют напряжения входного сигнала и опорного колебания.

     Форма характеристики детектирования зависит от отношения . При Uвх<U0 , она близка к косинусоиде. При Uвх»U0 она имеет форму циклоиды.

Большее применение на практике находят балансные ФД , который представляет собой два диодных однотактных ФД , работающих на отдельную нагрузку. На выходе каждого плеча детектора создаются противофазные напряжения, а выходной сигнал представляет разностью напряжений, снимаемых с плеч детектора. Выходное напряжение подводится к диодам в противофазе, а опорное напряжение в фазе.

вых=Кд(U0+вхcosj).

вых=Кд(U0-вхcosj)

Таким образом

Uвых=вых - вых » Кд(вх + вх)cosj=2Кдвхcosj.

Разновидностью балансного фазового детектора является кольцевой ФД, в котором используется два балансных детектора, что повышает симметричность характеристики детектирования и повышение коэффициента передачи.