4.2.3. Фазовые детекторы

Фазовое детектирование выполняется на основе сравнения двух сигналов: ФМ – сигнала и опорного сигнала , вырабатываемого генератором опорного напряжения. Схема фазового детектора (ФД), реализующего метод, приведена на рис. 4.9,а.

Амплитуды напряжений на входах диодов определяются как суммы соответствующих векторов указанных напряжений (рис.4.9, б).

Опорное напряжение действует на диоды синфазно, о напряжение входного сигнала – в противофазе.

Полученные сигналы детектируются двумя АМ – детекторами с коэффициентом передачи k_Д, на нагрузках которых результаты вычитаются

Амплитуду опорного напряжения обычно выбирают значительно (не менее чем в 3 .. 5 раз) больше амплитуды ФМ – сигнала, что улучшает качество выделения сигнала. В этом случае выходное напряжение ФМ – детектора может быть представлено в виде

.

Таким образом, низкочастотный сигнал на выходе ФМ – детектора изменяется в соответствии с законом изменения фазы входного ФМ – сигнала.

В настоящее время большинство ФД строятся на основе аналоговых перемножителей напряжений или предпочтение отдается цифровым схемам, обладающим более высокой помехозащищенностью.

Как следует из рассмотренного выше, опорный сигнал для ФД должен точно совпадать с несущей частотой входного сигнала. Для удовлетворения этого требования в практических схемах опорный сигнал формируют из принимаемого, путем «снятия» фазовой модуляции.

3. Преобразователи частоты

Под преобразованием частоты в радиотехнике понимают линейный перенос спектра модулированного сигнала (а также любого сигнала) из области несущей частоты в область промежуточной частоты. Такое преобразование характерно для супергетеродинных приемников, хотя может использоваться и в передающих устройствах.

Значение промежуточной частоты может быть как ниже, так и выше значения частоты несущего колебания, при этом вид модуляции и все соотношения между спектральными составляющими в сигнале сохраняются. В литературе можно встретить другие названия (более точно отражающие суть происходящего процесса) преобразования частоты: смещение, гетеродинирование, трансформация или транспонирование спектра сигнала.

Преобразователь частоты (рис.4.10, а) состоит из смесителя СМ, гетеродина Г и фильтра промежуточной частоты (полосового фильтра ПФ). Гетеродин – вспомогательный автогенератор гармонических колебаний, управляющий работой смесителя.

В качестве смесителя могут использоваться линейные параметрические элементы, например, МДП транзистор или варикап, или аналоговые перемножители. Современные преобразователи частоты строятся на аналоговых перемножителях.

Если на один вход перемножителя подать, например, амплитудно - модулированный радиосигнал , а на другой вход опорный сигнал гетеродина , то выходное напряжение будет иметь две составляющие

.

Спектральная составляющая с разностной частотой выделяется полосовым фильтром и используется в качестве промежуточной частоты преобразованного сигнала. В качестве промежуточной может быть использована составляющая суммарной частоты.

Такой подход к объяснению транспонирования спектра является упрощенным. В общем случае процесс перемножения является нелинейным, так что в спектре выходного сигнала перемножителя появляется набор комбинационных составляющих входных сигналов смесителя. Этот набор комбинационных составляющих входных сигналов имеет в своем составе составляющие первых (основных) гармоник, которые и выделяются полосовым фильтром. Прочие комбинационные составляющие подавляются полосовым фильтром.

Таким образом, преобразователь частоты линейно переносит спектр сигнала с несущей частоты на промежуточную частоту (рис. 4.9, б).

При использовании смесителей на параметрических элементах наблюдаются иные процессы, однако конечный результат остается неизменным: спектр сигнала транспонируется на промежуточную частоту.

Контрольные вопросы

1. Какие радиотехнические цепи относятся к нелинейным?

2. Поясните принцип действия простейшего амплитудного модулятора.

3. Поясните принцип формирования ЧМ сигнала.

4. Поясните принцип формирования ММС сигнала.

5. Поясните физический и технический смысл модуляции и детектирования сигналов.

6. Поясните принцип работы амплитудного детектора.

7. Из каких условий выбираются параметры фильтра амплитудного детектора?

8. Поясните принцип работы частотного детектора.

9. С какой целью в ФД используется источник опорного напряжения?

10. Поясните назначение преобразователя частоты.

11. Поясните назначение структурных элементов преобразователя частоты.