УКВ

УПЧ

Гет. t-

У

УЗЧ

Рнс. 9.1. Структурная схема приемника ЧМ сигналов

где ш„ = 2я/ц - несущая частота, hvim = 2яД/ - девиация (наибольшее отклонение) частоты. Отсюда фаза

Ф(0 =

о

ш(0 dt=.(uJ + s\nQt

и напряжение ЧМ сигнала

(t) = Um cos ф (t) = Um cos {4>J + ф^ sin Ш),

(9.1)

где Im =

- индекс модуляции. Выигрыш в помехоустойчивости

обусловлен тем, что при ЧМ амплитуда сигнала не несет полезной информации и поэтому может быть введено ограничение по уровню. При этом воздействие помехи проявляется только в паразитной ЧМ сигнала, которое сказывается намного меньше, чем воздействие на амплитуду сигнала в AM приемнике. Выигрыш в отношении сигнал/помеха иа выходе частотного детектора (ЧД) по сравнению с AM детектором

В=(С/П)з„хчм/(С/П)в„х AM при (С/П) , = (С/П)зх AM = const

при флуктуационных н импульсных помехах составляет

Вфл=/3ф„.. В„ = 2ф„.

(9.2)

Структурная схема ЧМ приемника показана на рнс. 9.1, где OA - ограничитель амплитуды. OA не является принципиально необходимым элементом ЧМ тракта - он может быть исключен, если сделать ЧД не реагирующим на амплитуду входного сигнала. В остальном структурные схемы приемников ЧМ сигналов отличаются от схем приемников AM сигналов только параметрами. Спектр ЧМ сигнала может быть получен из (9.1); его ширина теоретически бесконечна, но если ограничить амплитуды спектральных компонент [16]

Л^чм =

2f (1 +Фт + > ,2Д/ при Ui > 0,1

,) при Ui

о,ош

(9.3)

Как видно из (9.2), для повышения помехоустойчивости необходимо обеспечить ф^п > 1, т. е. использовать сигналы значительно более широкополосные, чем при AM. Сужение полосы пропускания ЧМ тракта может привести к возникновению не только частотных, но и нелинейных искажений, поскольку выходное напряжение ЧМ определяется мгновенной частотой сиг-

Рис. 9.2. Амплитудная характеристика ограничителя

нала, которая в свою очередь зависит от линейности фазовых характеристик селективных каскадов.

Гетеродины приемников ЧМС работают обычно иа более высоких частотах, чем гетеродины приемников АМС, и поэтому обладают большей нестабильностью частоты. Для уменьшения нестабильности частоты гетеродина, которая в приемниках ЧМС может быть причиной возникновения AM и увеличения сигнала, необходимо применять автоматическую

нелинейных искажений подстройку частоты гетеродина.

Ограничители амплитуды (OA) состоят из нелинейных элементов (диодов, транзисторов, ИС) и селективных цепей (колебательных контуров). Основным требованием, предъявляемым к ним, является постоянство амплитуды выходного напряжения при изменении амплитуды входного сигнала

вых oa m = const, (Уз oa m - аг- (9.4)

Непостоянство Vqa m может быть вызвано как воздействием помехи (паразитная AM), так и являться результатом прохождения ЧМ сигнала через селективный тракт (сопутствующая AM). Качество работы OA оценивают с помощью амплитудной характеристики, представляющей зависимость амплитуды первой гармоники выходного напряжения от амплитуды напряжения иа входе (рис. 9.2 - /), а также коэффициентом подавления амплитудной модуляции Цр = вх/вых. ост>

где OTgjj, вых. ост коэффициенты AM входного и выходного напряжений соответственно. На рис. 9.2 приведена идеальная амплитудная характеристика (кривая 2) и выделен порог ограничения (У|,,р. Для высококачественного приема ЧМС необходимо 9дJy = 20...30 дБ.

Частотные детекторы (ЧД) предназначены для преобразования высокочастотного напряжения, модулированного по частоте, в напряжение, из-

Ua4M

а

Рис. 9.3. Структурная схема частотно-амплитудных ЧД (а), и временные диаграммы напряжений на входе и выходе ее элементов (6)

1Ш

Рис. 9.4. Структурная схема частотно-фа. зовых ЧД (а), и временные диаграммы напряжений иа входе н выходе ее элементов (б)

Рис. 9.5. Структурная схема частотно-импульсных ЧД (а), а временные диаграммы напряжений на входе и выходе ее элементов (б)

меняющееся по закону модулирующего сигнала. Детектирование ЧМС производится в два этапа: первоначальное преобразование вида модуляции (ПВМ) к виду, удобному для детектирования, затем собственно детектирование. По типу ПВМ частотные детекторы классифицируют на четыре группы: частотно-амплитудные (рис. 9.3), частотно-фазовые (рис. 9.4), частотно-импульсные (рис. 9.5), а также ЧД на базе фазовой автоподстройки частоты (Ф.4ПЧ). Широкое распространение получили частотно-амплитудные ЧД, классификационная схема которых представлена на рис. 9.6. Из них следует выделить дробные детекторы и частотные дискриминаторы, которые наиболее часто применяются в бытовой РЭА. Две другие группы позволяют получить достаточно высокое качество детектирования, но относительно сложнее

с асимкетричиоа

ЧД с одиночным расстроенным контуром

. ЧДна дтрференцирующем цонтуре

ЧД с активным РС-филшром

ЧД частотно-амплитудные

Тоже с Корректирующими цепят

Дифференциальные с симметричной

Частотный дискриминатор

С одиночными расстроенными LC-KOHmtjpaMU

Со обязанными настроенными L С-контурами

На основе монолитного ПЗФ

Дробный детектор

Со связанными настроенными ис-контурани

Симметричная схема

Несимметричная схема

На основе монолитного ПЭ<Р

Рис. 9.6. Классификационная схема частотно амплитудных ЧД