ичн

ЛПГ

двухсторонний ограничитель

Дифференциатор

9>ормиро8отель Счетных импульсов

Рис. 9.29. Частотно-импульсный детектор

Интегратор (ФНЧ)

-- -

Рис. 9.30. Частотный детектор на базе ФАПЧ

должительности. Их подсчет (интегрирование) выполняют при помощи ФНЧ. Пример выполнения ЧИД в вещательном приемнике приведен в [7].

Структурная схема частотного детектора на базе ФАПЧ (ЧД-ФАПЧ) показана на рис. 9.30. ФД сравнивает фазы входного напряжения = = и напряжения, создаваемого управляемым гетеродином и^. В зависимости от разности фаз вырабатывается напряжение ошибки оц которое фильтруется в ФНЧ, усиливается УПТ и управляет частотой гетеродина. Если разность частот входного сигнала и гетеродина ненелика, то частоты синхронизуются, т. е. ш^, = ш^,. Покажем, что прн этом управляющее напряжение может быть использовано, как выходное напряжение ЧД. Пусть на ФД поступают напряжения

с = mcCOs(e)e + q)e) Н = (У^ COS (ш^ + ф^).

Поскольку ФД [представляет собой перемножитель, его выходное напряжение

ФД вых = сИг =

{COS [(Ю^ + (0) / + фе + Фг! +

+ COS - Шр) / + ф^ - фр]},

откуда на выходе ФНЧ

ош = (k/2) и^и^ COS [(О), - wjt + ф, - фр].

Выходной сигнал изменяет частоту гетеродина так, что она становится равной частоте сигнала

®г = >г,0+*Чпр= с. где о ~ некоторое опорное значение частоты гетеродина, k п k - постоянные коэффициенты. Отсюда

вых = tynp = const (0) - (Ор о).

что и требуется для ЧД. Примеры выполнения ЧД - ФАПЧ понведены в [45, 48].

Фазовые детекторы

Векторомерные ФД. Простейший фазовый детектор (дискриминатор) - однотактный ФД представлен на рнс. 9.31, а. Сходен с небалансным диодным преобразователем частоты (см. гл. 7), отличается только нагрузкой. Напря-

Рис. 9.31. Векторомериые фазовые детекторы

жение сигнала и опорное напряжение складываются в последовательной цепи и подаются на АД. При этом амплитуда результирующего напряжения и зависит от фазового угла ф (рис. 9.31, б).

Чтобы расширить линейный участок детекторной характеристики вых (ф) сделать ее симметричной относительно некоторого опорного значения применяют балансный фазовый детектор (БФД, рис. 9.31, в). Преобразование вида модуляции осуществляется в ФСТ. Одно из входных напряжений Ugjjj = (/j cos (u)j + Ф1) подводят к диодам с помощью трансформатора Тр1, на выходе которого образуются два противофазных напряжения с равной амплитудой U\nU . Второе входное напряжение вх2 = 2т^ X cos (сОа/ + Фа) с помощью трансформатора Тр2 подводят к диодам с одинаковой фазой ((Уа). Выходные напряжения ФСТ представляют геометрические суммы, показанные на векторной диаграмме рис. 9.31 г, разность амплитуд которых завпсит от фазового сдвига ф = (Wi - ©а) + (ф1 - Фа)- Процесс детектирования не отличается от описанного для ЧД. Полученное напряжение вых~(1 - ii)cosG однозначно определяется измеряемым фазовым сдвигом ф (9.7). Выходное напряжение БФД зависит от отношения амплитут входных напряжений т = Ui /U. При от = 1 (рис, 9,31, д) досгигается наибольшая

Рис. 9.32. Ключевой фазовый детектор

линейность, при от =?ь 1 - ее наибольшая крутизна 5фд д^- Рабочую точку следует выбирать при начальной разности фаз, равной it/2 - при этом получают как наибольшую линейность, так и изменение знака выходного напряжения. В случае от ф 1 величина максимального значения выходного напряжения вых т зависит только от наименьшего входного напряжения: для получения выхш = const при изменении амплитуды одного нз измеряемых сигналов следует принять меньший по амплитуде сигнал в качестве опорного и обеспечить его постоянство. Соображения по выбору параметров AM детекторов БФД не отличаютси от рассмотренных в гл. 8. Входные сопротивления, приведенные ко вторичным обмоткам трансформаторов Тр1 и Тр2, составляют R. , и R Rbx 2 0,25/?. Исходя из этого, могут быть рассчитаны необходимые коэффициенты трансформации. Постоянную времени нагрузочной цепи выбирают из условия обеспечения необходимого быстродействия, заданной фильтрации по несущим частотам входных сигналов и комбинационным частотам.

Кольцевой ФД (рис. 9.31, е) может рассматриваться как соединение двух балансных, работающих на общую нагрузку. При этом выходное напряжение кольцевого ФД в два раза меньше, чем у балансного. В то же время в кольцевом ФД вследствие применения диагональных диодов VD2, VD4 компенсируются четные гармоники входных сигналов, в результате чего подавляются нежелательные продукты нелинейного преобразования. Общими недостатками рассмотренных схем являются малый коэффициент передачи и малое входное сопротивление, сильно зависящее от величины и симметричности нагрузки.

Кроме диодных векторомерных ФД широкое распространение получили ФД с усилительными АЭ, Принцип их действия основан на использовании усилительного прибора в ключевом режиме (отпирания и запирания), в связи с чем их называют ключевые ФД.

Частота коммутации АЭ должна совпадать с частотой входного сигнала. Если при этом организовать работу схемы так, что напряжения U и и^2 будут осуществлять только переключения цепи постоянного тока, то выходное напряжение окажется независимым от амплитуды обоих этих напряже-