ЧМ детектор на интегральном аналоговом перемножителе.

Большинство современных детекторов ЧМ сигналов в радиоприёмниках выполняют на интегральном аналоговом перемножителе (ПС) рис. 4.17.

Рис. 4.17. Схема ЧМ детектора на аналоговом перемножителе

На входе ПС включён параллельный резонансный контур, настроенный на несущую частоту, а на выходе – ФНЧ, выделяющий полезный сигнал. Пусть на вход ЧМ – детектора поступает не модулированное гармоническое напряжение u_вх(t)=U_вх cosωt.

ПС обладает большими входными сопротивлениями. Поэтому его входы практически не потребляют токи и весь входной ток i_вх(t)=I_вх cosωt протекает через ёмкость С₁ и параллельный LC-контур. Поскольку напряжение на конденсаторе С₁ отстаёт от тока по фазе на π/2 , то напряжение на входе ПС

u₁(t)= U_c cos(ωt-π/2), (4.26)

где U_с – амплитудное значение напряжения на конденсаторе С₁.

Напряжение на контуре равно

u₂(t)=U_к cos(ωt+φ),(4.27)

где U_K—амплитудное значение напряжения, а фазовый сдвиг равен:

, (4.28)

где Δω=ω-ω₀ - абсолютная расстройка; Q - добротность контура.

С помощью (4.27) и (4.28) определим напряжение на выходе ПС.

Используя тригонометрическую формулу произведения коcинусов запишем:

ФНЧ подавляет составляющую с удвоенной частотой и выходное напряжение детектора

(4.29)

Как правило, в резонансном контуре справедливо 2QΔω/ω₀ << 1, и поэтому sinφ≈φ =2QΔω/ω₀. С учетом этого равенства получим:

(4.30)

Следовательно, схема детектора рис. 4.17 осуществляет линейное детектирование ЧМ радиосигналов, при котором выходное напряжение пропорционально отклонению частоты сигнала от несущей.

Фазовый детектор.

Схема фазового детектора рис. 4.18а преобразует ФМ колебание в низкочастотное напряжение, изменяющееся по закону модулирующего сигнала.

Рис.4.18. Фазовый детектор.

Напряжение на выходе ФМ детектора определяется разностью фаз двух сравниваемых сигналов: ФМ колебания и опорного напряжения , вырабатываемого генератором опорного напряжения.

Амплитуды напряжений на входах диодов можно определить с помощью векторной диаграммы (рис. 4.18, б). Из нее следует, что

(4.31)

Полученные сигналы затем преобразуются AM-детекторами с коэффициентом передачи k_Ди на нагрузках схемы возникают два напряжения:

U₁ = k_ДU_D1 и U₂ = k_ДU_D2.

Результирующее напряжение на выходе фазового детектора:

(4.32)

Амплитуду опорного напряжения в фазовых детекторах выбирают намного больше амплитуды ФМ колебания, т.е U₀>>U_ФМ (обычно в 3…5 раз и более). Это делается для «вывода» полезного сигнала из напряжения шумов, поскольку они часто соизмеримы по амплитуде и сигнал может быть искажен. В этом случае выражение (4 32) можно представить упрощенно

(4 33)

Следовательно, низкочастотное напряжение на выходе фазового детектора изменяется практически в соответствии с фазой ФМ колебания.

В интегральном исполнении широко применяют ФМ детекторы на основе аналоговых ПС. В последние годы предпочтение отдается цифровым фазовым детекторам, обладающим более высокой помехозащищенностью.