Частотные детекторы

Частотным детектором называется устройство, выходное напряжение которого воспроизводит закон изменения мгновенного значения частоты высокочастотного напряжения на его входе.

Если на входе частотного детектора действует напряжение u_BX = Uo sin[ω _оt + φ (t)], то на его выходе должно быть напряжение

u_ВЫХ = k_ЧД Df (t).

Так как при таком преобразовании происходит трансформация спектра, частотный детектор должен содержать нелинейный элемент и фильтр. Однако этого недостаточно. Дело в том, что ни один из известных в настоящее время нелинейных элементов не реагирует на изменение частоты. Нелинейность элемента проявляется только при изменении величины действующего на него напряжения. Поэтому структурная схема частотного детектора оказывается более сложной. Кроме нелинейного элемента и фильтра, в схему детектора необходимо включить еще преобразователь. Преобразователь должен преобразовывать высокочастотные колебания меняющейся частоты и постоянной амплитуды в высокочастотные колебания меняющейся частоты и переменной амплитуды. При этом амплитуда преобразованного высокочастотного колебания должна быть пропорциональна изменению частоты. Подав это сложное высокочастотное напряжение на амплитудный детектор, получим на его выходе низкочастотный сигнал, воспроизводящий закон изменения мгновенного значения частоты входного высокочастотного напряжения.

Но в реальных условиях амплитуда входного высокочастотного напряжения не бывает постоянной. На нее накладываются различные помехи. Если на вход преобразователя подать напряжение, амплитуда которого не будет постоянной, то на его выходе эти изменения наложатся на изменения амплитуды, соответствующие изменению частоты, что приведет к появлению искажений. Во избежание этого перед преобразователем ставят ограничитель.

Общая структурная схема частотного детектора имеет вид, показанный на рис. 5. Там же приведены временные диаграммы, поясняющие работу отдельных узлов частотного детектора.

Как следует из изложенного, ограничитель является устройством, выходное напряжение которого должно оставаться постоянным при изменении в определенных пределах его входного напряжения. Идеальный ограничитель должен иметь амплитудную характеристику, приведенную на рис. 6.а.

Рис. 6.

Рис.5.

Для получения постоянного выходного напряжения на вход ограничителя необходимо подавать напряжение U_BX > Uвx min. В качестве ограничителей обычно применяют избирательный усилительный каскад, активный элемент которого работает в специальном режиме. Например, при использовании пентодов уменьшают его анодное напряжение и напряжение на экранирующей сетке.

Идеальный преобразователь должен иметь амплитудно-частотную характеристику, показанную на рис. 6. б. Качество преобразователя будет тем выше, чем круче его амплитудно-частотная характеристика и чем больше ее строго линейный участок. В качестве простейшего преобразователя может служить одиночный колебательный контур, расстроенный по отношению к несущей частоте (рис. 6. в).