Частотные дискриминаторы.

Частотные дискриминаторы – это устройства, в которых выходное напряжение U_ВЫХ пропорционально разности двух сравниваемых величин, например U’ и U’’ (Рис.16).

Рис.16 Структурная схема частотного дискриминатора.

В детекторе преобразование частотной модуляции осуществляется при помощи двухконтурного полосового фильтра L1C1 и L2C2, настроенного на промежуточную частоту (Рис.17). Первый контур включён в коллекторную цепь транзистора VT1, работающего в режиме амплитудного ограничения для подавления паразитной амплитудной модуляции.

Связь между контурами комбинированная: магнитная (индуктивная между катушками L1 и L2) и ёмкостная (первичного контура со средней точкой вторичного контура через разделительный конденсатор большой ёмкости С_Р). Она обеспечивает включение контура L1C1 через С_Р и С7,С5 между точками 1 – 2 по переменной составляющей. Два амплитудных детектора VD1C6R1 и VD2C7R2 содержат стандартный набор элементов. Дроссель L3 исключает закорачивание первичного контура L1C1 через Ср,С7,С5 по промежуточной частоте и в то же время обеспечивал протекание токов низкой звуковой частоты амплитудных детекторов.

К диоду VD1 прикладывается два напряжение, представляющее собой векторную сумму напряжений на первичном контуре U1 и напряжения на половине вторичного контура +U₂ ⁄ 2. Аналогично к диоду VD2 прикладываются напряжения U₁ и - U₂ / 2. По отношению к средней точке т.2 напряжения + U₂ ⁄ 2 и - U₂ ⁄ 2 противофазны.

Рис.17 Принципиальная схема частотного дискриминатора со связанными контурами.

При отсутствии модуляции входного сигнала ∆ƒ = 0 напряжение на первичном контуре создаёт в катушке L1 ток I₁, отстающий от напряжения U₁ на 90° (Рис.18). Этот ток в катушке вторичного контура L2 наводит э.д.с. Е₂, отстающая по фазе от тока I₁ на 90°. Если промежуточная частота приёмника совпадёт с частотой настройки контуров, то ток

- 11 -

во вторичном контуре ток I₂ будет совпадать по фазе с Е₂. За счёт протекания тока I₂ в катушке вторичного контура будет действовать напряжение U₂, опережающее ток I₂ на 90°.

Таким образом, напряжение на вторичном контуре U₂ отстаёт по фазе от напряжения на первичном контуре U₁ на 90°. Напряжения на нагрузках R1C6 и R2C7 амплитудных детекторов U’ и U’’ равны геометрическим суммам этих напряжений (Рис.18). При отсутствии модуляции входного сигнала ∆ƒ = 0 U’ = U’’ равны между собой и выходное напряжение частотного детектора U_ВЫХ = U’ - U’’будет равно нулю.

Рис.18 Векторные диаграммы преобразователя частотной модуляции.

При приёме модулированного сигнала, например ∆ƒ < 0 (частота принимаемого сигнала уменьшается), вторичный контур L2C2 носит ёмкостной характер и угол φ между векторами E₂ и I₂ будет изменяться. Соответственно будет перераспределение и амплитудных значений U’ < U’’ (Рис.18).

При ∆ƒ > 0 (частота принимаемого сигнала увеличивается), вторичный контур L2C2 носит индуктивный характер и U’ > U’’.

На выходе частотного детектора напряжение U_ВЫХ = U’ - U’’ будет изменятся по величине и знаку от дивиации ±∆ƒ, то - есть по закону частотной модуляции.

Промежуточная частота подавляется ёмкостными фильтрами амплитудных детекторов С6,С7. Фильтр R_ФC_Ф корректирует частотную характеристику ЧД в зоне верхних частот модуляции с целью компенсации результата специального подъёма АЧХ в зоне верхних частот, осуществляемых во всех передатчиках ЧМ-сигналов для повышения помехоустойчивости.

К недостаткам частотных дискриминаторов следует отнести отсутствие компенсации паразитной амплитудной модуляции, поэтому транзисторы, в нагрузке которых они стоят, должны работать в режиме двухстороннего амплитудного ограничения сигнала и требуют большого уровня входного сигнала. Чаще всего частотные дискриминаторы применяются во вспомогательных устройствах, например в АПЧ.