Детектирование сигнала с частотной модуляцией

Частотная модуляция (ЧМ) предложена Армстронгом в 1933 г. Это вид аналоговой модуляции, при которой изменение несущей частоты пропорциональна напряжения информационного (модулирующего) сигнала. При этом амплитуда A ₀ ЧМ-сигнала на входе, который в случае синусоидального модулирующего напряжения описывается формулой (3.16), остается постоянной.

,

(3.16)

В этой формуле Dw_m – амплитуда изменения частоты.

Частотная модуляция применяется для высококачественной передачи звукового (низкочастотного) сигнала в радиовещании (в диапазоне УКВ), для звукового сопровождения телевизионных программ, в радиосистемах специального назначения и др.

По сравнению с амплитудной модуляцией, для выходного сигнала требуется значительно более широкая полоса частот; однако ЧМ-сигнал имеет более высокую помехозащищенность при пониженной мощности, поэтому данный способ модуляции широко используется в коротковолновых участках радиодиапазона и на СВЧ.

Частотный детектор строится по блок-схеме, приведенной на рис. 3.16.

Рис. 3.16. Блок-схема частотного детектора

Блок ограничителя устраняет паразитную амплитудную модуляцию, которая может привести к искажению характеристик устройства. Затем следует наиболее важный блок, преобразующий ЧМ-сигнал в соответствующий ему сигнал с амплитудной модуляцией без искажения передаваемой информации. На выходе АМ детектора размещен фильтр, очищающий результирующий сигнал от высокой несущей частоты.

В качестве простейшего ЧМ /АМ преобразователя может быть применен резонансный контур (резонатор), работающий на наиболее линейном участке его характеристики, как показано на рис. 3.17. Здесь буквой B обозначена амплитуда напряжения на контуре в зависимости от частоты ЧМ-сигнала w. При изменении частоты в пределах ±Dw_m выходной сигнал равен

,

(3.17)

т. е. пропорционален модулирующему информационному сигналу. Наилучшие условия передачи сигнала достигаются в случае широкополосной частотной модуляции, когда параметр m_f , называемый индексом ЧМ, превышает 1.

	Bm
Рис. 3.17. Частотная характеристика резонансного контура

Для улучшения линейности характеристик частотного детектора используются специальные меры, связанные обычно с усложнением его конструкции. Как и при демодуляции АМ-сигнала, часто используется балансный частотный детектор с двумя одинаковыми диодами, обеспечивающий улучшение линейности и чувствительности устройства.

4. Переключательные и ограничительные диоды