Частотные дискриминаторы

Дискриминаторы предназначены для измерения сигнала рассогласования и преобразования его в постоянное или переменное напряжение. Различают частотные и временные дискриминаторы.

Частотные дискриминаторы (ЧД) – это устройства, выходные напряжения которых зависят от переходной частоты w₀: u_чд=F(w – w₀).

По способу задания переходной частоты ЧД подразделяют на две группы. В дискриминаторах первой группы переходная частота определяется настройкой эталонного фильтра (колебательного контура). В ЧД второй группы переходная частота равна частоте колебаний напряжения с эталонного генератора.

Наиболее часто используют первую группу дискриминаторов с фазовым детектором (рис. 4.3), где ФВ – фазовращатель, сдвигающий фазу сигнала на p/2; Ф – резонансный фильтр. В таком ЧД входной сигнал разделяется на две составляющие u₁ и u₂, сдвиг фаз между которыми при точной настройке контура на переходную частоту равен p/2. При отклонении частоты входного сигнала от переходной частоты сдвиг фаз изменяется в соответствии с фазовой характеристикой резонансного контура. В результате чего изменяется напряжение на выходе ЧД.

Рис. 4.3 - Функциональная схема частотного дискриминатора

Непосредственно из схемы (рис. 4.3) следует, что на ФД подаются напряжения

;

,

где Dw – отклонение частоты напряжения от переходной частоты; j_ф(Dw) – фазовый сдвиг, создаваемый фильтром; |W_ф(jDw)| – амплитудно-частотная характеристика фильтра.

В соответствии с выражением (4.4) напряжение на выходе ЧД будет иметь вид

, (4.6)

– мнимая частотная характеристика фильтра.

Выражение (4.6) определяет дискриминационную характеристику ЧД. Обычно используется нормированная характеристика . На дискриминационной характеристике (рис. 4.4) видно, что при малых значениях частотной расстройки характеристику можно считать линейной и ее можно представить в виде F(j) = k_чдDw, где k_чд – коэффициент передачи частотного дискриминатора. Из этого выражения следует, что передаточная функция ЧД равна

W_чд(p)=k_чд.

Рис. 4.4 - Дискриминационная характеристика частотного

дискриминатора

Выражение для передаточной функции справедливо для линейного участка детекторной характеристики, т.е. когда полоса пропускания частотного дискриминатора больше эффективной ширины спектра его входного сигнала, в противном случае необходимо учитывать инерционность ЧД, которая определяется постоянной времени детектора.