УПОС Тема 5 Занятие 3_2025

1.

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Общие сведения о частотных детекторах и дискриминаторах
(ЧД).
2. Балансный ЧД (БЧД) с двумя расстроенными контурами.
3. Балансный ЧД (БЧД) с двумя связанными настроенными
контурами.
1

2.

Вопрос 1. Общие сведения о частотных детекторах и
дискриминаторах (ЧД)
Частотный детектор – устройство, предназначенное для
получения напряжения, изменяющегося в соответствии с
законом изменения частоты входного сигнала.
Частотный дискриминатор – устройство, Uвых которого
пропорционально отклонению частоты входного сигнала от
значения, принятого за начало отсчета.
Ч/детекторы используются в трактах обработки ЧМ сигналов.
Ч/дискриминаторы - используются в качестве чувствительных
элементов в системах АПЧ, измерения доплеровской скорости и т.д.
2

3.

Классификация ЧД:
по элементной базе: аналоговые, цифровые.
по принципу действия:
-однотактные;
- балансные:
- с 2-мя взаимно расстроенными контурами;
- с 2-мя настроенными связанными контурами;
- дробные (детекторы отношений).
3

4.

Частотное детектирование осуществляется в два этапа:
1. Преобразование вида модуляции (ПВМ) ;
2. Детектирование.
По типу преобразования:
частотно-амплитудные ЧД;
частотно-фазовые ЧД;
частотно-импульсные ЧД.
Схема частотно-амплитудного ЧД
U ВХ соnst
U АМ
U ВХ
ЧМ
ОА
ПВМ
U ЧД
АД
U ВЫХ
4

5.

U ВХ соnst
U ВХ
ЧМ
ОА
U АМ
ПВМ
U ЧД
АД
U ВЫХ
Состав:
1) Ограничитель амплитуды (ОА) для устранения
влияния изменения амплитуды входного сигнала на
Uвых ЧД.
Типы ограничителей: диодные или транзисторные с
пониженным коллекторным (стоковым) напряжением.
5

6.

2) Преобразователь вида модуляции (ПВМ) КК (с.176);
резонансная
характеристика
контура
выходное
напряжение на
контуре
закон изменения
частоты входного
сигнала
Благодаря расстройке КК
является более
чувствительным элементом к
изменению частоты входных
КК расстроен на 2Δ fM .
колебаний.
КК преобразует ЧМ в АМ, причем изменения амплитуды
пропорциональны изменению частоты.
Недостаток: невозможность детектирования сигналов с большой
девиацией частоты → балансные.
3) Амплитудный детектор (АД) для выделения огибающей.

7.

Вопрос 2. Балансный ЧД с двумя расстроенными контурами
Обладают повышенной линейностью и крутизной АЧХ.
Ф1
Д1
U ВХ
U ВЫХ
-
ОА
Ф2
Д2
Применяются в качестве дискриминаторов в
каналах измерения Vдоплера и системах СДЦ.
Недостаток сложность настройки контуров из-за
взаимного влияния друг на друга.
7

8.

4
5
6
F,Мгц

9.

Uсо
4
5
6
F, Мгц
2
0
-2

10.

Частотное детектирование осуществляется в два этапа:
1. Преобразование вида модуляции (ПВМ) ;
2. Детектирование.
По типу преобразования:
частотно-амплитудные ЧД;
частотно-фазовые ЧД;
частотно-импульсные ЧД.
Схема частотно-амплитудного ЧД
U ВХ соnst
U АМ
U ВХ
ЧМ
ОА
ПВМ
U ЧД
АД
U ВЫХ
10

11.

Принципиальная схема БЧД (с.179)
Состав:
1) Ограничитель амплитуды и ПВМ выполнены на
двух рез. каскадах на VT1 и VT2 с КК L3,C7 и L4, C8.
КК настроены на частоты,
f 01 f 0 f 0
где расстройка = Δ f0
f f f
02
2) 2 АД VD1,C 9 , R8;
0
0
VD2 ,C10, R9.
11

12.

АЧХ КК
При fс ее значение приближается к
f 01
U k 1 , а U k 2
Сигнал становится АЧМ
U k1 и U k 2
поступают на АД, включенные по балансной схеме.
Напряжения АД включены встречно
U Д 1 К Д 1U k1 ,
U Д 2 К Д 2U K 2 ;
UЧД U ВЫХ К Д (U k1 U k 2 ),
UЧД U ВЫХ U Д 1 U Д 2 ;
Если КД1 КД2 КД ,то
коэффициент
передачи
напряжения АД
12

13.

Формирование ДХ БЧД
с двумя расстроенными
контурами (рис б)
Для симметрии ДХ необходимо:
1. Кд каскадов равны.
2. Расстройки каскадов одинаковы.
3.ПП равны П
1
f 01
1
f 02
2
П2 ,
Недостатки
1. Сказывается взаимное влияние фильтров.
2. Сложность настройки, особенно, если близки
f 01 и f 02
13

14.

Технические параметры и характеристики ЧД:
1. АЧХ или ДХ = дискриминаторная (дискриминационная)
характеристика- зависимость Uвых=Uчд от частоты входных
колебаний при постоянной амплитуде.
2. Крутизна ДХ
dU чд
Sд
; при f 0;
d ( f )
3. Переходная частота
при которой
f0 ,
U чд 0;
4. Полоса пропускания ЧД
П чд fmax fmin .
14

15.

Вопрос 3. Балансный ЧД с двумя связанными
настроенными контурами
Применяются в качестве чувствительного элемента систем АПЧ.
Принципиальная
схема ЧД
U К1
UК2
2
(с.182)
Состав:
UК2
2
1). ОА и ПВМ –2-х контурный каскад на VT1 и КК (С4, L1 и С5, L2).
Настраивается в резонанс на переходной частоте f0
Между КК - двойная связь:
трансформаторная, с коэффициентом взаимной индукции М;
емкостная, осуществляемая через конденсатор С 3 .
15

16.

U К1
UК2
2
UК2
2
2. 2 АД на VD1 и VD2 с нагрузками
RН1С Н1
RН 2С Н 2 .
L ДР для замыкания постоянных токов через диоды
(для токов ВЧ – разрыв).
Под действием
через
Принцип работы:
U Д 1 U Д 2 через диоды потекут выпрямленные токи
RН1 RН 2 в противоположных направлениях, они создают
U 01 U 02
противоположных знаков.
16

17.

U К1
UК2
2
UК2
2
Результирующее напряжение на выходе ЧД
UЧД U ВЫХ U 01 U 02 ,
U 01 K Д 1U Д 1 .
U 02 K Д 2U Д 2 .
К Д 1 К Д 2 К Д ,
UЧД U ВЫХ К Д (U Д 1 U Д 2 ).
17

18.

U К1
UК2
2
UК2
2
- Напряжение Uk1 с первого КК через С3 полностью
прикладывается к VD1 и VD2 в фазе (синфазно).
- Напряжение Uk2, образованное на втором КК посредством
трансформаторной связи прикладывается к диодам в
противофазах.
При этом к каждому диоду прикладывается напряжение Uk2/2.
Тогда
Uk 2
U Д 1 U k1
,
2
Uk2
U Д 2 U k1
.
2
18

19.

Поясним зависимости U Д 1 U Д 2 от частоты входного сигнала
f f0 ; f f0 ; f f0
при
U Д1
U k1
U Д2
U К1
UК2
2
E
U k2 2
I2
UК2
2
I1
U k2 2
Под действием Uk1 через L1 I1, отстающий на /2.
I1 наводит в L2 ЭДС, опережающую его на /2.
Это справедливо для любых f.
При f f 0
во 2-ом КК послед. резонанс I2 совпадает по фазе с Е,
а Uk2 опережает I2 на /2. Половина Uk2 суммируется с Uk1 UД1
Другая половина Uk2 вычитается из Uk1 UД2.
Из рис UД1= UД2 UЧД=0.
19

20.

Остальные диаграммы 2 и 3 самостоятельно, учитывая
характер сопротивления второго КК.
при f f 0
индуктивный I2 отстает от Е на некоторый угол ,
при f f 0
емкостной I2 опережает Е на .
Т.о.
при f f 0 UЧД>0, а
при f f 0 UЧД<0.
20

21.

ВЫВОДЫ
1. ЧД (детекторы) используются в трактах обработки
ЧМ сигналов частотные демодуляторы.
2. ЧД с двумя расстроенными контурами используются
в качестве дискриминатора в каналах измерения
доплеровской скорости РЛ целей.
3. ЧД с двумя связанными настроенными контурами
используются в качестве чувствительного элемента
систем АПЧ.
21