Предыскажения ЧМ-сигналов и их коррекция при детектировании

1. Частотное детектирование: основные типы частотных детекторов.

 

1. Частотное детектирование: частотный дискриминатор.

. В схеме применяются два симметрично расстроенных относительно несущей контура со своими амплитудными детекторами, выходные сигналы которых вычитаются. Расстроенные контуры должны быть практически не связаны между собой (иногда для развязки перед ними применяются отдельные буферные каскады). На входе также является необходимым амплитудный ограничитель.

1. Частотное детектирование: дифференциальный частотный детектор.

Дифференциальный частотный детектор. Содержит преобразователь ЧМ в АМ на двух связанных контурах, настроенных на частоту несущей f ₀. Он также чувствителен к паразитной амплитудной модуляции, поэтому ему должен предшествовать амплитудный ограничитель. При этом сигнал на входе ограничителя должен быть усилен до 2…5 В.

Схема дифференциального ЧД с ограничителем на предшествующем транзисторе приведена на рис.6.22.

Связанные контуры с цепью связи через емкость С _с, подающей выходные напряжение транзистора на среднюю точку второго контура, образуют преобразователь вида модуляции. К диоду Д₁ подводится напряжение _Д1 = ₁ + 1/2 ₂, а к диоду Д2 _Д2 = ₁ - 1/2 ₂. Т.к. диоды одинаковые и обеспечивают К_d = cosq, то _вых=( _Д1- _Д2)cosq.

Векторные соотношения для напряжений на диодах представлены на рис.6.23.

Ток отстает от на 90⁰. ЭДС наводимая во втором контуре, опережает на 90⁰. Второй контур для ЭДС является последовательным. На резонансной частоте f ₀ ток находиться в фазе с , а напряжение на индуктивности опережает ток на 90⁰. U_{d 1} и U_{d 2} равны по абсолютной величине (рис.6.23, а). При частоте сигнала f выше частоты f ₀ настройки контуров диаграмма принимает вид рис.6.23, б. При этом U_{d 1} > U_{d 2} и U _вых> 0. Для f < f ₀ U _вых < 0. (рис.6.23, в).

Разность напряжений на детекторах можно представить в виде

| U _Д1 - U _Д2| = U ₁ g(a,b),

где g(a,b) функция обобщенной расстройки сигнала a = 2D f / f ₀ d _э и параметра связи контуров b= k / d _э,

Как показал Н.И. Чистяков, эта функция имеет вид [27]:

.

Графически она показана на рис.6.24 и представляет форму полуветвей статической характеристики детектирования дифференциального частотного детектора.

Ее крутизна максимальна при b = 0,8, но уменьшается не более, чем на 2,5% в интервале 0,6<b<1,25. Обычно выбирают b@1. Тогда высокая крутизна сочетается с хорошей линейностью. Чтобы коэффициент нелинейных искажений не превышал 5%, выбирают а _макс£ 0,5b.

На основании изложенного можно определить а _макс, Q _э, k. Значения индуктивностей L ₁ и L ₂ обычно выбирают такими же, как в других каскадах УПЧ. При выборе сопротивлений и емкостей нагрузок диодов учитывают те же соображения, что и для амплитудных детекторов. Индуктивность дросселя L _др , предназначенного для замыкания постоянной составляющей тока диодов, выбирают на порядок большей индуктивностей контуров.

 

1. Частотное детектирование: детектор отношений (дробный частотный детектор).

Дробный частотный детектор (детектор отношений) отличается отсутствием чувствительности к быстрым (с частотой модуляции) изменениям амплитуды сигнала. Его схема показана на рис.6.25.

Она отличается от схемы дифференциального ЧД способом включения диодов и нагрузкой. Здесь сумма выпрямленных диодами напряжений U _вых1+ U _вых2 = U ₀ приложена к конденсатору С ₀ большой емкости (обычно электролитическому). Поэтому U ₀ с частотой модуляции меняться не может. Этим определяется нечувствительность к амплитудной модуляции.

Переменная составляющая тока диода Д₁ замыкается через емкости С ₁ и С _н, а диода Д₂ - через емкости С ₂ и С _н. Постоянная составляющая токов обоих диодов проходит по общей цепи из элементов Д ₁, R ₁, R₂, Д ₂, L ₁. Поэтому постоянные составляющие токов обоих диодов равны: I ₁₌ = I ₂₌. При различии высокочастотных напряжений U _d1 и U _d2 для обеспечения этого равенства диоды должны работать с разными углами отсечки (если U _d1 > U _d2, то q₁<q₂). Дроссель Др в этой схеме обеспечивает перетекание зарядов конденсаторов С ₁ и С ₂ при изменении U _вых1 и U _вых2.

В соответствие со схемой

U _вых = U _вых2 - U ₀/2. Т.к. U ₀ = U _вых1+ U _вых2, то

U _вых = 0,5(U _вых2 - U _вых1) = 0,5 U ₀ (U _вых2 - U _вых1)/(U _вых2 + U _вых1) = .

При ЧМ, когда U _d1 и U _d2 меняются, как и в предыдущей схеме, меняется отношение U _вых1/ U _вых2. Поэтому такой детектор называют дробным.

Учитывая, что U _вых1 = U _Д1 cos q₁, а U _вых2 = U _Д2 cos q₂ получим:

U _вых = 0,5 (U _Д2 cos q₂ - U _Д1 cos q₁).

48. Фазовое детектирование: преобразование фазовой модуляции в амплитудную, балансный фазовый детектор.

ФД измеряют разность фаз j между двумя входными сигналами. Один из них обычно является опорным, а другой информационным.

Фазовые детекторы применяются:

1) в системах автоподстройки частоты (АПЧ),

2) слежения за фазой опорного напряжения,

3) в схемах следящих фильтров,

4) системах селекции движущихся целей (СДЦ) радиолокационный станций,

5) для детектирования фазомодулированных и фазоманипулированных сигналов.

Классификация схемы ФД:

- ФД с преобразованием ФМ в амплитудную (векторомерного типа);

- Коммутационного типа на ключевых элементах;

- На Rs триггерах т.е. с использованием импульсной и цифровой техники;

- Умножительного типа;

Балансный фазовый детектор (векторомерного типа)

Широкое практическое применение имеет балансная схема ФД (БФД).

Для этой схемы U вых = К д (U д1 - U д2).

1. Фазовое детектирование: фазовые детекторы коммутационного и умножительного типа

50. Преобразователи частоты: основные характеристики.

Преобразователи частоты является обязательным каскадом каждого супергетеродинного приемника.

Его назначение - перенос спектра принимаемого сигнала на промежуточную частоту, частоту на которой происходит основное усиление и формирование необходимой полосы приемника.

Основные характеристики ПЧ:

 

1. Преобразователи частоты: особенности шумовых характеристик.

52 Преобразователи частоты: классификация смесителей.

По конструктивному исполнению с повышением частоты различают:

53. Преобразователи частоты: требования к схемам и конструкциям смесителей, смесители на умножителях.

4 По постоянному току цепь смесителя должна быть замкнута на входе и выходе. На выходе желательна цепь контроля продетектированного тока и регулировки постоянного смещения. На входе целесообразна защита смесителя конденсатором от воздействия статистического электричества.

54. Преобразователи частоты: однодиодные смесители, волноводные конструкции цепей развязки сигнала и гетеродина.

1. Преобразователи частоты: конструкция простого диодного смесителя в прямоугольном волноводе и в микрополосковом исполнении.

1. Преобразователи частоты: балансные схемы смесителей, преимущества перед простыми диодными смесителями.

Ряд преимуществ перед простыми диодными смесителями имеют балансные смесители:

- они обеспечивают развязку сигнальной и гетеродинной цепей,

- подавляют амплитудные шумы гетеродина в боковых полосах приема.

Соединение трансформаторов сигнала и гетеродина образует мостовую схему, где при соблюдении симметрии источники частот f _c и f _г не связаны друг с другом. К диоду Д₁ приложено напряжение , к диоду Д₂ - . В результате на выходе диодов возникают противофазные токи промежуточной частоты, которые суммируются в обмотке связи с контурами промежуточной частоты на выходе смесителя.

Шумы гетеродина в боковых полосах приема, приложенные к тем зажимам, что и U _г создают на выходе двух диодов синфазные шумовые токи промежуточной частоты, которые взаимно вычитаются на выходе трансформатора промежуточной частоты.

1. Преобразователи частоты: распространенные микрополосковые и волноводные конструкции балансных смесителей.

1. Фазовое подавление зеркального канала приема.

1. Преобразователи частоты: полный расчет смесителей, характеристика этапов расчета. (на экзамене наверное всё не надо, но это на всякий случай)

1. Преобразователи частоты: упрощенная теория преобразования, уравнения прямого и обратного преобразования, расчет характеристик преобразователей. (тут я ваще не знаю чё писать, поскольку в презентации на это отводится 12 страниц).

1. Обзор малошумящих входных устройств приемников.