Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

На выходе преобразователя появится напряжение с частотой

f _с + 2 f _пч – (f _с + f _пч) = f _пч,

которое в дальнейшем будет усиливаться. Сигнал с частотой f _с.зерк является очень опасной помехой. На оси частот мешающий сигнал с частотой f _с.зерк и полезный сигнал с частотой f _с расположены симметрично относительно частоты гетеродина f _г (рис.6.2). Поэтому такую помеху называют зеркальной помехой. Возникает зеркальный канал приема.

Рисунок 6.3 – Связь между частотами сигнала, гетеродина и помехи на зеркальной частоте

Фильтрацию зеркальной помехи производит преселектор (входной контур) Z 1 или преселектор совместно с УВЧ, если он резонансный. На рисунке 6.3 АЧХ преселектора изображена пунктирной линией. Для защиты от помехи, приходящей на промежуточной частоте, используют фильтр–«пробку», настроенный на промежуточную частоту.

3 Демодулятор АМ сигнала

Усиленный сигнал промежуточной частоты поступает на амплитудный детектор (АД). В АД происходит демодуляция (детектирование) АМ сигнала и выделение низкочастотной огибающей сигнала ПЧ. Основное назначение АД – выделение низкочастотного модулирующего сигнала. В микросхемах для детектирования применяются схемы синхронных АД, выполненные на основе аналоговых перемножителей (рис. 6.4). Это уменьшает нелинейные искажения и увеличивает динамический диапазон принимаемых сигналов.

Рисунок 6.4 – Структурная схема синхронного амплитудного детектора

Модулированный сигнал U _пч (рис. 6.5а) поступает на вход X перемножителя U 1. В случае модуляции гармоническим сигналом

U _пч = U _пч_. _m ( 1 + mcosΩt) cos 2π f _пч t.

На его второй вход Y поступают постоянной амплитуды прямоугольные импульсы (рис. 6.5б), сформированные в формирователе Z 1 и с точностью до фазы синхронизируемые с колебаниями несущей частоты f _пч. В первом приближении представим сигнал на выходе формирователя в виде

U _фор = U _.0 cos 2π f _пч t.

На выходе перемножителя (рис. 6.5в) формируется однополярное колебание, огибающая которого представляет демодулированный сигнал.

U _пер = ( 1 + mcosΩt) U _пч_. _m U _.0 ( 1 + cos 2π 2 f _пч t).

С помощью фильтра нижних частот Z 2 отфильтровывается несущая. На выходе детектора выделяется низкочастотный модулирующий сигнал U _нч (рис. 6.5г).

U _нч = ( 1 + m cos Ω t) U _пч_{. m} U ₀.

Другими словами, синхронный детектор – это амплитудный детектор, выполненный на идеальном диоде.

Рисунок 6.5 – Сигналы, формируемые в амплитудном синхронном детекторе

Фильтр НЧ должен хорошо подавлять колебания с частотой f _пч и не искажать модулирующий сигнал. Полоса пропускания ФНЧ определяется максимальной частотой модулирующего сигнала и изменяется в зависимости от класса радиовещательного приемника от 3 до 6 кГц.

Восстановленный модулирующий сигнал усиливается УНЧ А 3 и преобразуется из электрических колебаний в звуковые с помощью громкоговорителя или головных телефонов.

В радиовещательных приемниках, как правило, напряжение АРУ вырабатывается АД, демодулирующим выходное напряжение УПЧ. Выпрямленное напряжение подается на предыдущие каскады УВЧ, УПЧ и в некоторых случаях на преобразователь. Функцию детектора системы АРУ может выполнять АД приемника или специальный детектор АРУ, как на рис. 6.1 U 3. На выходе детектора АРУ включается фильтр, который устраняет воздействие модулирующего напряжения сигнала на напряжение АРУ. Напряжение АРУ изменяется при изменении уровня несущей. Поэтому постоянная времени системы АРУ выбирается порядка 100 мс. Для повышения эффективности АРУ используют усилители постоянного тока в цепи регулирования (усилитель A 4).

4 Демодулятор ЧМ сигнала

Для детектирования частотно-модулированных сигналов в микросхемах радиоприемных устройств ЧМ сигналов чаще используется схема двойного балансного квадратурного ЧМ детектора (рис. 7.3). С выхода УПЧ A 1 частотно модулированный сигнал поступает через усилитель – ограничитель A 2 на один из входов перемножителя U 1 и на фазовращатель U 2. После фазовращателя сигнал также ограничивается по амплитуде в усилителе – ограничителе A 3 и поступает на второй вход перемножителя U 1. Перемноженный сигнал проходит через фильтр нижних частот (ФНЧ) Z 1, который и выделяет модулирующий (информационный) сигнал.

Усилитель – ограничитель устраняет паразитную амплитудную модуляцию ЧМ сигнала, вследствие чего предотвращаются искажения сигнала после демодуляции.

Фазовращатель создает сигналу дополнительный фазовый сдвиг φ(ω), который линейно зависит от частоты входного сигнала. В данной схеме на частоте равной промежуточной фазовый сдвиг φ(ω_пч) = 90°. Сигналы, поступающие на вход перемножителя, квадратурные.

Рисунок 7.3–Структурная схема двойного балансного квадратурного ЧМ детектора

Для простоты анализа предположим, что на входы перемножителя после усилителей–ограничителей поступает гармонический сигнал постоянной амплитуды. На вход X поступает сигнал

U _ПЧ = U ₁ _m sinω ₀ t,

а на вход Y после фазовращателя U 2 и усилителя – ограничителя A 3 –

U _ФВ = U _{2 m} cos (ω ₀ t - φ(ω)).

На выходе перемножителя сформируется сигнал

U _пер = U ₁ U ₂ = k U ₁ _m U ₂ _m sinω ₀ t cos [ ω ₀ t - φ(ω)],

где k – коэффициент пропорциональности.

После несложных тригонометрических преобразований получим:

U _пер = kU ₁ _m U ₂ _m [ sin φ(ω) + sin 2 ω ₀ t cos φ(ω) -cos 2 ω ₀ t sin φ(ω)].

При небольших изменениях фазы φ(ω) это выражение можно упростить:

U _пер = kU ₁ _m U ₂ _m [φ(ω) + sin 2 ω ₀ t - φ(ω) cos 2 ω ₀ t ] =

kU _{1 m} U _{2 m}φ(ω) (1 – cos 2 ω ₀ t) + kU _{1 m} U _{2 m} sin 2 ω ₀ t.

Напряжение на выходе перемножителя состоит из двух составляющих. Второе слагаемое представляет собой гармонический сигнал симметричный относительно горизонтальной оси с частотой, равной удвоенной частоте несущей. Амплитуда сигнала постоянна и он легко отфильтровывается ФНЧ.

Первое слагаемое является периодической функцией, сдвинутой относительно горизонтальной нулевой оси, амплитуда которой меняется с изменением фазового сдвига φ(ω) (рис.7.4).

Рисунок 7.4 Информационная составляющая сигнала на выходе перемножителя

Фильтр нижних частот Z 1 (рис. 7.3) или Z 2 (рис. 7.1) выделит из этого колебания низкочастотную (информационную) составляющую, изображенную на рис 7.4 штрихпунктирной линией.

Сигналы на входе перемножителя и на выходе ЧМ – демодулятора при разных значениях промежуточной частоты показаны на рис. 7.5.

При нормальном значении ПЧ модуляция отсутствует и выходное напряжение перемножителя, а следовательно, и всего демодулятора равно нулю (рис. 7.5,б), поскольку входные сигналы перемножителя квадратурны. При модуляции, когда частота сигнала становится больше ПЧ сдвиг фаз увеличивается, входные сигналы приближаются к противофазным и выходное напряжение становится отрицательным (рис. 7.5, в) а на низких – положительным (рис 7.5, а).

а б в

Рисунок 7.5 – Эпюры напряжений на входе перемножителя и на выходе ЧМ – демодулятора при разных значениях промежуточной частоты

Таким образом, формируется типичная для ЧМ детекторов S-образная дискриминационная характеристика (рис. 7.6).

Рисунок 7.6 – S-образная дискриминационная характеристика ЧМ детектора

⇐ Предыдущая 12