Детектор частотно-модулированных сигналов предназначен для преобразования высокочастотного напряжения, модулированного по частоте, в напряжение, пропорциональное величине отклонения несущей от ее центрального положения.
Широкое применение ЧМ-сигналов вызвано многими отличительными особенностями: лучшее использование мощности передатчика, более высокая помехоустойчивость. Однако достаточно широкая эффективная полоса спектра ограничивает сферу применения в диапазоне длинных и средних волн. Обычно приемники ЧМ-сигналов используются в диапазоне УКВ и выше.
При гармонической ЧМ с частотой модуляции мгновенное значение частоты имеет вид
,
где – несущая частота,
– девиация (наибольшее отклонение) частоты.
Отсюда фаза
и напряжение ЧМ-сигнала
,
где – индекс модуляции.
При проектировании приемников ЧМ-сигналов следует отметить, что структурная схема приемника не отличается от обычного супергетеродинного или другого типа. Единственное отличие от радиоприемников, предназначенных для приема АМ-коле-баний – использование ограничителей амплитуды с целью подавления сопутствующей амплитудной модуляции.
Рис. 4.36 - Амплитудная характеристика ограничителя амплитуды
Частотные детекторы предназначены для преобразования высокочастотного напряжения, модулированного по частоте, в напряжение, изменяющееся по закону модуляции. Детектирование сигнала производится в 2 этапа: преобразование вида модуляции к удобному виду для детектирования, затем – детектирование. По типу детектирования ЧД делятся на 4 группы: частотно-амплитудные (рис. 4.37), частотно-фазовые (рис. 4.38), частотно-импульсные (рис. 4.39) и детекторы на основе фазовой автоподстройки частоты (синхронные детекторы).
Рис. 4.37 - Структурная схема частотно-амплитудных детекторов (а) и временные диаграммы напряжений на входе выходе ее элементов (г)
Рис. 4.38 - Структурная схема частотно-фазовых детекторов (а) и временные диаграммы напряжений на входе-выходе ее элементов (б)
Рис. 4.39 - Структурная схема частотно-импульсных детекторов (а) и временные диаграммы напряжений на выходе ее элементов (б)
На практике наиболее широкое распространение получили частотно-амплитудные детекторы.
Требования к техническим показателям ЧД определяются их назначением:
Точность воспроизведения закона модуляции (k г). Величина коэффициента гармоник не должна превышать 1...2%. Первое условие малого коэффициента гармоник – линейная фазочастотная зависимость статической детекторной характеристики.
Рис. 4.40 - Статическая характеристика частотного детектора
Эффективность детектирования определяется крутизной СДХ в линейной области .
Оценка степени подавления АМ входного сигнала. Это оценивается с помощью остаточного выходного напряжения, обусловленного АМ. Зависимость этого напряжения от частоты несущей АМ входного сигнала – характеристика подавления АМ:
.
Требования к неравномерности АЧХ, величине фазовых искажений и фильтрации высокочастотного напряжения оценивается, как и для случая с АМ, – детектором. Кроме этого, в ряде случаев необходимо обеспечивать компенсацию вводимых в передатчике предыскажений.