Дата последнего обновления файла 06.01.2013

Частотный детектор (демодулятор)

Задача выделения закона изменения частоты из принимаемого сигнала встречается очень часто. Эта задача встречается как при приеме сигналов с аналоговыми методами частотной модуляции, так и при приеме сигналов с цифровыми методами модуляции, такими как FFSK или GMSK. Мы даже не задумываемся, слушая FM-радиостанции в салоне автомобиля или на природе, что в портативном или автомобильном радиоприемнике звук выделяется из радиосигнала при помощи частотного детектора. Набирая номер по сотовому телефону, мы тоже используем данное устройство. Поэтому в настоящее время любой специалист, который ищет работу по специальности, связанной с радио должен представлять принципы работы частотного демодулятора.

В данной статье не будут рассматриваться такие музейные раритеты как детектор отношений или дробный детектор. Сейчас частотные детекторы строятся на основе аналоговых умножителей частоты. Сигнал с частотной модуляцией синусоидальным низкочастотным модулирующим сигналом описывается следующим математическим выражением:

Прежде чем перейти к конкретным схемам частотных детекторов обратимся к математическому определению понятия частоты:

Из этой формулы видно, что частота и фаза входного колебания жестко связаны друг с другом операцией дифференцирования (интегрирования). Для детектирования частотно-модулированных колебаний можно применить схему фазового детектора, а затем продифференцировать выходное напряжение на дифференцирующей RC-цепочке.

Структурная схема частотно-фазового детектора, реализованная по описанному выше принципу, приведена на рисунке 1.


Рисунок 1. Структурная схема частотно-фазового детектора

В данной схеме узкополосный контур производит преобразование частотно-модулированного колебания в фазо-модулированное колебание за счет фазо-частотной характеристики узкополосного контура. Воспользовавшись рассмотренной нами раньше принципиальной схемой аналогового умножителя сигналов, получим принципиальную схему частотного детектора.


Рисунок 2. Принципиальная схема частотно-фазового детектора

Подобные схемы фазовых детекторов широко используются в технических решениях радиоприемных устройств. В качестве примера на рисунке 3 приведена схема частотно-фазового детектора, реализованного на отечественной микросхеме 174УР3.


Рисунок 3. Частотно-фазовый детектор на микросхеме 174УР3

В настоящее время на подобном принципе работает большинство микросхем однокристальных ЧМ приемников. В качестве примера можно назвать микросхемы К174ХА26, MC3361, MC3371, SA616. Эти же микросхемы могут применяться и в составе более качественной аппаратуры при условии реализации первых усилительных каскадов приемника на более высококачественной элементной базе. Пример применения микросхемы SA616 в качестве тракта второй промежуточной частоты радиостанции был рассмотрен нами в статье УПЧ ЧМ

В ряде случаев для частотного детектирования применяется схема фазовой автоподстройки частоты. Она позволяет при малых затратах получить высокие качественные параметры частотного детектора в целом. Структурная схема подобного детектора приведена на рисунке 4.


Рисунок 4. Структурная схема частотного детектора реализованного на ФАПЧ

В данной схеме генератор подстраивается под частоту входного сигнала. На выходе фазового детектора вырабатывается сигнал ошибки подстройки частоты. Этот сигнал пропорционален девиации частоты входного частотно-модулированного сигнала. Фильтр низких частот определяет полосу захвата цепи ФАПЧ.

Литература:

  1. "Проектирование радиоприемных устройств" под ред. А.П. Сиверса М., "Высшая школа" 1976 стр. 37-110
  2. "Радиоприемные устройства" под ред. Жуковского М. "Сов. радио" 1989 стр. 8 - 10
  3. Палшков В.В. "Радиоприемные устройства" - М.: "Радио и связь" 1984 стр. 12 - 14
  4. SA616 Low-voltage high performance mixer FM IF system
  5. mc3361 Low-power narrowband FM IF
  6. Частотные детекторы

Вместе со статьей "Частотный детектор (демодулятор)" читают:

Амплитудный детектор (демодулятор)
http://digteh.ru/WLL/AmplDet/

Фазовый детектор (демодулятор)
http://digteh.ru/WLL/FazDet/


Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2017

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

Поиск по сайту сервисом Яндекс

Поиск по сайту сервисом ГУГЛ

пЕИРХМЦ@Mail.ru


Яндекс.Метрика
Rambler's Top100