Устройство детектирования частотно-модулированных колебаний

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для построения частотных детекторов с увеличенной крутизной детекторной характеристики. Сущность изобретения состоит в том, что вход (1) и выход (2) устройства соединены через первый (С1) и второй (С2) конденсаторы и амплитудный детектор (АД), зажимы соединения первого (С1) и второго (С2) конденсаторов через катушку индуктивности (L1) соединены с обшей шиной (3) цепи, которая через резистор (R1) соединена с общим зажимом второго конденсатора (С2) и входом амплитудного детектора (AM), это обеспечивает технический результат - напряжение на выходе амплитудного детектора в добротность раз больше, чем на входе (без применения усилительных устройств). 3 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для построения частотных детекторов с расширенным участком линейности и увеличенной крутизной детекторной характеристики.

Известны устройства детектирования частотно-модулированных колебаний, описанные в источниках (смотреть, например):

1. И.С. Гоноровский - ″Радиотехнические цепи и сигналы″, «Советское радио», Москва, 1963, с.470-478.

2. B.C. Андреев - «Теория нелинейных электрических цепей», Москва: «Связь», 1972, с.108.

Наиболее близким по технической сущности, то есть прототипом, является устройство, описанное B.C. Андреевым. На странице 108 приведена схема прототипа (фиг.1), состоящая из элементов: первого резистора, первой катушки индуктивности, первого конденсатора и амплитудного детектора. В нем детекторная характеристика образуется частотной характеристикой параллельного колебательного контура.

Недостатком прототипа являются малая крутизна детекторной характеристики из-за малого участка требуемой линейности амплитудно-частотной характеристики параллельного колебательного контура на входе амплитудного детектора.

Задача, на решение которой направлено заявляемое устройство, состоит в увеличении крутизны и линейности участка детекторной характеристики, за счет включения дополнительного конденсатора и резистора и соответствующего построения цепи перед амплитудным детектором.

Технический результат решения поставленной задачи достигается тем, что в устройстве детектирования частотно-модулированных колебаний, содержащем первый конденсатор, подключенный первым выводом к общей точке параллельно соединенных первой катушки индуктивности и первого резистора, которые другим их соединением выводов подсоединены к общей шине как цепи, так и амплитудного детектора, выход которого является выходом устройства, вход устройства соединен с вторым выводом первого конденсатора, дополнительно включены последовательно соединенные второй конденсатор и второй резистор, подключенные свободным выводом конденсатора к точке соединения первого резистора, первого конденсатора и первой катушки индуктивности, а свободным выводом резистора к общей шине; в общую точку соединения второго конденсатора и второго резистора подключен вход амплитудного детектора.

Целью изобретения является повышение крутизны и увеличение линейного рабочего участка детекторной характеристики, что повышает помехозащищенность сигналов с частотной модуляцией. Цель достигается изменением цепи, включенной перед амплитудным детектором.

Принципиальная схема устройства детектирования частотно-модулированных колебаний приведена на фиг.2.

Сущность изобретения состоит в том, что вход (1) и выход (2) устройства соединены через первый (С1) и второй (С2) конденсаторы и амплитудный детектор (АД), зажимы соединения первого (С1) и второго (С2) конденсаторов через параллельно подключенные первую катушку индуктивности (L1) и первый резистор (R1) соединены с обшей шиной (3) цепи, которая через второй резистор (R2) соединена с общим зажимом второго конденсатора (С2) и входом амплитудного детектора (AM). Такая схема цепи обеспечивает увеличение участка линейности частотной характеристики образованной цепи при детектировании и напряжение на его выходе во много раз больше, чем в схеме прототипа (без применения усилительных устройств).

Операторная передаточная функция образованной цепи имеет вид

где p - оператор Лапласа.

Комплексная передаточная функция тогда будет равна

где $$i=\sqrt{-1}$$ - мнимая единица.

Выделив модуль, найдем амплитудно-частотную характеристику

Амплитудно-частотная характеристика при C₁=C₂=C, R₁=R₂=R

на резонансной частоте $${\omega }_0=\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$\sqrt{L_1{C}_1}$}\right.$$ , а также при частоте $${\omega }_0\text{'}=\raisebox{1ex}{$1$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$\sqrt{RC}$}\right.$$ будет равным

Следовательно, амплитуда напряжения на входе амплитудного детектора определяется значением добротности цепи (Q) образованного последовательного контура L₁C₁. Чем больше величины сопротивлений будут иметь резисторы R₁ и R₂, тем выше уровень сигнала на выходе цепи.

Отношение амплитуд напряжения на входе амплитудного детектора в заявляемом устройстве (для рассматриваемого варианта) составляет

Таким образом, при включении ко входу устройства последовательно первого и второго конденсаторов, амплитудного детектора и клеммы выхода, а также подключением общей шины устройства выводами параллельно включенных катушки индуктивности и первого резистора к общему соединению выводов первого и второго конденсаторов, выводами второго резистора к общей точке соединения второго конденсатора и входом амплитудного детектора происходит увеличение крутизны линейности частотной характеристики пропорционально величине добротности цепи, на входе амплитудного детектора.

На фиг.3 представлены графики амплитудно-частотных характеристик цепей, включенных до амплитудного детектора в прототипе (H(f)) и заявляемом устройстве (H2C(f)) при соответственно равных значениях элементов.

При полосе частот в пределах линейности АЧХ крутизна характеристики может быть определена как S=ΔU/Δf, где ΔU - участок амплитудной линейности, а Δf - участок частотной линейности. При амплитуде входного напряжения, равной 1В, и значениях элементов, указанных на кривых фиг.3, будем иметь в результате расчета:

для прототипа

для заявляемого устройства

Следовательно, крутизна детекторной характеристики у заявляемого устройства будет больше, чем в схеме прототипа

Введение дополнительных конденсатора и резистора обеспечивает положительный дополнительный эффект - увеличение линейного рабочего участка характеристики устройства детектирования частотно-модулированных колебаний по сравнению с прототипом в

.

Расчет величин параметров элементов ведется на основе решения задачи аппроксимации для заданных условий.

Использование изобретения обеспечивает повышение крутизны и увеличение участка линейности детекторной характеристики за счет применения дополнительных элементов в цепи до амплитудного детектора, что повышает помехозащищенность сигналов с частотной модуляцией.

На чертеже (фиг.1) представлена принципиальная схема устройства, где обозначено: 1 - вход, 2 - выход и 3 - общая шина устройства детектирования частотно-модулированных колебаний; R1 - первый и R2 - второй резисторы, С1 - первый и С2 - второй конденсаторы, L1 - первая катушка индуктивности и АД - амплитудный детектор.

Входом устройства 1 является левый зажим последовательно соединенных первого С1 и второго С2 конденсаторов, амплитудного детектора АД и зажима выхода 2 устройства; общая шина 3 общими зажимами параллельно соединенных первой катушки индуктивности L1 и первым резистором R1 соединена с общей точкой включения первого С1 и второго С2 конденсаторов, а также зажимами второго резистора R2 - с общей точкой второго конденсатора С2 и амплитудного детектора AM.

Устройство детектирования частотно-модулированных колебаний, содержащее первый конденсатор, подключенный первым выводом к общей точке параллельно соединенных первой катушки индуктивности и первого резистора, которые другим их соединением выводов подсоединены к общей шине как цепи, так и амплитудного детектора, выход которого является выходом устройства, отличающееся тем, что вход устройства соединен с вторым выводом первого конденсатора, дополнительно включены последовательно соединенные второй конденсатор и второй резистор, подключенные свободным выводом конденсатора к точке соединения первого резистора, первого конденсатора и первой катушки индуктивности, а свободным выводом резистора к общей шине; в общую точку соединения второго конденсатора и второго резистора подключен вход амплитудного детектора.