КВАДРАТИЧНЫЙ ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР

Полезная модель относится к области радиотехники и предназначена для использования в устройствах обработки сигналов частотной телеграфии.
Для детектирования аналоговых частотно модулированных сигналов в радиоприемниках УКВ диапазона широко используется, как правило, схема частотного детектора (дискриминатора). Эта схема широко используется для демодуляции двоичных частотно телеграфированных сигналов. В этом случае детектор может быть как линейным, так и квадратичным. Квадратичный частотный детектор состоит из связанной системы контуров с индуктивной связью, двух суммирующих устройств, двух квадратичных детекторов, двух фильтров нижних частот, инвертора и суммирующего устройства.
(Бобров Н.В., Головин О.В. Радиоприемные устройства на полупроводниковых приборах, проектирование и расчет. - М.: Высш. шк., 1987. - с.102)
При реализации данного устройства на практике увеличиваются аппаратные затраты и конструктивные габариты, а при применении цифровых методов - увеличивается непосредственно сама трудоемкость операции в связи с наличием в схеме квадратичных детекторов и навесного оборудования, в качестве которого выступают фильтры нижних частот. В том числе возникают сложности в наладке схемы из-за наличия в ней связанной системы контуров с индуктивной связью, требующей сложной настройки.
Это техническое решение принято нами за прототип.
Технический результат состоит в расширении арсенала технических средств, использующихся для детектирования аналоговых частотно модулированных сигналов в радиоприемниках УКВ диапазона.
Этот результат достигается тем, что в квадратичном частотном детекторе, содержащем входную цепь, фильтр нижних частот, выходную цепь. В качестве входной цепи применен полосовой фильтр, связанный с перемножителем по двум каналам напрямую и через фазовращатель и колебательный контур, а выход перемножителя подключен к выходной цепи, в качестве которой использован фильтр нижних частот.
На фиг.1 представлена структурная схема квадратичного частотного детектора;
на фиг.2 представлена принципиальная схема прототипа;
на фиг.3 представлена структурная схема прототипа.
Полосовой фильтр 1 реализованный на LC элементах, подключен к фазовращателю 2, в качестве которого используется RC цепь, который своим выходом подключается к одиночному колебательному контуру 3, реализованному на LC фильтре. Выход одиночного колебательного контура 3 и полосового фильтра 1, подключены ко входу перемножителя 4, реализованного
на микросхеме серии ПС, выходы которого соединены с фильтром нижних частот 5, реализованном в виде RC контура.
Для упрощения представления о работе устройства приведена схема прототипа, на которой связанная система контуров 6 и 7, соединенных индуктивной связью, подключенных своими выходами к соответствующим суммирующим устройствам 8. Выходы суммирующих устройств подсоединены к квадратичным детекторам 9, которые, в свою очередь, через фильтры нижних частот 5 подсоединяются к сумматору 8. Причем выход второго фильтра нижних частот 5 подсоединен к сумматору 8 через инвертор 10.
Полезная модель работает следующим образом.
Входной сигнал поступает на полосовой фильтр. После полосового фильтра сигнал поступает на фазовращатель 2 и перемножитель 4. После фазовращателя сигнал с измененной фазой поступает на одиночный колебательный контур 3, обрабатывается и приходит на перемножитель 4. Обозначим амплитуды сигналов: Х - амплитуда сигнала после прохождения его через фильтр 1, а У - амплитуда сигнала после его прохождения через фазовращатель 2 и одиночный колебательный контур 3. На перемножителе сигналов 4 величины Х и У будут перемножены, далее поданы на фильтр нижних частот 5, где отфильтровывается высокочастотная составляющая и выходная величина сигнала будет выглядеть следующим образом: тождественно равна выходной величине, снимаемой с прототипа:
При сравнении с прототипом, в котором напряжение частотно телеграфированного сигнала, снимаемое с выхода первого контура 6 связанной системы, суммируется в двух суммирующих устройствах 3 с выходным напряжением второго контура 7, отличающихся по фазе на 180 градусов, при этом выходные напряжения контуров относительно друг друга сдвинуты по фазе на 90 градусов. Таким образом, на выходе первого суммирующего устройства 8 имеем сумму двух напряжений, а на выходе второго суммирующего устройства 8 - разность этих напряжений, которые в дальнейшем возводятся в квадрат в квадратичных детекторах 9. После фильтрации в фильтре нижних частот 5 низкочастотные составляющие вычитаются друг из друга, эту задачу решают инвертор 10 и конечное суммирующее устройство 8.
Как видно, полученное полезной моделью (1) и прототипом (2) выражения тождественно равны
откуда делаем вывод о равнозначности предлагаемой схемы и прототипа.
Таким образом, реализация на практике предлагаемой схемы проще в связи с тем, что отсутствует необходимость наладки связанных контуров, а так же в связи с отсутствием квадратичных детекторов и одного фильтра нижних частот будут значительно уменьшены ее массогабаритные показатели при сохранении качественных показателей устройства, в частности вероятности правильного приема элемента двоичного сигнала, который определяется выражением
2
как для прототипа, так и для предлагаемого демодулятора, где q - отношение сигнал/шум в полосе согласованного фильтра.
Таким образом экспериментально доказано и математически подтверждено преимущество полезной модели.