Детектор радиосигналов что это
VIII. ДЕТЕКТОРЫ РАДИОСИГНАЛОВ
8.1 Классификация детекторов
Детектором называется устройство, служащее для создания напряжения, изменяющегося в соответствии с законом модуляции одного из параметров входного сигнала. Детекторы можно классифицировать по характеру входного сигнала и виду параметра, который подвергается модуляции, по способу выполнения.
Радиосигналы можно подразделить на три основные группы:
1. Непрерывные гармонические, в которых передаваемое сообщение заложено в модуляции одного из следующих параметров гармонического колебания: амплитуды, частоты или фазы. В зависимости от вида модуляции детектируемого сигнала различают следующие виды детекторов:
2. Радиоимпульсные сигналы, в которых сообщение передается с помощью модуляции одного из следующих параметров:
– длительности импульса tи (широтно–импульсная модуляция (ШИМ));
– времени начала импульса tви (время–импульсная модуляция (ВИМ)).
Для детектирования подобных сигналов используются детекторы радиоимпульсов.
3. Видеоимпульсные сигналы. Модуляция в видеоимпульсах может осуществляться изменением пикового значения (амплитудно–импульсная модуляция (АИМ)), изменением длительности импульса (ШИМ), времени начала импульса (ВИМ и фазо–импульсная модуляция (ФИМ)); возможно изменение комбинации импульсов в группе (импульсно–кодовая модуляция (ИКМ)). Детектирование подобных сигналов осуществляется детекторами видеоимпульсов. Детекторы, реагирующие на пиковое значение, называются пиковыми.
8.2 Амплитудные детекторы
Амплитудным детектором называется устройство, на выходе которого создается напряжение в соответствии с законом модуляции амплитуды входного гармонического сигнала.
Исходный спектр амплитудно–модулированного (АМ) колебания имеет три составляющие: несущее колебание и две боковые. После детектирования спектр содержит постоянную составляющую и модулирующий сигнал. Таким образом, напряжение на выходе АД содержит составляющие частот, которых не было во входном напряжении. Поэтому задача АД не сводится к простой фильтрации с помощью линейной цепи с постоянными параметрами. Новые частотные составляющие могут возникнуть только при прохождении сигнала либо через параметрическую линейную цепь, либо нелинейную цепь. Следовательно, в зависимости от способа выполнения АД можно разделить на синхронные детекторы, использующие линейную цепь с периодически меняющимися параметрами, и детекторы на основе нелинейной цепи.
В зависимости от типа электронного прибора, реализующего нелинейную цепь, АД подразделяются:
В зависимости от того, нелинейность характеристики какого из токов транзистора (коллекторного, базового или эмиттерного) используется для детектирования, транзисторные АД делятся на коллекторные, базовые и эмиттерные, а для полевых транзисторов соответственно стоковые, затворные и истоковые. Однако на практике наиболее часто используются диодные детекторы.
8.3 Синхронные детекторы
В синхронных детекторах под воздействием гетеродина периодически во времени меняются параметры цепи (наиболее часто используется изменение крутизны преобразовательного элемента).
Поскольку к таким устройствам относятся преобразователи частоты, то структурная схема параметрического АД совпадает со структурной схемой преобразователя частоты (рис. 8.1).
Рис. 8.1. Структурная схема преобразователя частоты
Основное отличие параметрического АД от преобразователя частоты состоит в том, что частоту гетеродина выбирают равной частоте несущего колебания на входе детектора и, таким образом, реализуется нулевая промежуточная частота. Гетеродин должен быть синхронным с сигналом, т.е. частота гетеродина равна частоте сигнала, а фаза колебаний гетеродина совпадает по фазе или противофазная фазе принимаемого сигнала. В силу сказанного, АД такого типа называются синхронными. В преобразователях частоты частота сигнала и гетеродина различны и отличаются на величину промежуточной частоты.
Принцип работы синхронного детектора аналогичен принципу работы преобразователя частоты. Ток на выходе преобразователя при 
с учетом начальной фазы колебаний гетеродина 
можно записать:
 . | (8.1) |
Из этого выражения следует, что ток iвых содержит составляющие различных частот 
, 2 и составляющую нулевой частоты. Таким образом, в выходном токе возникают новые частотные составляющие. Составляющая с нулевой частотой является результатом детектирования входного сигнала, выделяемого на апериодической нагрузке детектора. Таким образом, напряжение на выходе синхронного детектора имеет вид:
 . | (8.2) |
Для выделения продетектированного сигнала используется фильтр, состоящий из параллельной RнCн цепи. Выходное напряжение синхронного детектора равно:
 . | (8.3) |
Амплитудный детектор создает напряжение в соответствии с законом изменения амплитуды входного сигнала. Кроме того, напряжение Uвых зависит от разности фаз
 . | (8.4) |
Таким образом, параметрический амплитудный детектор реагирует одновременно на два параметра входного сигнала Uс, fс. Для работы синхронного детектора необходимо, чтобы фазы гетеродина и сигнала совпадали 
(либо были противофазны), а напряжение на выходе в синхронном режиме равно 
. При этом имеем 
.
Если 
, то 
и напряжение на выходе 
. Следовательно, необходима не только синхронность, но и синфазность 
напряжения гетеродина с напряжением сигнала.
Для реализации синхронности и синфазности гетеродина создается специальная цепь синхронизации, включающая в себя фильтр для выделения несущего колебания Uс, которое подводится к фазовому детектору системы автоматической подстройки частоты гетеродина (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Структурная схема преобразователя частоты с автоматической
Среди основных достоинств синхронного детектора выделим следующие:
– линейность амплитудной характеристик, начиная с очень слабых сигналов;
– частотная избирательность осуществляется за счет изменения параметров выходного фильтра (при этом легко получить узкую полосу пропускания всей системы), а частота настройки синхронного детектора определяется частотой гетеродина.
В радиолокации нашел широкое применение, так называемый, асинхронный режим работы синхронного детектора. В этом случае разность фаз гетеродина и сигнала меняется по случайному закону, в результате чего амплитуда отраженного импульса изменяется в зависимости от разности фаз. Это создает на выходе системы флуктуирующий сигнал по амплитуде, в то время как сигналы от местности приходят с неизменной фазой, а амплитуда сигналов от местных предметов не флуктуирует. Таким образом, удается выделить сигнал от цели на фоне местных неподвижных предметов.
8.4 Диодные детекторы
В качестве нелинейного элемента в этом типе детекторов используются диоды. Различают два типа диодных детекторов:
– АД последовательного типа;
– АД параллельного типа.
Название детекторов определяется включением диода относительно нагрузки. Принципиальные схемы диодных детекторов приведены на рис. 8.3.
На вход амплитудного детектора подается высокочастотный сигнал, промодулированный по амплитуде. На диоде VD происходит нелинейное преобразование сигнала и на нагрузке детектора выделяется продетектированный сигнал Uвых. В ряде случаев для повышения линейности на начальном участке применяются дополнительные источники постоянного смещения Е0.
Рис. 8.3. Принципиальные схемы амплитудных детекторов:
а) последовательного типа, б) параллельного типа
Эпюры напряжений, показывающие процесс формирования выходного сигнала, приведены на рис. 8.4.
Рис. 8.4. Эпюры напряжений выходного сигнала
В первоначальный момент времени напряжение на конденсаторе нагрузке равно 0, поэтому заряд конденсатора начинается с момента времени t0. К моменту времени t1 напряжение на конденсаторе нагрузочной цепи достигает значения U1. После момента времени t1начинается разряд конденсатора через сопротивление нагрузки детектора. Затем в момент времени t2 начинается новый цикл заряда конденсатора нагрузки, так как высокочастотное напряжение превышает напряжение на конденсаторе нагрузки. Затем процесс заряда и разряда конденсатора нагрузки циклически повторяется.
При анализе АД обычно считают, что диод – безынерционный, а постоянная времени цепи нагрузки 
много больше периода высокочастотных колебаний. Аналитические методы расчета наиболее полно разработаны для слабых и сильных сигналов. При этом понятие слабого и сильного сигнала относительно и зависит от свойств применяемого нелинейного элемента.
Для случая детектирования слабых сигналов получено выражение для уравнения детекторной характеристики в следующем виде:
 . | (8.5) |
Из последнего выражения следует, что детекторная характеристика диодного детектора при слабых сигналах имеет вид квадратичной параболы. Поэтому диодные детекторы слабых сигналов часто называют квадратичными.
Квадратичность детекторной характеристики приводит к значительным нелинейным искажениям АМ–сигнала. Для этого случая коэффициент нелинейных искажений может быть определен по следующей формуле:
 , | (8.6) |
где m – коэффициент модуляции принимаемого сигнала.
а) 
б) 
Рис. 8.28. Векторные диаграммы
Детекторная характеристика для этого случая на основании приведенных векторных диаграмм представлена на рис. 8.29.
Рис. 8.29. Детекторная характеристика
Как видно из представленного рисунка, детекторная характеристика имеет недостаточно большой линейный участок и на резонансной частоте выходной сигнал не равен 0. Поэтому на практике обычно применяют балансные частотные детекторы (рис. 8.30).
Рис. 8.30. Принципиальная схема балансного частотного детектора
Балансная схема отличается тем, что опорное колебание, снимаемое с первичного контура, подается на среднюю точку катушки индуктивности Lк вторичного контура, таким образом, опорное напряжение на диоды VD1 и VD2 подается в фазе, а фазопромодулировнный сигнал подается в противофазе. Таким образом реализуется балансный фазовый детектор.
Так как нагрузки включены встречно, то напряжение на выходе частотного детектора равно:
 . | (8.36) |
Напряжения подаваемые на диоды VD1 и VD2 соответственно равны:
 ,  . | (8.37) |
По аналогии с предыдущим случаем векторные диаграммы представлены на рис. 8.31.
Рис. 8.31. Векторные диаграммы
На основании этих векторных диаграмм можно построить детекторную характеристику. При равенстве частоты сигнала и резонансной частоты контура выходное напряжение равно нулю. Если частота сигнала больше резонансной частоты контура, то контур имеет емкостной характер и ток Iк опережает ЭДС Е. В этом случае выходной сигнал отрицательный, так как. 
. При обратном соотношении частот выходной сигнал положителен. Детекторная характеристика представлена на рис. 8.32.
Рис. 8.32. Детекторная характеристика
Как видно из представленного графика, детекторная характеристика балансного ЧД проходит через нуль на резонансной частоте и имеет высокую линейность в этой области.
Вид и основные параметры частотного детектора на связанных контурах существенно зависят от обобщенного коэффициента связи ( 
). На рис. 8.33 представлены детекторные характеристики ЧД на связанных контурах при различных значениях обобщенного коэффициента связи.
Рис. 8.33. Детекторные характеристики ЧД на связанных контурах
Как видно из представленных графиков, при Р > 0,5 положение точек экстремума на оси абсцисс примерно соответствует величине Р, т.е. x = P. Отсюда следует, что полоса пропускания частотного детектора равна произведению обобщенного коэффициента связи на полосу пропускания одиночного контура:
 . | (8.38) |
Для обеспечения линейного частотного детектирования коэффициент Р необходимо выбирать из следующих соотношений:
 , | (8.39) |
где 2Dfс – ширина спектра сигнала.
8.11 Детекторная характеристика ЧД на линиях задержки
Вид детекторной характеристики в обобщенных координатах ( 
) показан на рис. 8.34.
Рис. 8.34. Детекторная характеристика в обобщенных координатах
Полоса пропускания частотного детектора в этом случае определяется по формуле:
 . | (8.40) |
Более подробный анализ показывает, что к достоинствам ЧД на линиях задержки следует отнести:
– более широкую полосу пропускания детекторной характеристики по сравнению с ЧД на связанных контурах при одинаковом уровне нелинейных искажений;
– в 3-5 раз меньшее время переходных процессов в виду отсутствия резонансных контуров, что важно при детектировании импульсных ЧМ–сигналов.
При этом заметим, что во избежание появления «изрезанности» детекторной характеристики линия задержки должна быть тщательно согласованной, т.е. не иметь отражений от обоих концов линии задержки.
8.12 Дробный частотный детектор
(частотные детекторы с внутренним ограничением)
Выходное напряжение ЧД пропорционально амплитуде входного напряжения. Поэтому при наличии во входном напряжении паразитной амплитудной модуляции выходное напряжение ЧД будет определяться не только частотой, но и изменением амплитуды. Во избежание этого перед ЧД ставят амплитудный ограничитель. Однако при этом необходимо увеличивать усиление в тракте УПЧ. Кроме того, с ростом частоты (особенно в СВЧ диапазоне) начинают проявляться инерционные свойства ограничителей, что является причиной преобразования паразитной амплитудной модуляции в паразитную фазовую модуляцию, которая создает на выходе ЧД нелинейные искажения полезного сигнала.
Вместе с тем существуют ЧД мало чувствительные к изменениям амплитуды входного сигнала, так называемые ЧД с внутренним ограничением. Одним из таких ЧД является дробный частотный детектор или детектор отношений. Принципиальная схема такого частотного детектора представлена на рис. 8.35.
Рис. 8.35. Принципиальная схема частотного детектора с внутренним ограничением
Фазовое преобразование аналогично предыдущей схеме частотного детектора, но диоды включены разнополярно. Обычно конденсаторы Сн1, Сн2 и резисторы R1, R2 выбирают одинаковыми, а постоянную времени C0(R1+R2) выбирают настолько большой, чтобы детекторы на диодах VD1, VD2 проявляли инерционные свойства для самых низких модуляционных частотах ПАМ (паразитной амплитудной модуляции). В этом случае сумма продетектированных напряжений 
, т.е. практически постоянны при изменении амплитуды входного напряжения.
Из рис. 8.35 следует, что
 , | (8.41) |
т.е. формируется детекторная характеристика аналогичная характеристике ЧД на связанных контурах, только с крутизной в 2 раза меньше при прочих равных условиях:
 | (8.42) |
Поскольку , то выходной сигнал зависит лишь от отношения 
(отсюда и название дробный детектор), при этом числитель и знаменатель одинаково изменяются при колебаниях амплитуды. Это приводит к тому, что выходное напряжение остается практически неизменным при изменении амплитуды входных сигналов. Данному результату можно дать следующее физическое толкование.
Так как сумма напряжений 
, то при возрастании амплитуды напряжения на входе напряжение на диодах Uд1 и Uд2 также должны возрасти, но поскольку пропорционально изменяются cosq1 cosq2, что повлечет за собой уменьшение входног
Дата добавления: 2014-12-26 ; просмотров: 11852 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
VIII. ДЕТЕКТОРЫ РАДИОСИГНАЛОВ
8.1 Классификация детекторов
Детектором называется устройство, служащее для создания напряжения, изменяющегося в соответствии с законом модуляции одного из параметров входного сигнала. Детекторы можно классифицировать по характеру входного сигнала и виду параметра, который подвергается модуляции, по способу выполнения.
Радиосигналы можно подразделить на три основные группы:
1. Непрерывные гармонические, в которых передаваемое сообщение заложено в модуляции одного из следующих параметров гармонического колебания: амплитуды, частоты или фазы. В зависимости от вида модуляции детектируемого сигнала различают следующие виды детекторов:
2. Радиоимпульсные сигналы, в которых сообщение передается с помощью модуляции одного из следующих параметров:
– длительности импульса tи (широтно–импульсная модуляция (ШИМ));
– времени начала импульса tви (время–импульсная модуляция (ВИМ)).
Для детектирования подобных сигналов используются детекторы радиоимпульсов.
3. Видеоимпульсные сигналы. Модуляция в видеоимпульсах может осуществляться изменением пикового значения (амплитудно–импульсная модуляция (АИМ)), изменением длительности импульса (ШИМ), времени начала импульса (ВИМ и фазо–импульсная модуляция (ФИМ)); возможно изменение комбинации импульсов в группе (импульсно–кодовая модуляция (ИКМ)). Детектирование подобных сигналов осуществляется детекторами видеоимпульсов. Детекторы, реагирующие на пиковое значение, называются пиковыми.
8.2 Амплитудные детекторы
Амплитудным детектором называется устройство, на выходе которого создается напряжение в соответствии с законом модуляции амплитуды входного гармонического сигнала.
Исходный спектр амплитудно–модулированного (АМ) колебания имеет три составляющие: несущее колебание и две боковые. После детектирования спектр содержит постоянную составляющую и модулирующий сигнал. Таким образом, напряжение на выходе АД содержит составляющие частот, которых не было во входном напряжении. Поэтому задача АД не сводится к простой фильтрации с помощью линейной цепи с постоянными параметрами. Новые частотные составляющие могут возникнуть только при прохождении сигнала либо через параметрическую линейную цепь, либо нелинейную цепь. Следовательно, в зависимости от способа выполнения АД можно разделить на синхронные детекторы, использующие линейную цепь с периодически меняющимися параметрами, и детекторы на основе нелинейной цепи.
В зависимости от типа электронного прибора, реализующего нелинейную цепь, АД подразделяются:
В зависимости от того, нелинейность характеристики какого из токов транзистора (коллекторного, базового или эмиттерного) используется для детектирования, транзисторные АД делятся на коллекторные, базовые и эмиттерные, а для полевых транзисторов соответственно стоковые, затворные и истоковые. Однако на практике наиболее часто используются диодные детекторы.
8.3 Синхронные детекторы
В синхронных детекторах под воздействием гетеродина периодически во времени меняются параметры цепи (наиболее часто используется изменение крутизны преобразовательного элемента).
Поскольку к таким устройствам относятся преобразователи частоты, то структурная схема параметрического АД совпадает со структурной схемой преобразователя частоты (рис. 8.1).
Рис. 8.1. Структурная схема преобразователя частоты
Основное отличие параметрического АД от преобразователя частоты состоит в том, что частоту гетеродина выбирают равной частоте несущего колебания на входе детектора и, таким образом, реализуется нулевая промежуточная частота. Гетеродин должен быть синхронным с сигналом, т.е. частота гетеродина равна частоте сигнала, а фаза колебаний гетеродина совпадает по фазе или противофазная фазе принимаемого сигнала. В силу сказанного, АД такого типа называются синхронными. В преобразователях частоты частота сигнала и гетеродина различны и отличаются на величину промежуточной частоты.
Принцип работы синхронного детектора аналогичен принципу работы преобразователя частоты. Ток на выходе преобразователя при 
с учетом начальной фазы колебаний гетеродина 
можно записать:
 . | (8.1) |
Из этого выражения следует, что ток iвых содержит составляющие различных частот 
, 2 и составляющую нулевой частоты. Таким образом, в выходном токе возникают новые частотные составляющие. Составляющая с нулевой частотой является результатом детектирования входного сигнала, выделяемого на апериодической нагрузке детектора. Таким образом, напряжение на выходе синхронного детектора имеет вид:
 . | (8.2) |
Для выделения продетектированного сигнала используется фильтр, состоящий из параллельной RнCн цепи. Выходное напряжение синхронного детектора равно:
 . | (8.3) |
Амплитудный детектор создает напряжение в соответствии с законом изменения амплитуды входного сигнала. Кроме того, напряжение Uвых зависит от разности фаз
 . | (8.4) |
Таким образом, параметрический амплитудный детектор реагирует одновременно на два параметра входного сигнала Uс, fс. Для работы синхронного детектора необходимо, чтобы фазы гетеродина и сигнала совпадали 
(либо были противофазны), а напряжение на выходе в синхронном режиме равно 
. При этом имеем 
.
Если 
, то 
и напряжение на выходе 
. Следовательно, необходима не только синхронность, но и синфазность 
напряжения гетеродина с напряжением сигнала.
Для реализации синхронности и синфазности гетеродина создается специальная цепь синхронизации, включающая в себя фильтр для выделения несущего колебания Uс, которое подводится к фазовому детектору системы автоматической подстройки частоты гетеродина (рис. 8.2).
Рис. 8.2. Структурная схема преобразователя частоты с автоматической
Среди основных достоинств синхронного детектора выделим следующие:
– линейность амплитудной характеристик, начиная с очень слабых сигналов;
– частотная избирательность осуществляется за счет изменения параметров выходного фильтра (при этом легко получить узкую полосу пропускания всей системы), а частота настройки синхронного детектора определяется частотой гетеродина.
В радиолокации нашел широкое применение, так называемый, асинхронный режим работы синхронного детектора. В этом случае разность фаз гетеродина и сигнала меняется по случайному закону, в результате чего амплитуда отраженного импульса изменяется в зависимости от разности фаз. Это создает на выходе системы флуктуирующий сигнал по амплитуде, в то время как сигналы от местности приходят с неизменной фазой, а амплитуда сигналов от местных предметов не флуктуирует. Таким образом, удается выделить сигнал от цели на фоне местных неподвижных предметов.
8.4 Диодные детекторы
В качестве нелинейного элемента в этом типе детекторов используются диоды. Различают два типа диодных детекторов:
– АД последовательного типа;
– АД параллельного типа.
Название детекторов определяется включением диода относительно нагрузки. Принципиальные схемы диодных детекторов приведены на рис. 8.3.
На вход амплитудного детектора подается высокочастотный сигнал, промодулированный по амплитуде. На диоде VD происходит нелинейное преобразование сигнала и на нагрузке детектора выделяется продетектированный сигнал Uвых. В ряде случаев для повышения линейности на начальном участке применяются дополнительные источники постоянного смещения Е0.
Рис. 8.3. Принципиальные схемы амплитудных детекторов:
а) последовательного типа, б) параллельного типа
Эпюры напряжений, показывающие процесс формирования выходного сигнала, приведены на рис. 8.4.
Рис. 8.4. Эпюры напряжений выходного сигнала
В первоначальный момент времени напряжение на конденсаторе нагрузке равно 0, поэтому заряд конденсатора начинается с момента времени t0. К моменту времени t1 напряжение на конденсаторе нагрузочной цепи достигает значения U1. После момента времени t1начинается разряд конденсатора через сопротивление нагрузки детектора. Затем в момент времени t2 начинается новый цикл заряда конденсатора нагрузки, так как высокочастотное напряжение превышает напряжение на конденсаторе нагрузки. Затем процесс заряда и разряда конденсатора нагрузки циклически повторяется.
При анализе АД обычно считают, что диод – безынерционный, а постоянная времени цепи нагрузки 
много больше периода высокочастотных колебаний. Аналитические методы расчета наиболее полно разработаны для слабых и сильных сигналов. При этом понятие слабого и сильного сигнала относительно и зависит от свойств применяемого нелинейного элемента.
Для случая детектирования слабых сигналов получено выражение для уравнения детекторной характеристики в следующем виде:
 . | (8.5) |
Из последнего выражения следует, что детекторная характеристика диодного детектора при слабых сигналах имеет вид квадратичной параболы. Поэтому диодные детекторы слабых сигналов часто называют квадратичными.
Квадратичность детекторной характеристики приводит к значительным нелинейным искажениям АМ–сигнала. Для этого случая коэффициент нелинейных искажений может быть определен по следующей формуле:
 , | (8.6) |
где m – коэффициент модуляции принимаемого сигнала.
а) 
б) 
Рис. 8.28. Векторные диаграммы
Детекторная характеристика для этого случая на основании приведенных векторных диаграмм представлена на рис. 8.29.
Рис. 8.29. Детекторная характеристика
Как видно из представленного рисунка, детекторная характеристика имеет недостаточно большой линейный участок и на резонансной частоте выходной сигнал не равен 0. Поэтому на практике обычно применяют балансные частотные детекторы (рис. 8.30).
Рис. 8.30. Принципиальная схема балансного частотного детектора
Балансная схема отличается тем, что опорное колебание, снимаемое с первичного контура, подается на среднюю точку катушки индуктивности Lк вторичного контура, таким образом, опорное напряжение на диоды VD1 и VD2 подается в фазе, а фазопромодулировнный сигнал подается в противофазе. Таким образом реализуется балансный фазовый детектор.
Так как нагрузки включены встречно, то напряжение на выходе частотного детектора равно:
 . | (8.36) |
Напряжения подаваемые на диоды VD1 и VD2 соответственно равны:
 ,  . | (8.37) |
По аналогии с предыдущим случаем векторные диаграммы представлены на рис. 8.31.
Рис. 8.31. Векторные диаграммы
На основании этих векторных диаграмм можно построить детекторную характеристику. При равенстве частоты сигнала и резонансной частоты контура выходное напряжение равно нулю. Если частота сигнала больше резонансной частоты контура, то контур имеет емкостной характер и ток Iк опережает ЭДС Е. В этом случае выходной сигнал отрицательный, так как. 
. При обратном соотношении частот выходной сигнал положителен. Детекторная характеристика представлена на рис. 8.32.
Рис. 8.32. Детекторная характеристика
Как видно из представленного графика, детекторная характеристика балансного ЧД проходит через нуль на резонансной частоте и имеет высокую линейность в этой области.
Вид и основные параметры частотного детектора на связанных контурах существенно зависят от обобщенного коэффициента связи ( 
). На рис. 8.33 представлены детекторные характеристики ЧД на связанных контурах при различных значениях обобщенного коэффициента связи.
Рис. 8.33. Детекторные характеристики ЧД на связанных контурах
Как видно из представленных графиков, при Р > 0,5 положение точек экстремума на оси абсцисс примерно соответствует величине Р, т.е. x = P. Отсюда следует, что полоса пропускания частотного детектора равна произведению обобщенного коэффициента связи на полосу пропускания одиночного контура:
 . | (8.38) |
Для обеспечения линейного частотного детектирования коэффициент Р необходимо выбирать из следующих соотношений:
 , | (8.39) |
где 2Dfс – ширина спектра сигнала.
8.11 Детекторная характеристика ЧД на линиях задержки
Вид детекторной характеристики в обобщенных координатах ( 
) показан на рис. 8.34.
Рис. 8.34. Детекторная характеристика в обобщенных координатах
Полоса пропускания частотного детектора в этом случае определяется по формуле:
 . | (8.40) |
Более подробный анализ показывает, что к достоинствам ЧД на линиях задержки следует отнести:
– более широкую полосу пропускания детекторной характеристики по сравнению с ЧД на связанных контурах при одинаковом уровне нелинейных искажений;
– в 3-5 раз меньшее время переходных процессов в виду отсутствия резонансных контуров, что важно при детектировании импульсных ЧМ–сигналов.
При этом заметим, что во избежание появления «изрезанности» детекторной характеристики линия задержки должна быть тщательно согласованной, т.е. не иметь отражений от обоих концов линии задержки.
8.12 Дробный частотный детектор
(частотные детекторы с внутренним ограничением)
Выходное напряжение ЧД пропорционально амплитуде входного напряжения. Поэтому при наличии во входном напряжении паразитной амплитудной модуляции выходное напряжение ЧД будет определяться не только частотой, но и изменением амплитуды. Во избежание этого перед ЧД ставят амплитудный ограничитель. Однако при этом необходимо увеличивать усиление в тракте УПЧ. Кроме того, с ростом частоты (особенно в СВЧ диапазоне) начинают проявляться инерционные свойства ограничителей, что является причиной преобразования паразитной амплитудной модуляции в паразитную фазовую модуляцию, которая создает на выходе ЧД нелинейные искажения полезного сигнала.
Вместе с тем существуют ЧД мало чувствительные к изменениям амплитуды входного сигнала, так называемые ЧД с внутренним ограничением. Одним из таких ЧД является дробный частотный детектор или детектор отношений. Принципиальная схема такого частотного детектора представлена на рис. 8.35.
Рис. 8.35. Принципиальная схема частотного детектора с внутренним ограничением
Фазовое преобразование аналогично предыдущей схеме частотного детектора, но диоды включены разнополярно. Обычно конденсаторы Сн1, Сн2 и резисторы R1, R2 выбирают одинаковыми, а постоянную времени C0(R1+R2) выбирают настолько большой, чтобы детекторы на диодах VD1, VD2 проявляли инерционные свойства для самых низких модуляционных частотах ПАМ (паразитной амплитудной модуляции). В этом случае сумма продетектированных напряжений 
, т.е. практически постоянны при изменении амплитуды входного напряжения.
Из рис. 8.35 следует, что
 , | (8.41) |
т.е. формируется детекторная характеристика аналогичная характеристике ЧД на связанных контурах, только с крутизной в 2 раза меньше при прочих равных условиях:
 | (8.42) |
Поскольку , то выходной сигнал зависит лишь от отношения 
(отсюда и название дробный детектор), при этом числитель и знаменатель одинаково изменяются при колебаниях амплитуды. Это приводит к тому, что выходное напряжение остается практически неизменным при изменении амплитуды входных сигналов. Данному результату можно дать следующее физическое толкование.
Так как сумма напряжений 
, то при возрастании амплитуды напряжения на входе напряжение на диодах Uд1 и Uд2 также должны возрасти, но поскольку пропорционально изменяются cosq1 cosq2, что повлечет за собой уменьшение входного сопротивления диодных детекторов на диодах VD1, VD2, и,