Как работает ЧМ приёмник

Радио 1953 №8-9

Как известно, применение ЧМ позволяет ослабить влияние помех на радиоприём.

Атмосферные помехи практически не мешают приёму на УКВ. Помехи, создаваемые другими радиостанциями, также не опасны на диапазоне УКВ, если радиостанции правильно в нём размещены. «Вместимость» УКВ диапазона достаточно велика. Поэтому в его пределах может работать большое число УКВ радиостанций без взаимных помех.

Промышленные помехи сильно сказываются на приёме ДВ и СВ радиостанций и гораздо слабее на приёме УКВ радиостанций. Однако в крупных городах, где уровень этих помех бывает достаточно велик, задача организации качественного радиовещания на УКВ без помех оказывается всё же не столь простой. Источниками помех на УКВ являются различные промышленные установки и особенно автомобильные двигатели. Широкое развитие автотранспорта привело к тому, что в крупных городах влияние этих помех стало очень заметным и на УКВ диапазоне.

Собственные шумы приёмника практически сказываются лишь в приёмниках, обладающих очень высокой чувствительностью.

Как известно, в цепях приёмника всегда возникают небольшие «хаотические» напряжения, обусловленные неравномерным и нерегулярным движением электронов. Так, например, поток электронов, излучаемый катодом электронной лампы, не остаётся абсолютно равномерным, а испытывает незначительные нерегулярные изменения, влияние которых становится заметным при большом усилении. Такие же нерегулярные движения электронов существуют в любом проводнике, даже если он не подключён к источнику электроэнергии.

Хаотические движения электронов создают в проводниках хаотические напряжения, которые в результате многократного усиления чувствительным приёмником проявляются на его выходе как равномерный шум, напоминающий шипение примуса. «Шумящими» элементами приёмника обычно оказываются его входные цепи и первая лампа.

Отметим, что собственные шумы приёмника проявляются лишь в случае приёма очень слабых сигналов при большом усилении. Собственные шумы возникают в приёмнике независимо от того, на каком диапазоне проводится приём.

ПОМЕХИ И АМ

Импульсы помех от электрозажигания автомобильного двигателя следуют друг за другом соответственно вспышкам запальных свечей (рис. 1, а). Нарастание и затухание каждого из импульсов происходят в течение миллионных долей секунды. Воздействуя на приёмник, такие импульсы создают в его контурах переменные напряжения, имеющие затухающий характер; частота этих колебаний равна резонансной частоте контуров.

Импульсные помехи, излучаемые системой электрозажигания автомашин

Рис. 1. а - импульсы помехи, излучаемые системой электрозажигания автомашины; б - импульсы помехи изменяются в приёмнике по форме и продолжительности; в - немодулированные колебания, возбуждаемые радиоволнами принимаемой радиостанции; г - от действия помех принимаемые колебания модулируются как по амплитуде, так и по частоте; д - колебания после ограничителя амплитуды.

Помехи и АМ

Рис. 2. а - токи «гладких» помех; б - немодулированные колебания, возбуждаемые радиоволнами принимаемой радиостанции; в - от действия помех принимаемые колебания модулируются как по амплитуде, так и по частоте; г - колебания после ограничителя амплитуды.

При прохождении импульсов помех через колебательные контуры приёмника форма и продолжительность этих импульсов изменяются (рис. 1, б). Происходит это потому, что установление и затухание электрических колебаний происходят в контурах не мгновенно, а в течение некоторого промежутка времени. Поэтому при возникновении импульса амплитуды напряжения в контурах приёмника нарастают постепенно, а при исчезновении импульса они тоже затухают не сразу (рис. 1, б).

Для упрощения дальнейших рассуждений представим, что принимаемый сигнал немодулирован (рис. 1, в). При этом действие помех на сигнал проявляется как увеличение и уменьшение амплитуды его колебаний в зависимости от того, с каким мгновенным значением напряжение сигнала складывается с напряжением возникшего импульса помехи. Следовательно, принимаемые колебания в этом случае оказываются модулированными по амплитуде; огибающая их «отображает» импульсы помех (рис. 1, г). При детектировании таких колебаний обычным (амплитудным) детектором выделяются низкочастотные напряжения помех. После соответствующего усиления эти напряжения воздействуют на громкоговоритель, который воспроизводит их как трески и щелчки.

Существо описанного процесса не изменяется и в случае действия собственных шумов приёмника. Помехи этого вида (рис. 2, а) называются «гладкими» в отличие от помех импульсных, только что рассмотренных. Воздействуя на принимаемые колебания (рис. 2, б), эти помехи также изменяют их амплитуду (рис. 2, в). После детектирования таких колебаний возникает напряжение звуковой частоты, которое изменяется в соответствии с ходом огибающей.

Отметим следующее важное обстоятельство. Как известно, напряжение низкой частоты, а следовательно, и громкость звука тем больше, чем больше глубина модуляции детектируемых колебаний. Поэтому, чем сильнее (глубже) помехи модулируют принимаемые колебания по сравнению с полезной глубиной модуляции, осуществлённой в передатчике, тем сильнее действие помех.

Ослабить помехи можно, сужая полосу пропускания приёмника. Чем острее резонансная кривая контуров приёмника, тем медленнее происходит нарастание и затухание колебаний в контурах под действием помехи и тем меньше энергия этих колебаний.

ПОМЕХИ И ЧМ

При ЧМ токи звуковой частоты, созданные микрофоном, воздействуют на частоту колебаний токов радиопередатчика. В приёмнике ЧМ из принятых колебаний должны быть выделены токи звуковой частоты, по характеру такие же, как и токи микрофона. Этот процесс также называется детектированием, но осуществляется он с помощью частотного детектора иначе, чем при АМ.

Как известно, при сложении колебаний с различными частотами суммарные колебания всегда имеют частоту, отличающуюся от частоты каждого из слагаемых колебаний. Действие же помех на принимаемый сигнал и есть сложение колебаний с различными частотами, так как частоты помехи и сигнала отличаются друг от друга.

Схема амплитудного ограничителя сигнала для ЧМ детектора

Рис. 3. Схема ограничителя и его амплитудная характеристика

Импульсные помехи, как уже отмечалось, создают затухающие колебания с собственной частотой контуров приёмника. Частота же сигнала практически всегда отличается от частоты колебаний, вызванных помехой, так как она никогда не совпадает точно с собственной частотой контуров приёмника. Различие в частотах колебаний помех и сигнала существует также и при гладких помехах, потому что последние состоят из разных частот, лежащих в полосе пропускания приёмника.

Поэтому помехи изменяют не только амплитуду, но и частоту колебаний принимаемого сигнала (см. рис. 1, г и 2, в). Следовательно, они должны прослушиваться и при ЧМ, так как частотный детектор реагирует на изменение частоты колебаний и потому он должен выделить токи помех.

Итак, действие помех на принимаемый сигнал проявляется в двух формах, причём в случае АМ приходится считаться с одной формой, а в случае ЧМ - с другой В самом деле, обычный амплитудный детектор отвечает на изменения амплитуды принимаемых колебаний, но не отвечает на изменения их частоты. Частотный же детектор, наоборот, должен отвечать на изменения частоты колебаний и не должен реагировать на изменения их амплитуды. Если же детектор будет отвечать на обе формы действия помех, то легко заключить, что влияние помех усилится.

Для того чтобы частотный детектор не реагировал на изменения амплитуд принятых колебаний, последние надо ограничить так, чтобы уничтожить амплитудную модуляцию, создаваемую помехами. Это осуществляется специальным устройством - ограничителем амплитуды. Как видно из рис. 1, д и 2, г, после ограничения получаются колебания, модулированные только по частоте; амплитудная модуляция, вызванная действием помех, устраняется. Таким образом ограничитель уменьшает влияние помех.

В некоторых случаях с той же целью применяется ограничение амплитуды и при приёме АМ радиостанций. Но это ограничение не может быть значительным, так как при сильном ограничении амплитуды принимаемый сигнал искажается. В случае ЧМ, как бы ни было велико ограничение амплитуды, оно не вносит изменений в процесс качания частоты, а следовательно, не искажает сигнала.

При оценке действия помех при ЧМ возникает естественный вопрос: в каких же пределах помехи могут изменять частоту колебаний принимаемых сигналов? Оказывается, что величина качания частоты (паразитная модуляция частоты) принимаемых колебаний под действием помехи зависит как от различия в частотах колебаний помехи и сигнала, так и от различия в их амплитудах.

Если частота помехи равна частоте принимаемого сигнала, то частота результирующих колебаний практически не отличается от частоты сигнала. Чем больше разность частот колебаний помехи и сигнала, тем больше изменяется частота результирующих колебаний, тем больше паразитная частотная модуляция, вызванная помехами.

Важное значение имеет и отношение напряжений помехи и сигнала. Чем больше амплитуда помехи, тем больше и пределы, в которых помеха может вызвать качание частоты.

Диаграммы работы амплитудного ограничителя

Рис. 4. Диаграммы работы ограничителя: а - когда амплитуды напряжения на сеточном контуре малы, лампа работает в режиме усилителя; б - при увеличении напряжения верхушки его отрицательных амплитуд отсекаются; в, г - дальнейшее увеличение напряжения ведёт к ограничению напряжения ни анодном контуре

Чтобы оценить влияние помех в случае ЧМ, надо, так же как и при АМ, определить, насколько значительна паразитная модуляция частоты, вызванная помехами, сравнительно с полезной модуляцией. Оказывается, что пределы качания частоты, в которых помехи создают частотную модуляцию принимаемых сигналов, невелики. В случае, когда напряжение помехи вдвое меньше напряжения сигнала, помехи создают качание частоты всего в пределах нескольких килогерц. В то же время при широкополосной ЧМ имеет место качание частоты радиопередатчика в пределах нескольких десятков килогерц. В сравнении с этим изменение частоты, вызванное помехой, невелико, т. е. помеха мало влияет на приём.

Иное положение при АМ. При том же соотношении уровней принимаемого сигнала и помех последние будут создавать глубину модуляции, достигающую 50%, и оказывать сильное действие, так как полезная модуляция не может превысить 100%.

Следовательно, широкополосная ЧМ имеет существенные преимущества перед АМ потому, что полезная модуляция сигналом может значительно (в десятки и сотни (раз более, чем при АМ) превысить паразитную модуляцию, которую могут создавать помехи.

ОГРАНИЧИТЕЛЬ АМПЛИТУДЫ

Распространённой схемой ограничителя амплитуды является так называемый сеточный ограничитель (рис. 3). Он включается на выход канала промежуточной частоты приёмника (до ЧМ детектора). Отрицательное смещение на управляющую сетку его лампы подаётся с сопротивления R утечки сетки.

Промежуток сетка - катод лампы ограничителя является как бы диодом, осуществляющим детектирование принятых колебаний. При детектировании возникает сеточный ток, величина которого тем больше, чем больше амплитуда колебаний на сеточном контуре. Полярность выпрямленного напряжения такова, что сетка получает отрицательный потенциал относительно катода.

До тех пор пока напряжение на сеточном контуре ограничителя сравнительно невелико (порядка 1-2 В и менее), лампа работает, как обычный усилитель (рис 4, а), т. е. напряжение на анодном контуре пропорционально напряжению на его сеточном контуре. При увеличении амплитуды подводимого напряжения отрицательное смещение на управляющей сетке возрастает.

Если при этом смещение на сетке увеличится настолько, что рабочая точка на характеристике лампы передвинется к нижнему сгибу, происходит отсечка верхушек отрицательных полупериодов приложенного напряжения (рис. 4, б) и рост выходного напряжения замедляется.

Если же амплитуда напряжения на входе ограничителя достигнет значительной величины (3-4 В и более), то смещение на сетке лампы увеличивается настолько, что рабочая точка смещается влево от нижнего загиба характеристики лампы (рис. 4, в) и при дальнейшем росте входного напряжения амплитуда импульсов анодного тока практически перестаёт увеличиваться (рис. 4, г). Это приводит к тому, что напряжение промежуточной частоты на анодном контуре ограничителя также больше не растёт, т. е. происходит ограничение амплитуды колебаний.

Получающаяся в результате рассмотренного процесса амплитудная характеристика ограничителя изображена на рис. 3. До точки А на этой характеристике выходное напряжение ограничителя возрастает пропорционально входному, так как лампа работает на прямолинейном участке характеристики. На участке АБ кривой уже нет этой пропорциональности, так как рабочая точка приближается к нижнему сгибу характеристики. После точки Б приращение выходного напряжения практически прекращается, несмотря на значительное увеличение входного напряжения Точка Б кривой, соответствующая такому входному напряжению, после которого выходное напряжение практически не увеличивается, называется «порогом ограничения». Очевидно, что ограничитель действует только тогда, когда входное напряжение превышает «порог ограничения».

ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР

Можно ли принять ЧМ колебания на обычный УКВ приёмник? Оказывается, можно, если расстроить его настолько, чтобы несущая частота ЧМ колебаний оказалась в пределах наклонной части (а не на вершине) резонансной кривой его контуров (Напомним, что резонансная кривая выражает характер изменения величины напряжения, (или тока) в контуре в зависимости от частоты, подводимых колебаний.).

Процесс преобразования ЧМ колебаний в АМ колебания этим способом поясняется рис. 5. Если несущая частота принимаемых колебаний соответствует точке А, находящейся на середине наклонной части резонансной кривой, то при качании частоты амплитуды напряжения на контуре изменяются в пределах от А до Б и до В, Изменения амплитуды высокочастотного напряжения, которые графически отображает огибающая, происходят при этом в некоторых пределах по тому же закону, что и изменения частоты колебаний. Полученные таким способом модулированные по амплитуде колебания далее детектируются обычным амплитудным детектором. Очевидно, что эти колебания остаются модулированными и по частоте, но это не имеет значения, поскольку амплитудный детектор нечувствителен к изменениям частоты.

Указанный простейший способ преобразования АМ колебаний в ЧМ колебания не нашёл широкого применения на практике главным образом потому, что при нем преобразованные колебания оказываются искажёнными: вершины и впадины огибающей «уплощаются» (см. рис. 5). После детектирования форма токов низкой частоты также будет искажённой. Поэтому и громкоговоритель будет воспроизводить принимаемую передачу с искажениями.

Из рис. 5 нетрудно увидеть, что искажения возникают из-за наличия криволинейных участков резонансной кривой, поскольку на этих участках изменения частоты вызывают гораздо меньшие изменения амплитуды, чем на средней части склона резонансной кривой, которая имеет почти прямолинейный участок. Искажения можно уменьшить, если удлинить средний участок резонансной кривой путём ухудшения добротности контура. Но при этом уменьшится наклон резонансной кривой, что приведёт к уменьшению напряжения звуковой частоты на нагрузке детектора. В результате частотный детектор станет менее чувствительным к величине качания частоты.

Одна из широко применяемых на практике схем частотного детектора изображена на рис. 6. Она содержит резонансные контуры L1C1 и L2C2 настроенные на одну частоту, диоды Д1 и Д2, их нагрузочные сопротивления и другие детали.

Ток, выпрямленный диодом Д1 проходит через сопротивления, R1 и R2 и верхнюю половину катушки индуктивности, L2. На сопротивлении R1 возникает выпрямленное напряжение с положительным полюсом в точке А и отрицательным в точке В. Ток, выпрямленный диодом Д2, проходит через сопротивления R2 и R3 и нижнюю половину той же катушки индуктивности; при этом на сопротивлении R2 возникает выпрямленное напряжение с положительным полюсом в заземлённой точке Б и отрицательным в точке В.

Выходными точками схемы детектора являются точки А и Б, поэтому выходное напряжение представляет собой разность напряжений на сопротивлениях R1 и R2, поскольку напряжения на этих сопротивлениях направлены навстречу друг другу.

Если на оба диода действуют напряжения принятого сигнала с одинаковыми амплитудами» одинаковы будут и выпрямленные напряжения на сопротивлениях R1 и R2. Поэтому напряжение между точками А и Б в этом случае равно нулю.

Преобразование ЧМ модуляции в АМ модуляцию

Рис. 5. Преобразование ЧМ колебаний в колебания, модулированные по амплитуде с помощью расстроенного колебательного контура.

Если же на диод Д1 поступит высокочастотное напряжение с амплитудой, превышающей амплитуду напряжения на диоде Д2, то напряжение на сопротивлении R1 превысит напряжение на сопротивлении R2. В таком случае точка А будет иметь положительную полярность относительно точки Б. Если же на диод Д1 поступит напряжение с меньшей амплитудой, чем на диод Д2, то напряжение на R1 окажется меньше, чем на R2. В этом случае точка А будет иметь отрицательную полярность относительно заземлённой точки Б. Следовательно, выходное напряжение может иметь различную полярность в зависимости от соотношения напряжений сигнала на диодах.

Принципиальная схема частотного детектора на основе вакуумных диодов

Рис. 6. Одна из схем частотного детектора

Теперь нам нужно понять, как в описываемой схеме передаётся напряжение сигнала на диоды. Заметим, что контуры L1C1 и L2C2 связаны между собой двумя способами: индуктивно через взаимоиндукцию между катушками L1 и L2 и непосредственно через конденсатор С3, включённый между верхним концом катушки L1 и средней точкой катушки L2.

Чтобы разобраться в особенностях таких способов связи, надо вспомнить о фазовых соотношениях переменного тока и напряжения в колебательном контуре.

Напомним, что такое фаза напряжения или тока. В широком смысле слова фаза - это определённое состояние в данный момент какого-либо периодически повторяющегося процесса. В электротехнике и радиотехнике фазой называют определённое состояние тока или напряжения, характеризующееся величиной и полярностью колебательного процесса в данный момент времени относительно некоторого исходного значения.

На рис. 7 приведён график синусоидального переменного тока и отмечены его нулевые и амплитудные фазы. Как видно из этого рисунка, соседние нулевая и амплитудная фазы отстоят друг от друга на четверть периода. Фазу часто выражают в угловых величинах (градусах, минутах), пропорциональных долям периода синусоидального переменного тока, считая, что один период изменения тока соответствует углу в 360°, подобно тому как один полный оборот при вращательном движении соответствует углу в 360°.

Фазы синусоидального переменного тока

Рис. 7. Фазы переменного тока

При сравнении переменных токов одинаковой частоты важную роль играет понятие о сдвиге фаз. Если два переменных тока одновременно достигают однозначных амплитудных и нулевых значений, говорят, что эти токи совпадают по фазе, что сдвиг фаз между этими токами равен нулю. Если же одни ток достигает положительных амплитудных значений в те моменты, когда другой ток достигает отрицательных амплитудных значений, говорят, что эти токи находятся в противофазе или сдвиг фаз между ними составляет 180°. Возможны и многие другие случаи сдвига фаз, например, на 45°, 90° и т. д. Угол сдвига фаз принято обозначать греческой буквой φ (фи).

В электрических цепях, содержащих индуктивности или ёмкости, всегда существует сдвиг фаз между напряжением, действующим на цепь, и током, протекающим в цепи. Если цепь содержит только индуктивность, то вследствие действия явления самоиндукции ток отстаёт по фазе на четверть периода (φ = 90°, см. рис. 8, а) от приложенного напряжения; в цепи, содержащей только ёмкость, ток опережает приложенное напряжение на φ = 90° (рис. 8, б); если же цепь содержит только активное сопротивление, ток совпадает по фазе с напряжением (рис. 8, б).

В более сложной цепи - в колебательном контуре - существуют сдвиги фаз между напряжением и током как в каждой ветви контура, так и в цепи, питающей контур, причём сдвиг фаз в последней зависит от частоты колебаний, подводимых к контуру.

Как известно, на резонансной частоте индуктивное сопротивление контура компенсируется его ёмкостным сопротивлением и поэтому контур в целом представляет собой для этой частоты активное сопротивление.

Напряжения и токи в цепях с индуктивностью и ёмкостью

Рис. 8. Напряжения и токи в цепях с индуктивностью (а), с ёмкостью (б) и с активным сопротивлением (в).

На частотах ниже резонансной индуктивное сопротивление уменьшается, а ёмкостное увеличивается. Общее сопротивление цепи, образуемой параллельно соединёнными сопротивлениями, как известно, имеет характер меньшего из них. В данном случае меньшим является индуктивное сопротивление, следовательно, контур, ведёт себя как индуктивность, и в питающей его цепи ток отстаёт по фазе от напряжения.

Нетрудно сделать вывод, что на частотах выше резонансной контур действует как ёмкость и в питающей цепи ток опережает напряжение. Зависимость сдвига фаз от частоты может быть выражена так называемой фазовой характеристикой контура (рис. 9).

Фазовая характеристика колебательного контура

Рис. 9. Фазовая характеристика колебательного контура

В двух индуктивно связанных и настроенных на одну частоту контурах существуют более сложные зависимости сдвига фаз между напряжениями и токами в отдельных элементах, а также и между напряжением U1, приложенным к первому контуру, и напряжением U2, возникающим вследствие взаимоиндукции на втором контуре.

Последний случай и представляет для нас практический интерес, так как в частотном детекторе (рис. 6) имеются два контура, настроенных на одну частоту.

Если частота колебаний, подведённых к первому контуру, равна резонансной частоте контуров, то напряжение во втором контуре, возникающее вследствие взаимоиндукции, отстаёт по фазе от напряжения в первом контуре на 90°. Это объясняется тем, что взаимоиндукция действует подобно индуктивности.

Если частота подведённых колебаний, будет ниже резонансной частоты, то напряжение во втором контуре будет больше чем на 90° отставать по Фазе от

напряжения в первом контуре, так как каждый из них действует как индуктивность.

Если же частота подводимых колебаний станет выше резонансной частоты контуров, то напряжение во втором контуре будет меньше чем на 90° отставать по фазе от напряжения в первом контуре. В этом случае каждый контур действует как ёмкость, а это уменьшает общий сдвиг фаз.

Зависимость от частоты сдвига фаз между напряжениями второго (U2) и ,первого (U1) контуров показана графически на рис. 10. При определённой величине связи между контурами эта зависимость практически имеет линейный характер при изменении частоты колебаний в пределах полосы пропускания контуров.

Как мы уже говорили, в схеме частотного детектора (рис. 6) энергия из одного контура в другой передаётся не только с помощью индуктивной связи, но и через конденсатор С3. Напряжение, поступающее в контур последним путём, очевидно, подаётся на оба диода, так как схема симметрична по отношению к средней точке катушки L2, а катоды диодов для токов высокой частоты заземлены (катод диода заземлён по высокой частоте через конденсаторы C4 и C5, шунтирующие сопротивления R1 и R2).

На рис. 6 видно, что на каждый диод частотного детектора поступает лишь половина напряжения, наведённого индуктивным путём на катушке L2 второго контура; поскольку аноды диодов подключены к противоположным концам этой катушки, напряжение на аноде одного диода противоположно по фазе напряжению на аноде другого диода.

Как сдвиг фаз между напряжениями в связанных контурах зависит от частоты

Рис. 10. Зависимость сдвига фаз между напряжениями в связанных контурах от частоты.

На рис. 11, а показаны составляющие напряжений на каждом диоде для случая, когда частоты приходящих колебаний равны резонансной частоте контуров. Суммарное высокочастотное напряжение на диоде Д1 (кривая 1) определяется сложением напряжения, поступающего с первого контура через непосредственную связь (кривая 3), с отстающим по фазе на 90° напряжением на половине катушки второго контура (кривая 4). Суммарное напряжение на диоде Д2 (кривая 2) определяется сложением напряжения, поступающего через непосредственную связь с первого контура, с напряжением на другой половине катушки второго контура (кривая 5). Из рис. 11, а, видно, что в этом случае амплитуды суммарных напряжений на диодах равны.

Изменение высокочастотного напряжения на диодах частотного детектора

Рис. 11. Высокочастотные напряжения на диодах изменяются при качании частоты: а - когда частота поступающих с ограничителя колебаний равна резонансной частоте контуров, суммарные напряжения на диодах одинаковы; б - если частота поступающих колебаний ниже резонансной частоты контуров, амплитуда суммарного напряжения на диоде Д2 превышает амплитуду суммарного напряжения на диоде Д1; в - когда частота поступающих колебаний выше резонансной частоты контуров, амплитуда суммарного напряжения на диоде Д1 превышает амплитуду суммарного напряжения на диоде Д2. Кривые 1 получены путём геометрического сложения кривых 3 и 4, а кривые 2 - путём геометрического сложения кривых 3 и 5.

На рис. 11, б, показаны напряжения для случая, когда частота приходящих колебаний ниже резонансной частоты контуров. Суммарное напряжение на диоде Д1 определяется сложением напряжения, поступающего непосредственно с первого контура (кривая 3), с отстающим более чем на 90° напряжением, наведённым в контуре индуктивным путём (кривая 4); суммарное же напряжение на диоде Д2 (кривая 2) определяется сложением напряжения, поступающего непосредственно с первого контура, с напряжением, наведённым индуктивным путём, но противоположным по фазе (кривая 5). Теперь на диоде Д2 напряжение больше, чем на Д1.

На рис 11, в, показаны напряжения в том случае, когда частота подводимых колебаний выше резонансной частоты контуров. При этом индуктированное напряжение во втором контуре отстаёт от напряжения, поступающего через конденсатор С3, менее чем на 90°. Амплитуды суммарных напряжений на диодах в этом случае также не равны, но напряжение на диоде Д1 больше, чем на диоде Д2.

Итак, при изменении частоты колебаний в контурах изменяется и соотношение напряжений на диодах, причём увеличение напряжения на одном диоде приводит к уменьшению напряжения на другом и наоборот. Как отмечалось выше, это приводит к изменению выходного напряжения между точками А и В частотного детектора (рис. 6).

Зависимость выходного напряжения частотного детектора от частоты подведённых к нему колебаний выражается характеристикой, показанной на рис. 12. Из неё видно, что когда частота принимаемых ЧМ колебаний изменяется по закону, «отображающему» модулирующее напряжение, по такому же закону изменяется и напряжение на выходе частотного детектора.

Характеристика частотного детектора

Рис. 12. Характеристика частотного детектора.

Характеристика описанного детектора ЧМ колебаний имеет большой линейный участок, что позволяет детектировать ЧМ колебания без искажений. Большой угол наклона характеристики свидетельствует о высокой чувствительности частотного детектора, т. е. на его нагрузке можно получить достаточно большие напряжения звуковой частоты.

ДРУГИЕ ОСОБЕННОСТИ ЧМ ПРИЁМНИКА

Входная часть ЧМ приёмника не отличается от входной части супергетеродинного УКВ приёмника, предназначенного для приёма АМ колебаний. Эта часть, а также и гетеродин приёмника имеют много общего с входной частью телевизионного приёмника, выполненного по супергетеродинной схеме. Существенной особенностью ЧМ приёмника является широкая полоса пропускания по промежуточной частоте.

При качании частоты принимаемого сигнала в пределах +-75 кГц усилитель промежуточной частоты должен иметь полосу пропускания не менее 150 кГц. Практически приходится делать полосу шириной около 200 кГц, так как нужно учитывать возможность ухода частоты гетеродина и неточность настройки приёмника.

С первого взгляда может показаться, что широкая полоса пропускания по промежуточной частоте является недостатком приёмника, поскольку для ослабления действия помех в АМ приёмнике обычно стремятся сузить полосу пропускания. Однако это справедливо только при приёме АМ колебаний. Ослабление влияния помех при ЧМ, как мы видели, достигается не за счёт сужения полосы, а другим путём. Поэтому широкополосность усилителя промежуточной частоты ЧМ приёмника с этой точки зрения не является его недостатком.

Применение ограничителя амплитуды в ЧМ приёмнике приводит к тому, что уровень напряжения на входе частотного детектора не зависит от напряжения на входе приёмника. Поэтому ЧМ приёмник, если он даже не имеет автоматической регулировки усиления (АРУ), будет воспроизводить передачу одинаково громко, независимо от того, находится ли он вблизи передатчика или удалён от него.

Уровень громкости в ЧМ приёмнике определяется лишь пределами качания частоты при модуляции. Однако это справедливо только при условии, что уровень сигнала превышает порог ограничения.

А. Князев, г. Москва.

BACK

Рейтинг@Mail.ru