Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) ( 11 ) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (11)

в статическом режиме напряжение на выходе ФД, как это следует из рис. 3.1,6, определяется выражением

«Фд - - V, = /ед (Л, - 4)« 2йд ,

Vul+ul

где кд, - коэффициент детектирования. При U:>U2

«Фд = 2йд/2С05ф = созф. (3.4)

Выражение (3.4) приближенное, оно тем более справедливо, чем больше напряжение t/i напряжения U2, так, при Ui=bV2 максимальная ошибка вычисления Мфд не превышает двух процентов.

Если напряжение (3.3) сдвинуто по фазе относительно опорного на я/2, то из (3.4) следует, что г/фд= ---2kpU2 sin ф.

Проведем линеаризацию нелинейного уравнения (3.4). В соответствии с (3.2)

Мфд = tcos Фо - sin Фо Дф],

где фо - значение фазы в установившемся режиме. При малых отклонениях фазы от фо приращение напряжения на выходе ФД

Диф„ = Ыфд - cos фо = йфдДф.

где фд=-* sin Фо-коэффициент передачи ФД.

Из последнего выражения следует, что передаточная функция ФД фд(р)=Фд. Если учесть инерционность однополупериодных выпрямителей, то передаточная функция ФД

где 7фд=4С„/(/?н+/?/) - постоянная времени ФД; Ri - внутреннее сопротивление диода.

В параметрических ФД зависимость выходного напряжения от сдвига фаз аналогична выражению (3.4).

Найдем статистические характеристики ФД, когда на его вход воздействует помеха со случайной амплитудой и фазой. В этом случае

«2 (0=«п (О sin (Юо + Фп)-

Автокорреляционная функция сигнала на выходе ФД имеет вид [13]



где /?п(т) - автокорреляционная функция помехи на входе ФД-

Преобразование Фурье последнего выражения позволяет получить спектральную плотность шума на выходе ФД

•фд («) = К («о + со) -f 5, (со„ - со)

Это выражение определяет известное свойство ФД: пере- нос спектра выходных колебаний на нулевые частоты (рис. 3.2).

Спектральная плотность на частоте, равной нулю, 5фд(0) = = 8йд5п(шо). Из последних-выражений следует, что статистические характеристики сигнала на выходе ФД не зависят от разности фаз сигнала и опорного напряжения.

Рнс. 3.2. К пояснению переноса спектра колебаний

§3.3. ЧАСТОТНЫЕ ДИСКРИМИНАТОРЫ

Дискриминаторы предназначены для измерения сигнала рассогласования и преобразования его в постоянное или переменное напряжение. Различают частотные угловые и временные дискриминаторы.

Частотные дискриминаторы (ЧД) - это устройства, выходные напряжения которых зависят от отклонения частоты входных сигналов от переходной частоты: «чд- = F(co-соо), где сод - переходная частота.

По способу задания переходной частоты ЧД подразделяют на две группы. В дискриминаторах первой группы переходная частота определяется настройкой эталонного фильтра (колебательного контура). В ЧД второй группы переходная частота равна частоте колебаний напряжения с эталонного генератора.

На рис. 3.3 изображена схема наиболее распространенного ЧД первой группы с фазовым детектором. В таком ЧД входной сигнал разделяется на две составляющие U\ и иг, сдвиг фаз между которыми при точной настройке контура на переходную частоту равен я/2. При отклонении частоты входного сигнала от переходной сдвиг фаз



изменяется в соответствии с фазовой харак1еристикой резонансного контура. Одновременно с этим уменьшается амплитуда напряжения Uit). В результате чего изменяется напряжение на выходе ЧД. Схеме ЧД, пока-

Рис. 3.3. Схема частотного дискриминатора с фазовым детектором

занной на рис. 3.3, соответствует структурная схема ЧД, изображенная на рис. 3.4, где ФВ - фазовращатель, сдвигающий фазу сигнала на я/2; Ф - резонансный фильтр.

Непосредственно из схемы рис. 3.4 следует, что на ФД подаются напряжения

щ (t) =zu{t) = и с sin [{щ + Дсо) t -f ф;

u.,{t) = и, I jWф(/Дсо) I sin[(соо + Д<йО + Ф + Y + Фф(Аю)1

где Дсо - отклонение частоты напряжения от переходной частоты; фф (Дсо) - фазовый сдвиг, создаваемый фильтром; /117ф(/Д(й) I - амплитудно-частотная характеристика фильтра.

В соответствии с выражением (3.4) напряжение на выходе ЧД

Над - 2kU I 1Гф (/Дсо) J sin фф (Дсо) = 2kJU Iin Гф (/Дсо),

(3.6)

где Im теф (/Дсо)--мнимая частотная характеристика фильтра.

Выражение (3.6) определяет дискриминационную характеристику ЧД, обычно используется нормированная характеристика /=~(ф) =Ычд/«о=2д1т ф(/Дю), На



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) ( 11 ) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110)