Для интегрального исполнения

По проведению практического занятия №9

Тема занятия:

СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ИНТЕРФЕЙСНОЙ ЧАСТИ СОВРЕМЕННЫХ ПРИЁМНИКОВ

(продолжение)

Квадратурный частотный демодулятор

для интегрального исполнения

Возможны два варианта выполнения такого квадратурного частотного демодулятора (КЧД):

1. КЧД с использованием фазосдвигающего колебательного LC -контура (при входном сигнале с узкополосной ЧМ);

2. КЧД с линией задержки (при входном сигнале с широкополосной ЧМ).

Сначала проведём анализ первого варианта КЧД, схема которого изображена на рис. 9.1.

Рис. 9.1

На этом рисунке введены следующие обозначения:

– входное частотно-модулированное колебание, где – отклонение частоты, которое в общем случае есть функция времени (закон частотной модуляции);

АП – идеальный аналоговый перемножитель;

ФНЧ – фильтр нижних частот, имеющий в полосе пропускания модуль коэффициента передачи ;

– активная составляющая входного сопротивления реального АП, которая удовлетворяет условию ;

параллельный колебательный контур – это фазосдвигающий LC -контур, резонансная частота которого и полоса пропускания .

Указание. Преподавателю предлагается:

1) Задать студентам вопрос относительно критерия, по которому различают широкополосную и узкополосную ЧМ;

2) Изобразить АЧХ и ФЧХ для одиночного параллельного LC -контура.

Очевидно, что в полосе пропускания фазосдвигающего LC -контура приращение фазы примерно линейная функция

от приращения частоты При этом время задержки (или групповое время запаздывания) определяется как

Таким образом, с помощью фазосдвигающего контура осуществляется преобразование ЧМ → ФМ, или .

Дополнительный фазовый сдвиг, необходимый для правильного функционирования КЧД и равный , реализуется посредством включения дополнительного конденсатора. Покажем появление такого сдвига путём анализа схемы, представленной на рис. 9.2, в предположении, что .

Рис. 9.2

Найдём выражение для коэффициента передачи этой цепи в операторной форме:

Запишем последнее выражение в комплексном виде:

Если , то резонансная частота

при этом коэффициент передачи на резонансной частоте

и реализуется необходимый дополнительный фазовый сдвиг на .

Продолжим анализ схемы, показанной на рис. 9.1. Напряжение на выходе идеального АП

где

После несложных преобразований получим выражение для с учётом коэффициента передачи реального ФНЧ :

Здесь амплитуда колебания зависит от частоты, точнее от .

На рис. 9.3 согласно выражению (9.2) построены две детекторных характеристики (ДХ) анализируемого КЧД:

- идеальная ДХ (кривая 1), для которой не учитываются частотные зависимости и ;

- реальная ДХ (кривая 2), построенная с учётом этих зависимостей.

Рис. 9.3

Именно такой принцип выполнения КЧД с фазосдвигающим LC -контуром весьма широко используется при построении приёмников на аналоговых БИС, что мы и покажем в дальнейшем.

Естественно предположить, что такой КЧД является более узкополосным по сравнению с КЧД на основе широкополосной линии задержки (рис. 9.4). Здесь в качестве ЛЗ как преобразователя ЧМ→ ФМ могут быть использованы ЛЗ на ПАВ, ЛЗ на основе пьезоэлектриков и «пожарные цепочки» на МОП-транзисторах.

Рис. 9.4

На этом рисунке:

– входное частотно-модулированное колебание

;

ЛЗ – идеальная линия задержки, для которой фазочастотная характеристика

где – групповое время запаздывания (или групповое время задержки).

Указание. Преподавателю следует предложить студентам выполнить расчёт ДХ такого КЧД самостоятельно, приняв при анализе, что .