Частотний детектор

Для детектування ЧМ-сигналів використовують частотний детектор (рисунок 1), який складається з двох коливальних контурів; первинного L1C1 та вторинного L2L3C3, налаштованих на середнє значення частоти вхідного сигналу. Котушки L1 та L2+L3 зв’язані між собою індуктивно. Крім того, напруга з контуру L1C1 подається через конденсатор С2 на загальну точку котушок L2 та L3. Діоди VD1 та VD2 призначені для випрямлення змінної напруги, що надходить з котушок L2 та L3 та контуру C1. Конденсатори С4 та С5 згладжують пульсації несучої частоти, а через дросель L4 замикаються постійні складові струмів діодів VD1 та VD2.

Розглянемо роботу детектора. При частоті вхідного сигналу f_C, рівній частоті настройки його контурів f₀, тобто при f_C=f₀. Вектор напруги U₁, що діє на первинному контурі L1C1 (рисунок 2, а) в нульовій фазі. Ця напруга викликає в котушці L1 струм І₁, що відстає на 90°. Магнітний потік Ф₁, що викликаний струмом І₁, співпадає з ним по фазі. Наведена в котушках вторинного контуру частиною магнітного потоку Ф₁, що пронизує їх витки, ерс Е₂ випереджає його на 90° а, відповідно, співпадає по фазі з напругою U₁. Струм І₂ вторинного контуру, що створений ерс Е₂, співпадає з нею по фазі, так як її частота та частота настройки контуру однакові. Струм І₂ викликає падіння напруги U₂ на котушках L2L3, випереджаюче його на 90°. Відповідно, напруга U₂ випереджає напругу U₁. Діюча на діодах VD1 та VD2 повні напруги являють собою суми векторів:

U_VD1=U₁+0.5U₂;                U_VD2=U₁-0.5U₂.

Додавання векторів показує, що на діодах VD1 та VD2 діють однакові напруги, а відповідно, через них проходять і однакові струми. При цьому напруги на навантажувальних резисторах R1 та R2 також рівні. Так як ці напруги протифазні відносно загальної точки резисторів R1 та R2, повна вихідна напруга U_ВИХ рівна нулю.

При зменшенні частоти вхідного сигналу, тобто f_C<f₀, фазові співвідношення між струмами та напругами змінюються (рисунок 2, в): струм І₂ випереджає ерс Е₂ по фазі на кут φ, оскільки опір вторинного контуру на частоті f_C ємнісний; напруга U₂ випереджає струм І₂ на 90°. Відповідно, вектор напруги U₂ повертається в сторону випередження також на кут φ. Додавання векторів напруг, діючих на діодах VD1 та VD2 (рисунок 2, г) показує, що U_VD2>U_VD1, тому повна напруга на виході детектора від’ємна.

При збільшенні частоти вхідного сигналу, тобто f_C>f₀, вихідна напруга буде додатною.

Рисунок 1. Схема частотного детектора

Рисунок 2. Векторні діаграми частотного детектора