Ю. В. ВАГИН, А. Г. ЛЯШЕНКО
ЧАСТОТНЫЙ
ДИСКРИМИНАТОР
РАДИОПРИЕМНЫХ
УСТРОЙСТВ

БИБЛИОТЕКА «ТЕЛЕ ВИЗ
ОННЫЙ И РАДИОПРИЕМ.
ЗВУКОТЕХНИКА»
Выпуск 62
Ю. в. ВАГИН,
А. Г. ЛЯШЕНКО
ЧАСТОТНЫЙ
ДИСКРИМИНАТОР
РАДИОПРИЕМНЫХ
УСТРОЙСТВ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «СВЯЗЬ»
МОСКВА 1971
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
БИБЛИОТЕКИ «ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ И РАДИОПРИЕМ.
ЗВУКОТЕХНИКА»
АСАБА Э. А., ВОЛОДИН А. А., ГОРОХОВСКИЙ А. В.,
ИСАЕВ А. Н., КЛАДОВЩИКОВ В. Д., КОРОЛЬКОВ Вч Г.
КРИВОШЕЕВ М. И., ПАХОМОВ В. И., САМОЙЛОВ Г. П., СЕ-
МЕНОВ Б. С., СПИРИН А. Г., ФАЙН М. М.
6Ф2.124
В12
УДК 621.376.33
Вагин Ю. В., Ляшенко А. Г.
В12 Чаюготный дискриминатор радиоприемных
устройств. М., «Связь», 1971.
48 стр. с илл.
В книге излагаются основные сведения о физике работы, способах
расчета и принципах регулировки основных видов частотных дискри-
минаторов (детекторов), используемых в радиоприемниках.
Особое внимание обращено на простоту изложения и доступность
излагаемого материала широкому кругу читателей.
Книга предназначена для подготовленных радиолюбителей; она
также может быть использована студентами техникумов и вузов в ка-
честве пособия при проектировании радиоприемных устройств.
6Ф2.124
3—4—5
86—71
СОДЕРЖАНИЕ
Введение................................................. 4
Основные параметры частотных детекторов.................  5
Принцип работы ЧД с расстроенными контурами и со свя-
занными контурами, настроенными на	одну	частоту	.	.	7
Частотный детектор с двумя расстроенными	контурами	.	9
Особенности работы.................................. 9
Метод расчета.......................................12
Примеры расчета.....................................16
Частотный детектор со связанными контурами	....	19
Особенности работы........................ 19
Метод расчета................................... 23
Примеры расчета .	............. ....	27
Регулировка частотных детекторов......................29
Амплитудные ограничители..............................34
Дробные частотные детекторы....................... 39
Принцип работы........................................ 39
Выбор параметров....................................44
Регулировка ...........................................45
Список основных обозначений...........................46
Литература............................................47
ВВЕДЕНИЕ
Частотные детекторы (ЧД) в радиоприемных устрой-
ствах применяются для демодуляции частотномодулированных (ЧМ)
сигналов, для управления элементами систем автоматической под-
стройки частоты (АПЧ) и для индикации точности настройки при-
емника на сигнал. Параметры частотного детектора .во .многом оп-
ределяют качественные показатели радиоприемника в целом.
Работа ЧД (по сравнению с амплитудным детектором) — от-
носительно сложна для понимания, а регулировка — сравнительно
трудоемка. Поэтому вопросы расчета и регулировки ЧД занимают
Важное место при конструировании любительских и радиовещатель-
ных радиоприемников.
В существующей литературе анализ частотных детекторов
обычно рассматривается как подчиненная задача при изучении ра-
диоприемных устройств, систем АПЧ и т. д. При этом приводятся
либо более или менее подробное введение в теорию работы частот-
ных детекторов, либо весьма краткие сведения об их регулировке,
либо некоторые принципиальные схемы и т. п.
В предлагаемой книге делается попытка охватить все основ-
ные вопросы разработки частотных детекторов, в том числе вопро-
сы анализа физики работы, расчета и выбора параметров, регу-
лировки.
Материал изложен на уровне, доступном подготовленному ра-
диолюбителю. Для понимания материала .в полном объеме доста-
точно иметь элементарные знания из радиотехники (представление
о колебательных контурах и их основных параметрах, о принципах
работы транзисторов и радиоламп, а также общие сведения о век-
торных диаграммах, используемых при описании явлений в цепях
переменного тока).
При написании книги использована литература, список кото-
рой приводится в конце книги. Отдельные вопросы, разработанные
авторами, главным образом, относятся к разделам, где описывают-
ся принципы регулировки и физика работы детекторов.
Авторы выражают глубокую признательность доктору техн,
наук профессору Чистякову Н. И. и канд. техн, наук доценту Алек-
сандрову Г. А. за проявленное внимание и высказанные замечания,
которые оказали авторам существенную помощь.
Отзывы о брошюре следует посылать в издательство «Связь»
(Москва-центр, Чистопрудный бульвар, 2).
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЧАСТОТНЫХ
ДЕТЕКТОРОВ
напряжение частотного детектора
2Afo
Основной характеристикой частотного детектора явля>
ется его частотная характеристика uBbix(f), отображающая зави-
симость выходного напряжения мБых от частоты подводимого сиг-
нала f. Типичная частотная характеристика приведена на рис. 1,
Как видно из рисунка, выхс
на некоторой частоте fo рав-
но нулю, а при отклонении
частоты от /о становится
либо положительным, либо
отрицательным, причем по-
лярность и величина выход-
ного напряжения зависят от
знака и величины расстрой-
ки. Частоту fo называют ча-
стотой настройки детектора,
а частотные детекторы, у
которых выходное напряже-
ние при f=fo обращается в
нуль, называют балансны-
ми. Следует заметить, что
знак угла наклона е час-
тотной характеристики час-
тотного детектора во мно-
гих случаях не отражается на работе радиоприемного устройства.
Необходимость определенного знака угла наклона е возникает, ког-
да частотный детектор применяется в системе АПЧ или в некото-
рых измерительных устройствах.
Вместо характеристики uBUx(f) иногда рассматривают харак-
теристику uBbix(Af) — зависимость выходного напряжения от раз-
ности между частотой f подводимого напряжения и частотой на-
стройки fo. Очевидно, что uBbix(f)/ и «Bbix(Af) отличаются лишь
сдвигом по оси абсцисс, и основные свойства одной из этих харак-
теристик сохраняются и для другой характеристики.
Полосой пропускания ЧД называют величину
1. Типовая частотная характеристика
частотного детектора
2А f0 — | fw2 — fmv I,
(1)
где fmz и fmi — значения частоты f, при которых функция uBbix(f)
имеет максимум или минимум.
Для того чтобы при детектировании ЧМ сигнала не возникали
нелинейные искажения, рабочий участок характеристики u(f) дол-
5
жен быть линейным. Характеристика же реальных частотных де-
текторов всегда нелинейна, поэтому для детектирования обычно ис-
пользуется лишь часть полосы 2Af0, причем, чем меньшую долю
2Afo составляет рабочий участок, тем при правильной настройке
частотного детектора меньшие нелинейные искажения он вносит.
Для расчета коэффициента нелинейных искажений можно ис-
пользовать известные приближенные математические методы ана-
лиза, например, метод пяти ординат. При расчете нелинейных иска-
жений этим методом коэффициенты второй и третьей гармоник рав-
ны соответственно:
1 и' — и"
И
2^1 и2
Ы1 4- «2
(2)
где величины и', и", Ut и и2 определяются, как показано на рис. 2.
Ниже будут даны формулы, выражающие коэффициент нелинейных
искажений непосредственно через параметры контуров ЧД.
Рис. 2. Определение величии и', и", ut и и2 для
оценки коэффициента нелинейных искажений
Важнейшим параметром ЧД является крутизна S его характе-
ристики uBbtx(f), определяемая как абсолютная величина тангенса
угла наклона частотной характеристики при f = fo:
Q I duBMX (/) I
“ I df г	( ’
Если ЧД предназначается только для детектирования ЧМ сиг-
налов, то при расчете и регулировке обычно стремятся получить
высокую линейность рабочего участка характеристики и наиболь-
шую ее крутизну, а также обеспечить достаточную стабильность
крутизны и линейности характеристики в процессе эксплуатации. В
ЧД, используемом в системе АПЧ, необходимо обеспечивать тре-
буемую полосу частот 2Af0 и достаточную стабильность частоты
настройки детектора
6
ПРИНЦИП РАБОТЫ ЧД С РАССТРОЕННЫМИ
КОНТУРАМИ И СО СВЯЗАННЫМИ КОНТУРАМИ,
НАСТРОЕННЫМИ НА ОДНУ ЧАСТОТУ
Балансные частотные детекторы с расстроенными кон-
турами и со связанными и настроенными на одну частоту конту-
рами нашли широкое применение в радиоприемной аппаратуре бла-
годаря высоким электрическим показателям и сравнительной про-
стоте регулировки. Основной частью рассматриваемых ЧД (рис. 3)
являются частотно-селективные цепи, к выходам которых подклю-
чены два амплитудных детектора, причем последние включаются
так, что выходное напряжение ЧД (аВых) представляет собой раз-
ность напряжений на их выходах uBWxi и иВЫх2- Частотно-селек-
тивные цепи служат нагрузкой усилительного элемента (ограничи-
теля амплитуды).
Ряс. 3. Структурная схема частотного детектора
В качестве частотно-селективных цепей наиболее часто исполь-
зуются резонансные LC-контуры. Могут также применяться
/?С-фильтры (обычно в частотных детекторах, работающих на низ-
ких частотах), кварцевые резонаторы (при повышенных требова-
ниях к стабильности частоты настройки и к крутизне характери-
стики) и т. д. В качестве амплитудных детекторов обычно приме-
няются диодные детекторы.
Детектируемое напряжение воздействует одновременно на обе
частотно-селективные цепи. Параметры последних выбираются так,
чтобы на частоте настройки частотного детектора /о выходные на-
пряжения амплитудных детекторов были бы равны по абсолютной
величине и, следовательно, напряжение на выходе ЧД было бы
равно нулю.
При отклонении частоты сигнала f от fo амплитуды выходных
напряжений частотно-селективных цепей (а следовательно, и абсо-
лютные значения выходных напряжений амплитудных детекторов)
оказываются неодинаковыми, в результате чего напряжение на вы-
ходе частотного детектора становится отличным от нуля. При этом
величина и знак выходного напряжения ЧД определяются величи-
ной и знаком отклонения частоты.
При детектировании ЧМ сигнала подводимые к амплитудным
детекторам выходные напряжения частотно-селективных цепей ока-
зываются модулированными также и по амплитуде и на выходе ЧД
возникает напряжение, изменяющееся во времени по закону частот-
ной модуляции входного сигнала.
7
Анализ рассматриваемых частотных детекторов (см. например'..
[9]) показывает, что при применении в качестве частотно-селектив-
ных цепей колебательных контуров выходное напряжение ЧД мо-
жет быть выражено, как
«bUx(/) = WW)>	(4)>
где /1 — амплитуда первой гармоники переменной составляющей
выходного тока усилительного элемента; Лд — коэффициент пере-
дачи амплитудных детекторов;	—• эквивалентное резонансное
сопротивление контуров частотно-селективных цепей; ф([) — функ-
ция, учитывающая свойства частотно-селективных цепей и опреде-
ляющая вид частотной характеристики ЧД.
Если усилительный элемент работает в таком режиме, при ко-
тором амплитуда первой гармоники его выходного тока существен-
но зависит от амплитуды входного напряжения ЧД то выход-
ное напряжение частотного детектора зависит не только от часто-
ты, но и от амплитуды подводимого сигнала. Паразитная амплитуд-
ная модуляция сигнала, возникающая, например, в результате дей-
ствия помех, приводит к появлению помехи на выходе детектора..
Часто говорят, что частотно-селективные цепи преобразуют частот-
номодулированные колебания в амплитудно-частотномодулирован-
ные. Для устранения паразитной амплитудной модуляции сигнала
в состав частотных детекторов рассматриваемых типов вводят спе-
циальное устройство, называемое амплитудным ограничителем-
(рис. 3). Ограничитель должен работать в нелинейном режиме, при-
котором амплитуда первой гармоники переменной составляющей вы-
ходного тока не зависит (или очень мало зависит) от амплитуды
входного сигнала.
В последние годы в частотных детекторах любительских и про-
мышленных радиоприемников в основном применяются полупро-
водниковые диоды. По сравнению с ламповыми полупроводнико-
вые диоды экономичнее, имеют меньшие размеры и вес, меньшие
междуэлектродные емкости, большие прямую проводимость и срок
службы. Наряду с указанными преимуществами полупроводнико-
вые диоды имеют и недостатки, которые надо учитывать при раз-
работке частотных детекторов: сравнительно невысокое обратное-
сопротивление, значительный разброс параметров, а также зависи-
мость параметров от температуры. Обратное сопротивление диода
существенно влияет на величину входного сопротивления ампли-
тудных детекторов. С достаточной для практики точностью входное-
сопротивление амплитудного детектора с полупроводниковым дио-
дом может быть вычислено по формуле
р	^обр
ВХД ~ 2/?обр + ЗЯН ’
(5>
где 7?н — сопротивление нагрузки диодного детектора; 7?ог>р — об-
ратное сопротивление полупроводникового диода.
Отметим, что в ламповых схемах, где обратное сопротивление-
достаточно велико, входное сопротивление диодного детектора
/?вхд ламп ~J?H/2. Оно больше, чам в схемах на полупроводникэ-
3 J£
вых диодах, в (1+~^—) раз.
2 °обр
8
0
Как видно из ф-лы (5J, входное сопротивление Диодного де-
тектора даже при очень большом сопротивлении нагрузки Дн не
превышает 7?Обр/3.
ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР С ДВУМЯ
РАССТРОЕННЫМИ КОНТУРАМИ
Особенности работы
Типовая схема частотного детектора с двумя колеба-
тельными контурами, расстроенными относительно частоты f0, при-
ведена на рис. 4а. Колебательные контуры LiCi и L2C2 образуют
Рис. 4. Схема частотного детектора на взаимно расстроен-
ных контурах (а) п форма частотной характеристики детек-
тора (б):
1, 2 — резонансные кривые колебательных контуров Lt Cj
и 1-2 Сг, 3 — частотная характеристика детектора
указанные на рис. 3 частотно-селективные цепи. Диоды и Д2, а
также цепочки ДшСпт и Дя2Сп2 образуют амплитудные детекторы.
Диоды включены так, что выходное напряжение «вых получается,
как разность напряжений на нагрузках /?hiChi и Rtl2Cn2 амплитуд-
ных детекторов.
2°—241	9
2&f0^2Afn
и.
Рис.
кого
ми
10
, г)
5. Частотная характеристика частот-
детектора с расстроенными контура-
при различной величине расстройки
a)
2Af0 ^24f„
Если частота настройки колебательного контура Л2С2 выше ча-
стоты настройки контура LiCt (рис. 46), а частота f подводимого
напряжения выше fo, то напряжение па контуре L2C2 будет пре-
восходить напряжение на контуре Л1С1. В результате напряжение
на нагрузке Т?и2СП2 диода Д2 будет больше напряжения на нагруз-
ке /?п1СП1 диода Д1 и выходное напряжение детектора «вых ока-
зывается отрицательным (рис. 46, кривая 3). При небольших откло-
нениях f от fo с увеличени-
ем частоты f происходит
рост напряжения на конту-
ре L2C2, снижение напряже-
ния на контуре L1C1 и уве-
личение отрицательного на-
f пряжения на выходе детек-
тора. При значительном уве-
личении частоты f напряже-
ние на контуре L2C2 начи-
нает падать, в результате
чего выходное напряжение
детектора также снижается,
приближаясь к нулю при до-
статочно большой разности
f~f0-
Подобным же образом
f ЧД работает в том случае,
когда частота f меньше fo.
Разница заключается лишь
в том, что напряжение на
контуре LiCt будет не ни-
же, а выше напряжения на
контуре L2C2, в результате
чего выходное напряжение
положительно (рис. 46).
Изменяя частоты на-
стройки и добротности ко-
лебательных контуров L1C1
и L2C2, можно изменять фор-
му частотной характеристи-
ки ЧД «вых (7). Влияние
взаимной расстройки конту-
ров 2kfm = | f LiCt —fLtCt I на
форму характеристики ЧД
иллюстрируется рис. 5, на
котором пунктирной линией
изображены амплитудно-ча-
стотные характеристики
контуров LiCi и L2C2, спло-
шной линией — частотная
характеристика
При большой
2Д/т (рис. 5а)
характеристика
имеет два участка, каждый
из которых в основном по-

t>)
Zifa
детектора,
расстройке
частотная
детектора
вторяет форму частотной характеристики соответствующего колеба-
тельного контура. Участок характеристики 2Af0 между точками fmi
и fm2, в которых функция иъых(Д) принимает экстремальные значе-
ния, широк и нелинеен. По мере сближения резонансных частот кон-
туров участок характеристики между точками экстремумов становит-
ся менее широким и более линейным. При соответствующем выборе
2AfTO можно добиться хорошей линейности и достаточно высокой
крутизны S частотной характеристики детектора (рис. 56). При
дальнейшем уменьшении расстройки 2AfTO между колебательными
Рис. 6. Вариант частотного детектора с двумя расстро-
енными контурами
контурами -LiCi и Л2С2 происходит сужение полосы частот 2Afo Де-
тектора, уменьшение линейного участка 2Afpao и снижение напряже-
ний в точках экстремумов. Крутизна S характеристики частотного
детектора все еще возрастает и при некоторой расстройке 2Af'm до-
стигает максимума (рис. 5s). При 2Afm<2Af'm наряду с сокраще-
нием полосы частот 2Afo, уменьшением 2А/раб и снижением напря-
жения в экстремальных точках fmi и fTO2 происходит также уменьше-
ние крутизны частотной характеристики (рис. 5а).
Следует отметить, что в основном полоса частот 2Afo практиче-
ски равна расстройке 2Afm резонансных частот колебательных кон-
туров LiCt и Л2С2 *).
Знак крутизны частотной характеристики легко изменить, выб-
рав для рассматриваемого частотного детектора не f L с <fL с, а
fbiCi^fL С или изменив полярность включения диодов Д1 и Д2
(рис. 4) на обратную.
При необходимости уменьшения влияния выходного сопротив-
ления транзистора может быть применено неполное включение кон-
туров LiCt и L2C2 в его коллекторную цепь. Неполное включение
контуров в цепь коллектора транзистора получается в схеме рис. 4а
путем замены проводников ав и а'в' на проводники ас и о'с' (по-
казаны пунктиром).
Другая разновидность ЧД с ослабленной связью между кон-
турами и коллекторной цепью транзистора изображена на рис. 6.
*) Случай, иллюстрируемый рис. 5г, на практике не исполь-
зуется,
2°*	П
лгддос
“ВЬ1* I Kd
Индуктивность дросселей
Дрь Др2, Дрз в схемах рис. 4а
и 6 должна превышать не ме-
нее чем в 10 раз индуктив-
ности Li и Li. Сбл обычно вы-
бирается порядка lO-j-JOO тыс.
пф в зависимости от рабочей
частоты.
Метод
расчета
При расчете ЧД
обычно полагают, что резо-
нансные частоты контуров
разнесены относительно часто-
ты настройки fo симметрично
и контуры имеют одинаковые
параметры, т. е. Ci==C2 —С;
Q31==Qa2— Qa', '/?э1 = Дэ2== Да-
Здесь С — суммарная емкость
каждого контура; Q3 — экви-
валентная добротность конту-
ров с учетом влияния всех
вносимых потерь; Дэ =
= Qa/ (2л/ДсС) — эквивалент-
ное резонансное сопротивление
контура.
Функцию ф(/) в ф-ле (1)
для частотного детектора с
расстроенными контурами
представляют >(см. например,
[9]) в виде
Ф (/) = Фо (а) =
_____1_____
V 1 -ь (а — а0)2
1
—=== ,	(6)
1 + (а -t- а0)2
где а и а0 — так называемые
обобщенные расстройки, пер-
вая — между частотой f под*
водимых колебаний и часто*
той настройки fo детектора,
вторая — между частотой на-
12
стройки детектора и резонансными частотами колебательных конту-
ров (у последней учитывается только абсолютная величина):
а ~ (///о	/о//) Фэ; а0 — | ftc/fo fo/ fLC |
| fLfiJ fl2c2 ~ fl2cJ fL1C1 | (Qs/2)	(7)
или при
I f A) I I f ~ f L2C2 I
/о I:	fo
2b f
а « —- Q3; а0
/о
2Afm п
где Af=f—fo.
Функция ipof(ci) представлена в виде семейства кривых на рис. 7а.
Параметром, влияющим на вид функции ф(а), является ао, изме-
няя который можно менять полосу, крутизну и линейность харак-
теристики частотного детектора.
Как видно из рис. 7а, можно с достаточной точностью полагать,
что функция ipoi(a) достигает максимума и минимума при |а| л; | а0J,
т. е. что полоса пропускания частотного детектора 2Afo равна рас-
стройке контуров. Отсюда следует, что
или
<2э» а0
fo
2Д /0
(Ю)
Таким образом, при заданных /о и 2Afo выбор параметра а0 оп-
ределяет необходимое значение добротности контуров. Отметим так-
же, что
2Д f0
| fo — f^C, |	| fo — fb2c21	—,г- e' полоса 2ДА) примерно
равна абсолютной величине удвоенной расстройки между резонанс-
ной частотой любого из контуров и частотой fo.
При расчете частотных детекторов с расстроенными контурами
обычно задаются шириной полосы 2<Afo=|fmi—fm2|. При заданной
2Afo зависимость выходного напряжения частотного детектора с
расстроенными контурами от расстройки Af = f—fo может быть най-
дена подстановкой (6), (8) и'(ГО) в (4) и выражена формулой (см.
например, [2]):
13
Графики зависимости (111), (Построенные в обобщенных коорди-
натах, приведены на рис. 16 и Те. Анализируя (Ы), можно получить
следующее выражение для крутизны характеристики частотного де-
тектора [2]:
2 Л^Д / сто
(12)
График зависимости безразмерной величины у, пропорциональной
крутизне S, от параметра а0 представлен на рис. 8. Как видно из
рисунка, при увеличении а0 происходит увеличение крутизны харак-
теристики. При этом эффективный рост крутизны имеет место лишь
при малых а0. При больших а0 рост крутизны (как функции ао)
Рис. 8. Зависимость
Y от а0
Рис. 9. Зависимость Ку от
параметров частотного де-
тектора
резко замедляется; уже при ао = 2,5 крутизна превышает 80% своего
максимального значения
2 ЛКД
п	'
которое достигается при ао->°о (при неограниченном увеличении
эквивалентной добротности контуров).
Итак, при заданном значении 2Д/0 для получения большой кру-
тизны характеристики частотного детектора желательно иметь
ао^2-н2,5, т. е. в соответствии с ф-лой <(10) эквивалентная доброт-
ность должна быть
<2, >(2 + 2,5)^-.	(13)
za /0
Удобные соотношения и графики, позволяющие производить вы-
бор основных параметров ЧД по допустимому коэффициенту нели-
нейных .искажений, приведены в работе [12]. Зависимость коэффи-
циента нелинейных искажений Kf от а0 представлена графиками
рис. 9, построенными для различных значений параметра п:
л — А /о/Д /д,
(14)
14
гДе Л/д — девиация частоты принимаемого сйпнала. При достаточно
больших п величина Kf может быть вычислена по формуле
Для получения высокой крутизны характеристики надо стремить-
ся выбирать п наименьшим, т. е. при заданном Д/д выбирать наи-
меньшую величину Д/о. При расчетах необходимо учитывать также,
что не всегда можно реализовать колебательный контур с требуе-
мой эквивалентной добротностью Qa, например, удовлетворяющей
условию (13), если расчетное значение Q3 велико. В подобных слу-
чаях приходится увеличивать полосу 2Д/0 и уменьшать параметр
расстройки cto, выбирая желательную форму характеристики в соот-
ветствии с кривыми рис. 7а и 9. С расширением полосы частот 2Д/о
в соответствии с (42) происходит весьма быстрое уменьшение кру-
тизны характеристики частотного детектора, поэтому чрезмерное
увеличение 2д/0 нежелательно. Необходимо также учитывать, что
снижение величины а0 до значений, меньших, чем ао=ао=|1/У^
как правило, нецелесообразно, так как при этом происходит не
только сокращение полосы 2Д/о, но и уменьшение крутизны S.
Если же контуры имеют эквивалентную добротность Qo большую,
чем это требуется по расчету, то необходимое снижение добротно-
сти легко может быть достигнуто внесением дополнительного зату-
хания, например, путем шунтирования контуров резисторами, сопро-
тивления которых вычисляются по формуле
п 1 Qo Qa
ш-2л/0С Qo—Q3
В тех случаях, когда либо эквивалентная добротность используе-
мых колебательных контуров является низкой, либо мала девиация
частоты принимаемого сигнала и, следовательно, мала требуемая
ширина рабочего участка частотной характеристики, в результате
расчета требуемого параметра расстройки а© имеет место соотно-
шение
Qa^ 1.
/о
Чтобы выяснить, как при этом надо выбирать cto, преобразуем
выражение для крутизны (12) в следующее:
2	а0
= Я /|С	(1 +	•
'Как показывает анализ этого выражения, при фиксированной эк-
вивалентной добротности Qa наибольшая крутизна характеристики
частотного детектора получается при ao=ao=il/ V 2, т. е. при
1Лп1-Лп2 1^ 0,707-^ .
чэ
(16)
15
Примеры расчета
Пример 1. Задано: Д/д='5О кгц; f0—6,5 Мгц-, Ci —
—i&2 = C=250 пф\ /1 = 3 ма и Кд = 0,951)-
Требуется рассчитать параметры детектора, обладающего наи-
большей крутизной характеристики и обеспечивающего при детек-
тировании сигнала коэффициент нелинейных искажений не более
К/= 0,5 %.
По графику рис. 9 выбираем д=3, ао= 1,5, откуда согласно (»14)
и (.10):
2Д/0 = 2пД/д = 2-3-50 = 300 кгц- Q3 = a0-~ « 1,5—= 32,5.
/д	1, ЧЭ °2&[0	’ 300
Оценим возможность выполнения колебательных контуров с
<2э = 32,5. Реальная добротность контура в схеме определяется соб-
ственным его затуханием и вносимыми затуханиями, из которых
преобладающим обычно является затухание, вносимое диодным де-
тектором и зависящее от входного сопротивления последнего. Для
оценки входного сопротивления зададимся величиной сопротивлений
/?н1 = /?н2=50 ком2) и /?Обр = 200 ком. При этом входное сопротив-
ление диодного детектора согласно .(5)
50-200
^?вх д — _ Л — -— 18,2 ком.
вхд 2-200 4- 3-50
•а вносимое в контур затухание
________1______________________1________________
^вн~ 2л/0СКвхд ~ 2л-6,5-106 *-250-10~12-18,2-1 * *03 = °’00 4>
Аналогичным образом может быть учтено влияние выходного со-
противления Ri усилительного элемента частотного детектора. Пос-
леднее целесообразно учитывать в основном в схемах на транзисто-
рах, где Ri сравнительно мало ((обычно имеет порядок десятков или
сотен килоом) и зависит от типа и режима транзистора. Колеба-
тельные контуры по отношению к Ri включены последовательно
(рис. 4). То обстоятельство, что контуры настроены на разные ча-
стоты, приводит в общем случае к их неодинаковому шунтированию.
На частотах, близких к fo, в первом приближении можно полагать,
что каждый из контуров шунтируется сопротивлением Ri/2. Если
в качестве усилительного элемента применяется электронная лампа,
то Ri достаточно велико и его влияние, как правило, можно не
*) Здесь и далее величина Кд не рассчитывается. При необхо-
димости она может быть оценена (см. [9]) по формуле Кд = соэ0,

К—прямое сопротивление диода;
Ra — сопротив-
ление нагрузки.
2) Сопротивления Кщ и Кпг выбираются примерно на порядок
меньшими по сравнению с входным сопротивлением каскада, сле-
дующего за частотным детектором. Емкости Cui и Сиг выбираются
так, чтобы постоянная времени КнСц была намного меньше периода
колебания высшей модулирующей частоты и намного больше перио-
да колебания сигнала частоты fo-
16
учитывать. При последующих расчетах влиянием Rt пренебрежем.
Поскольку эквивалентное затухание контура должно быть.
d3-~= 1/Q3 а 0,0308,
то собственное затухание контура не должно превышать
d0 = (/э — dBH = 0,0308— 0,0054 = 0,0254.
Иначе говоря, собственная добротность контуров должна быть не-
хуже
Qo = l/d0 = 39,4.
Такая добротность при резонансных частотах контуров fo
«6,5 Мгц вполне реализуема.
Определяем частоты настройки колебательных контуров:
2Д Л
=	2 =6’35МгЧ:
2Af0
^2 = U-~ = 6'65 Мгц-
Индуктивности Lt и + должны быть равны:
L, =---------!----=--------------*------------
4д711С1С1 4д2 (6>35,10<3)2-250' 10~12
= 2,51 • 10“6 гн а 2,5 мкгн;
L2 =-------------=--------------------------= 2,31 • 10-6 гн а
4л2/£2с2С2	4л2 (6,65- 10е)3-250-10~12
а 2,3 мкгн.
Крутизна частотной характеристики детектора определяется по
ф-ле 1(12):
2	3-10~3-0,95	(	1.5	\3
S =------------------------------ Г	=
я (0,3-10е)2-250-10~12	\ У 1 + 1,5-/
= 0,047-10—3 в/гц = 0,047 в/кгц.
Пример 2. Задано: 2Afpa6 не менее 1 Мгц; fo=6,5 Мгц; С\ =
= Сг = С=100 пф; /1 = 3 ма; КД=О,9|5.
Требуется рассчитать параметры детектора, обладающего наи-
большей крутизной характеристики при хорошей линейности в по-
лосе частот 2AfPa6.
Выбираем параметр а0 = 2 и по кривым рис. 76 определяем, что
для а0 = 2
	= 0,75 4- 0,85.
2Л/0
При этом полоса
2Д f0	-----=	18 j 33) м J 25 Мгц.
/Q (0,75 4-0,85) k	1	4
17
Необходимую эквивалентную добротность колебательных конту-
ров рассчитываем по ф-ле (10):
Л 6,5
<2^2 — = 10,4.
При этом эквивалентное затухание контура
d3 = 1/Q3= 1/10,4 = 0,096.
Оценим шунтирующее действие диодных детекторов на контуры,
принимая, как и в предыдущем примере Khi=Kh2='5O ком, КОбР =
=200 ком, и, следовательно, Квхд=18,2 ком:
d____________1______________________1__________________
в"~ 2л/0СКВХд “ 2л-6,5-10в-100-10-12-18,2-103 “°’°135-
d0 = 0,096 — 0,0135 = 0,0825; Qo = l/d0 = 1/0,0825 = 39,4.
Такая добротность, а следовательно, и выбранное значение cto = 2
могут быть легко реализованы. Более того, для получения требуе-
мой добротности необходимо шунтирование контуров резистора-
ми |/?ш. Сопротивления этих резисторов могут быть вычислены по
ф-ле (16).
Колебательные контуры LiCt и L2C2 должны быть настроены на
частоты /0 ± —т. е. tfLi С1.=5,875 Мгц, f	Мгц.
Индуктивности контуров соответственно должны быть:
£1 =-------!-----=-----------------!------------=
4л2	4д2 <5>875‘ Ю6)2 • 50 • 10~12
= 14,7-10—6 гнж 14,7 мкгн\
1______________________1_______________
4л2/12с2С2	4л2 (7,125-10е)2-50-10~12
= 9,98-10—6 гн ж 10 мкгн.
Крутизна частотной характеристики детектора рассчитывается по
ф-ле (12):
2	3 10~3 -0,95
S=---------------------:-----
л (1,25-106)2-5-10“12
= 8,3 в/Мгц.
2	\
----  — I =8,3-10 6 в/гц =
V 1 4- 22
В заключение можно отметить, что согласно графикам рис. 9 и
ф-ле (15) коэффициент нелинейных искажений составляет при де-
виации частоты Д/д= 100 кгц (n«6) Kj «0,25%, а при Д/д = 50 кгц
(и «12) К/«0,05 %.
Пример 3. Задано: 2Д/раб^40 кгц\ = Мгц\ Ci = C2 = C =
= 400 пф-, 1г=3 'ма\ Кд = 0,95, имеется возможность использовать
колебательные контуры с добротностью не более Рэмакс = 60.
Требуется рассчитать параметры детектора, обладающего наи-
большей крутизной характеристики при заданной ширине рабочего
oAf	!	f 2^/раб .	, 2А fраб \
участка 2Д/раб	(в	полосе частот от /0— ——	Д° /о	+ —-----1	•
18
Если, как и в предыдущем примере, стремиться получить макси-
мальную крутизну при ао=2, то оказывается, что для этого необ-
ходимо иметь:
2Д /0 =----А ^раб— = (47,1 4- 53,3) кгц « 50 кгц;
10	(0,75 4-0,85) v
fo п 6500 п
<?э = Щ-р- « 2 —— = 260.
0 2Д f0 50
то реализовать такой ЧД не представляет-
Так как Qa>Q.
ся возможным.
.Возможны следующие решения: а) расширить полосу 2Д/0 так,
чтобы при (?э = Рэмакс стало возможным получить а0=2 |(т. е. то
значение ао, при котором ЙД/раб/ЗД/о максимально); б) уменьшить
ао до такого значения, при котором равенство (10) выполняется
(т. е. пойти на сокращение величины 2Д|раб/2Д|о); в) одновременно
расширить полосу 2Д/0 и уменьшить а0. (При заданном Qa крутизна
характеристики ЧД максимальна, если ао=4/ 1^2. Поэтому наилуч-
шим решением из указанных трех является последнее при условии
а0=1/ V 2.	_
Принимая а0=1/К 2, Qa=i60, можно получить:
, f0 1	6500
2Д fo = а0 — = —• --------= 76,6 кгц;
10	° Q3	/2	60
«о \3 ЛАд _ х
7—2 (2Д/0)2С л
2
S = —
л
1
3
(0,077-106)2.400-10—6
= 0,15-10 3 в/гц = 0,15 в/кгц.
В этом случае |(как это видно из кривых рис. 7 требование
2Д/раб>40 кгц выполняется.
Далее вычисляются величины	и (подобно тому,
как это было сделано в предыдущих примерах).
ЧАСТОТНЫЙ ДЕТЕКТОР СО СВЯЗАННЫМИ
КОНТУРАМИ
Особенности работы
Типовые принципиальные схемы частотного детектора с
двумя связанными контурами приведены на рис. 10 (а —связь .меж-
ду колебательными контурами комбинированная, б — индуктивная).
В ряде случаев используется емкостная связь. Частотно-селективные
цепи образуются контурами LiCi и А2.С2, настроенными на часто-
ту fo- Средняя точка индуктивности Л2 соединяется (через раздели-
19
тельный конДенсаТор Ср большой емкости) с контуром Выход-
ные напряжения каждой часто та о-селективной цепи (напряжения Ur
и U") являются геометрической суммой двух составляющих — на-
пряжения на контуре LiCi и половины напряжения на коп гуре L2C2,.
причем
U' == U.-	; U" =	+	.	(17).
/В качестве амплитудных детекторов в схеме рис. ЛЮ используют-
ся диоды Д1 и Д2 (например, Д9’Ж), нагруженные на цепочки
Дн1СН1 и ДнгСнг. Диоды Д1 и Д2 включены так, чтобы выходное-
напряжение иВых было равно разности напряжений на цепочках
ДИ1СН1 и
Рис. 10. Схема ЧД с двумя связанными настроенными контурами'
Принцип действия частотного детектора со связанными контура--
ми и зависимость цВых от частоты подводимых колебаний наиболее
просто можно пояснить с помощью векторных диаграмм на рис. 111.
Представим напряжение на контуре LtCt вектором Ui (см. рис. Ыа).
Ток в индуктивности Li будет изображаться вектором . Этот ток-
при достаточно малых потерях в катушке индуктивности Li отстает"
по фазе от напряжения t/i на 90°. Ток IL наводит в катушке ин-
дуктивности L2 за счет взаимоиндукции электродвижущую силу Е,
которая изображена вектором, опережающим вектор тока IL на/
^0°. Пусть вначале частота подводимого сигнала f равна резонанс-
ной частоте контуров (f=//,1c1=/z,2 с2)> в этом случае эдс Е создает
в контуре L2C2 ток 1, совпадающий по фазе с эдс Е. iB свою оче-
редь, ток 1, протекая по индуктивности Л2, создает на ней падение
напряжения, равное t/2. Это напряжение при достаточно малых по-
терях в катушке индуктивности L2 опережает ток I па 90°. Напря-
жения U' и U" образуются, как суммы вектора .и половины век-
тора U2j причем, как видно из схемы рис. 10, в одной из ф-л (17)
величину U2/2 нужно брать с положительным знаком, а в другой —
с отрицательным.
Рис. 11. Векторные диаграммы работы ЧД с двумя связанными настроен-
ными контурами
бой, так как каждый из них является суммой (см. рис. L16) век-
тора Ui и перпендикулярного к нему вектора U2/2 |(для напряже-
ния U") или —U2[2 (для U'). Это означает, что амплитуды высоко-
частотных напряжений, действующих на диодах ДгиД2, одинаковы,
а выходное напряжение детектора «вых, которое пропорционально
разности U' и U", равно нулю.
Если частота f станет несколько выше резонансных частот кон-
туров '(/>/L2cJ’ то в первом приближении положение и ве-
личина векторов Uit IL и Е останутся такими же, как и при
Ct~fL2 с2  Однако ток I в контуре Ь2С2 изменится по фазе и
по амплитуде (см. рис. Lie). При с сопротивление контура
Ь2С2 току I носит индуктивный характер и ток отстает по фазе на
угол <р от эдс Ё. На такой же угол ф от своего первоначального
положения отклоняются векторы напряжений U2, U2/2 и —U2[2.
Вследствие того что векторы U2f2 и —U2j2 оказываются не пер-
пендикулярны вектору U, длины векторов U" и U' становятся не-
одинаковыми; в данном случае напряжение U" превышает U', и
«вых становится отрицательным.
Аналогично можно показать, что при f<f L Ci =f l2 c2 выходное
напряжение станет положительным. При малых расстройках часто-
ты входного сигнала относительно резонансных частот контуров
21
LiCt и LzCz увеличение расстройки приводит к увеличению абсо-
лютной величины напряжения «вых. При достаточно больших рас-
стройках вследствие уменьшения напряжении на обоих контурах
(за счет удаления от резонансных частот) г^ВЫх падает и в пределе
стремится к нулю.
(В целом характеристика частотного детектора имеет вид, пока-
занный на рис. Иг. Изменяя добротность колебательных контуров
LiCi и L-2.Cz и величину связи между ними, можно в значительной
мере менять форму характеристики мВЫх(7).
(Рисунок 12 иллюстрирует влияние величины связи между кон-
турами LiCi и LzCz на форму частотной характеристики, которое
подобно влиянию расстройки АД характеристики на форму частот-
ного детектора с расстроенными контурами (см. рис. б). При необ-
ходимости полярность выходного напряжения ЧД можно изменять
Рис. 12. Частотная характеристика ЧД с двумя связанными
настроенными контурами при различной величине связи
между ними:
а) К.>Ъ!а; б) к~'61а; в) А«0,86/а; г) Л<0,86/а
на обратную. Для этого можно либо поменять между собой мес-
тами провода, идущие от контура LzCz к диодам Д1 и Дг >(в точ-
ках а' и а" в схеме рис. 106), либо изменить полярность диодов.
На рис. 13 показана разновидность схемы частотного детектора со
связанными контурами. Ее отличие — в использовании емкостной
связи между контурами вместо индуктивной (при помощи Ссв).
Отметим, что широко распространенное мнение о преимуществах
индуктивной связи между контурами верно лишь отчасти. .Важней-
шей операцией при регулировке частотного детектора со связан-
ными настроенными контурами является подбор связи. При индук-
тивной связи ее изменение достигается, как правило, механическим
перемещением одной из катушек, что сложно с точки зрения кон-
структорского решения. В случае же емкостной связи при регули-
ровке в качестве конденсатора Ссв используется подстроечный кон-
денсатор, который после окончания регулировки заменяется на кон-
денсатор постоянной емкости. Тем самым процесс подбора величины
связи упрощается.
22
В то же время, когда речь идет о серийно выпускаемой аппара-
туре, можно так отработать конструкцию каркаса катушек для ча-
стотного детектора с индуктивной связью, чтобы при намотке ка-
тушек требуемый коэффициент связи получался без последующей
подгонки с достаточной точностью. Размещение же катушек на од-
ном каркасе ведет к некоторому сокращению габаритов частотного
детектора.
ДР
Рис. 13. Принципиальная схема ЧД с двумя связанными на-
строенными контурами с емкостной связью
Чтобы использовать в одном частотном детекторе достоинства
емкостной и индуктивной связи, применяют частотные детекторы с
индуктивно-емкостной связью. В этом случае катушки индуктив-
ности размещают на одном каркасе, чем достигается компактность.
Вместе с тем имеется возможность простой регулировки связи кон-
денсатором Ссв. Такой вид связи можно применять при больших
значениях необходимого коэффициента связи между контурами.
Метод расчета
При расчете частотного детектора со связанными конту-
рами обычно полагают, что контуры £iCt и С2С2 имеют одинаковые
эквивалентные параметры: f^Ci ~1ь2С2	Ci = C2 = C; Q3i = Q32=
= Q3)‘ /?э1 =^?Э2 =7?э.
При выполнении этих условий функцию фо (а) для частотного
детектора со связанными контурами (рис. 10) можно выразить [9]
формулой
где а — обобщенная расстройка [ф-лы (7), (8)]; p=AQ3 — параметр
23
связи, зависящий от коэффициента связи контуров k= |Л11 У LiL2 и
эквивалентной добротности Q3-
,На рис. Ь4а приведено семейство функций фо (а) при различных
значениях 0 [приводятся лишь значения функции фо (а), соответ-
ствующие положительным а, так как фо>(—а) =—ф0(а)]. Как видно
из рис. 14а, .можно изменением параметра связи 0 существенно ме-
нять форму характеристики рассматриваемого частотного детекто-
ра. Кроме того, видно, что функция фо(а) при 0^=1 достигает
Рис. 14. Характеристики |<р0(сс)| при различных в (а) и и ВЫХ(Д/)
при различных |3 (б) и зависимость Л'р от параметров частотного де-
тектора (в)
экстремумов (максимума
стотный интервал между
и минимума) в точках а~+0 и что ча-
экстремумами
Уэ
(19)
Для большей наглядности выразим зависимость напряжения де-
тектора как функцию расстройки	(Подставляя :(18), (8) и
(19) в '(4), можно получить [2, 9]:
24 '

_ ткд Л
“,ых( п 2Д/0С 2
2
2A/o
(20)
Кривые Мвых(Д/) для различных 0, построенные в обобщенных
координатах, приведены на рис. 1.46.
Выражение для крутизны характеристики детектора, (представлен-
ное в виде функции от полосы частот 2А/о, можно записать [2] как
з =	-----------(2»
п (2Д/0)2С (t-m/4 + Р2
Анализируя (21), можно заключить, что увеличение параметра
связи 0 при постоянной величине 2Af0 приводит к росту крутизны
характеристики S. При заданном интервале 2А/0 наибольшая кру-
тизна характеристики имеет место при наибольшем 0, т. е. при наи-
больших коэффициенте связи k и добротности Q3. Быстрый рост
крутизны при увеличении '0 происходит, если 0 мало. При боль-
ших 0 рост S !(как функции 0) замедляется. При 0=3,5 величина S
достигает 80% от своего максимального значения:
е	2
макс	л (2А/0)2 С ’
(22)
получающегося при 0->°°, т. е. при отсутствии потерь в контурах.
Выражения (20)—'(22) и кривые рис. 146 показывают, что в ча-
стотном детекторе с двумя связанными настроенными контурами
при заданной величине 2А/0 выгодно с точки зрения обеспечения как
хорошей линейности, так и высокой крутизны частотной характери-
стики выбирать 0=24-3, т. е. так, чтобы эквивалентная добротность
контуров была бы равна
fe~(2+3)2Tk-	(23)
Удобные кривые для выбора параметров ЧД в зависимости от
заданного коэффициента нелинейных искажений Kf, вносимых ча-
стотным детектором, приведены в работе [12]. На рис. 14в дана
зависимость Kf от параметра 0 при различных /:
/ = А/0/Д/д.	(24)
При расчете предпочтение следует отдавать меньшим значениям I,
так как при этом обеспечивается более высокая крутизна характе-
ристики частотного детектора.
Следует отметить, что при одинаковой форме частотной харак-
теристики и одной и той же полосе 2А[о в частотном детекторе со
связанными контурами добротность колебательных контуров обычно
несколько выще, чеэд в частотном детекторе с расстроенными кон-
25
турами. Кроме того, при одинаковом уровне нелинейных искажений
крутизна частотной характеристики частотного детектора с рас-
строенными контурами выше, чем у частотного детектора с наст-
роенными контурами [9].
Если колебательные контуры имеют большую добротность, чем
это требуется согласно (23), то снижение эквивалентной добротно-
сти может быть достигнуто шунтированием контуров резисторами.
Сопротивление резисторов может быть подсчитано по ф-ле (46).
На величины Qai и Qa2 влияют выходное сопротивление ограни-
чителя Ri и входные сопротивления амплитудных детекторов RBi д.
Влияние выходного сопротивления ограничителя Ri учесть прос-
то, так как оно включено параллельно контуру LtCi (см. рис. 10).
Учесть влияние сопротивлений RBz д сложнее. Как было показано
выше, к каждому из амплитудных детекторов приложено напряже-
ние, равное геометрической сумме напряжения на контуре LiCt и
половине напряжения на контуре L2C2 (17). При f=fo эти напря-
жения сдвинуты по фазе на 90° и, следовательно, к каждому детек-
тору приложено напряжение с амплитудой £7 =	+ (£72/2)2 ,
£7t и U2 — амплитуды напряжения соответственно на первом и вто-
ром контурах. При этом каждый амплитудный детектор потребляет
мощность, равную
U2 = ^1	(М*
2  Rbx. д	2/?вх д 2/?вх д
где RBz д — входное сопротивление амплитудного детектора.
В правой части полученного выражения первое слагаемое опре-
деляет высокочастотную мощность, потребляемую амплитудным де-
тектором от контура LiCi, второе слагаемое — высокочастотную
мощность от контура L2C2. Следовательно, определяя эквивалентные
параметры контуров на резонансной частоте и на частотах, близких
к резонансной, можно считать, что параллельно контуру iLiCt, кроме
выходного сопротивления ограничителя Ri, подключен еще шунт,
сопротивление которого
7?ш1 — Rbxr/2 ,	(25)
Так как от контура L2C2 на каждый из амплитудных детекторов
подается напряжение £72/2, то сопротивление, шунтирующее этот
контур, определяется соотношением
R1112 = 27?ВХ Д •	(26)
Эквивалентные схемы для определения Qai и Qb2 приведены на
рис. 15.
В ряде случаев расчет частотного детектора со связанными кон-
турами целесообразно производить, задаваясь не шириной полосы
и не формой характеристики частотного детектора, а эквивалентной
добротностью колебательных контуров. Такой расчет удобен в слу-
чаях, когда либо реализуемая эквивалентная добротность контуров
является низкой, либо мала требуемая рабочая полоса частот, т. е.
когда при заданных 2Л/0, Q3 и fo коэффициент 0, вычисляемый пр
ф-ле (19), получается значительно меньщим единицу.
26
Выражение для крутизны характеристики, представленной в виде
функции от эквивалентной добротности Q3, можно записать [2] как
M2c(i + p2)/4TF
(27)
_ _ ^вхд
а)	S)
Рис. 15. Эквивалентные схемы для определения <?Э1И Qgj
Анализ этого выражения показывает, что для заданной эквива-
лентной добротности Q3 наибольшая крутизна характеристики имеет
место при
Р = р' = ]/ / З— 1 « 0,855,	(28)
т. е. при
& = 0,855/Q3.	(29)
При расчете может оказаться полезным следующее выражение
для крутизны характеристики частотного детектора:
<30)
где р и т] равны:
р 0,855	1234
Т] 0,105 0,142 0,36 0,476 0,536
Примеры расчета
Порядок расчета частотного детектора со связанными
контурами аналогичен порядку расчета частотных детекторов с рас-
строенными контурами. Основное различие заключается в том, что
в рассматриваемом случае при расчете необходимо выбирать опти-
мальный параметр связи р, а в случае частотного детектора с рас-
строенными контурами — оптимальный параметр расстройки cto.
Пример 1. Задано: Д/д=50 кгц-, fo = 6,5 Мгц; Ci = C2 = C =
= 250 пф; h=3 ма; Ri = 30 ком; Ад = 0,95; 7?вхд = 18,2 ком.
Требуется рассчитать параметры частотного детектора, обладаю-
щего наибольшей крутизной характеристики и обеспечивающего при
детектировании сигнала коэффициент нелинейных искажений Kf не
более 0,5%.
По графику рис. 14в выбираем 1^4, (3»2,3, откуда согласно (24)
и (19)
2Д, =2/Д/д = 400 кгц- Q3 = 6—— & 2,3-— = 37,5.
/о /д	Г2Д/0	0,4
Как правило, такое значение эквивалентной добротности может
быть реализовано при использовании колебательных контуров обыч-
ной конструкции.
Крутизну характеристики частотного детектора можно .рассчи-
тать по ф-ле (21):
2 ,
— 3-10~3 -0,95
л
S= -------------------- ----------------------
(0,4-108)2• 250• IO"12	(1 + 2,32) К 4 + 2,32
= 0,0288-10-3 в/гц = 0,0288 в/кгц.
Индуктивность колебательных контуров
1 1
2,33
L=-----------=-------------------------
4л2/2 С 4л2 (6,5-10®)2-250-10—12
= 2,34-10-6 гн = 2,34 мкгн.
Коэффициент связи между контурами
6	2,3
k = ~~ =—— = 0,0613,
<Ээ 37,5
при индуктивной связи между контурами
М = &£ = 0,0613-2,34 = 0,143.
Рассмотрим вопросы реализации найденного значения Qa = 37,5 с
учетом влияния выходного сопротивления ограничителя Ri и вход-
ных сопротивлений амплитудных детекторов 7?вх д. Найдем сум-
марную величину эквивалентных шунтирующих сопротивлений Ri,
Run (2:5) и Rmz (25). Для контура CiCi
1 1
R... v =--------------------------— 103 ом ж 7-103 ом.
Ш1е J 2	12
Ri ГДВхд 30 '18,2
Следовательно, для получения Q;> = 37,5 необходимая собственная
добротность контура LiCt должна согласно (16) составлять
Сола =
2лДС/?Ш]2
____________37,5_______________
_____________37,5___________
2л-6,5-10‘>-250-10~12-7-103
= 78.
28
аналогично для контура
Яш2 Б = 27?вх Д = 2-18,2-103 = 36,4-103 ом,
____________Оэ__________
QqLzCz
2л/0С7?шр,
2л-6,5- 106-250-10—12 36,4-Ю3
Найденные значения собственной добротности контуров достаточ-
но просто реализуются. Если собственная добротность реальных кон-
туров окажется слишком -большой (это может иметь место для
контура L2C2), то ее необходимо будет понизить.
Последнее может быть произведено шунтированием контуров ре-
зисторами, сопротивления которых рассчитываются по ф-ле (16).
Пример 2. Задано: /о=6,5 Мгц; С1=Сг='С=200 пф; It—З Ма;
Q3=30.
Требуется рассчитать параметры частотного детектора со связан-
ными контурами, обладающего наибольшей крутизной характеристи-
ки |(значение 2Af0 и линейность характеристики не задаются).
При заданных условиях частотный детектор со связанными кон-
турами может иметь согласно ,(27) и (28) наибольшую крутизну при
р = У /3-ч1 «0,855:
2-0,855
5 м а кс=	r	 X
л (1 + 0,8552)-У 4 4- 0.8552
X - 310----'°’95'3°2	= 0,0147-10~3 в!гц = 0,0147 в/кгц.
(6,5- 10в)2-200-10—12
При этом
6	0,855	f0	6500
k = — = ------ = 0,0285; 2Д/0 = В — = 0,855------= 185 кгц\
Q3 30	/0 н Q3	30
1 1
L =----------= --------------------------=2,93 мкгн;
4л2 С 4л2 (6,5-106)3-200-IO-6
М = kL = 0,0285 • 2,93 = 0,0835 мкгн.
РЕГУЛИРОВКА ЧАСТОТНЫХ ДЕТЕКТОРОВ
Регулировка частотных детекторов, построенных по схе-
мам рис. 4, 6, 10, 1J3, заключается в настройке контуров LjCi и L2C2
на соответствующие частоты, в подборе добротности контуров, а для
схем рис. 10 и 13 также -и в подборе связи между контурами.
Регулировкой получают от частотного детектора требуемые (рас-
четные) характеристики. Наиболее часто требуется получить линей-
29
Рис. 16. Структурная схема под-
ключения измерительных приборов
к частотному детектору
ййсть в заданной Полосе частот и высокую крутизну характеристи-
ки, а также обеспечить заданное значение частоты настройки /о-
Частотную характеристику необходимо снимать с помощью гене-
ратора стандартных сигналов |(например, ГСС-6) и высокоомного
лампового вольтметра (например,
А4-ЛА2). Предварительно форму
частотной характеристики целесо-
образно оценивать с помощью из-
мерителя частотных характеристик
(например, ИЧХ-1).
Выход генератора стандарт-
ных сигналов (или выход измери-
теля- частотных характеристик)
подключают через разделительный
конденсатор большой емкости
(10-4-100 тыс. пф) ко входу огра-
ничителя—к базе транзистора
или к сетке лампы (в ламповых
схемах). Входное напряжение ограничителя должно в несколько раз
превышать порог ограничения.
Выходное напряжение частотного детектора контролируется с по-
мощью лампового вольтметра постоянного тока или электронно-луче-
вого индикатора измерителя частотных характеристик. Подключение
измерительных приборов показано на рис. 16.
Если частотный детектор смонтирован без ошибок, то при под-
ключении к нему генератора качающейся частоты (ко входу) и
электронно-лучевого индикатора (к выходу) на экране появляется
изображение частотной характеристики. Аналогичную частотную ха-
рактеристику можно получить генератором стандартных сигналов и
ламповым вольтметром.
Регулировку ЧД следует производить после прогрева аппара-
туры.
Регулировка частотного детектора с расстроенными контурами
(рис. 4 и 6) заключается в подборе резонансных частот и доброт-
ности контуров LiCt и L2C2.
Характер изменения характеристики частотного детектора при
изменении расстройки между контурами можно проследить по
рис. 5.
Расширение линейного участка характеристики может быть дос-
тигнуто путем шунтирования контуров резисторами и увеличения
расстройки между контурами. Сужение линейного участка может
быть достигнуто применением контуров с более высокой добротно-
стью и сближением резонансных частот контуров. Следует помнить,
что при сближении резонансных частот контуров повышение кру-
тизны характеристики происходит лишь до тех пор, пока а0^1 j/jF
Дальнейшее уменьшение расстройки приводит к уменьшению кру-
тизны характеристики.
Важно подчеркнуть разницу в воздействии на форму частотной
характеристики изменения расстройки 2А/о и эквивалентной доброт-
ности контуров Q3. Если в нормально настроенном частотном детек-
торе (обладающем частотной характеристикой «0» рис. 17) увели-
чить или уменьшить расстройку 2Af0 между контурами, экстремумы
функции	соответственно несколько разойдутся или сбли-
зятся (кривые 4 и 1 на рис. 17), и характеристика будет иметь вид
30
кривой 4, либо кривой 1. Изменение же добротности Qa при изме-
нении формы характеристики не приводит к .существенному изме-
нению расстояния между экстремумами. Кривая 2 на рис. 17 соот-
ветствует большей добротности, кривая 3— меньшей.
(При регулировке стремятся к симметрии характеристики частот-
ного детектора. Для достижения симметрии следует выбирать кон-
туры с одинаковой добротностью, устанавливать одинаковые емко-
сти и индуктивности контуров, диоды, сопротивления и емкости
нагрузки амплитудных детекторов. При асимметрии параметров
Рис. 17. Влияние добротности контуров и связи ме-
жду контурами на форму частотной характеристики
ЧД с расстроенными контурами
детектора правая и левая ветви характеристики могут сильно разли-
чаться между собой, точка f=/o может оказаться не на середине
рабочего участка характеристики, а экстремумы по абсолютной ве-
личине могут быть весьма неодинаковыми. Если при этом путем
подстройки резонансных частот контуров выровнять абсолютные
величины экстремумов, то нелинейным может становиться рабочий
участок характеристики.
Асимметрия характеристики частотного детектора может быть
вызвана также наличием паразитных связей между контурами.
Уменьшение связей достигается обычным способом [16]. В отдель-
ных случаях включают колебательные контуры LiCi и L2C2 порознь
в коллекторные (анодные) цепи двух одинаковых транзисторов (ра-
диоламп).
В качестве начального шага при наладке частотного детектора
или при настройке частотного детектора, к которому не предъяв-
ляется высоких требований, могут быть применены упрощенные (спо-
собы регулировки. Один из таких способов заключается в следую-
щем.
Выход ГСС обычным образом подключают к выходу частотного
детектора .(рис. 16). Частота генератора устанавливается равной
г 2Д/0	2Д/0
|/о+ —   или /о—  “ . Высокоомный вольтметр постоянного то-
31
<ка подключают параллельно .резистору /?нг i(om. .рис. 4) и настраи-
вают контур L2C2 по .максимуму показаний вольтметра (при регу-
лировке схемы рис. 4а вольтметр к схеме подключают через вспо-
могательный дроссель с индуктивностью LBcn^ (54-10)£др2). Далее
вольтметр подключают к выходу частотного детектора и, установив
частоту генератора равной fo, настраивают L1C1 по нулевому пока-
занию вольтметра.
Регулировка'частотного детектора с двумя связанными настроен-
ными контурами осуществляется путем подстройки колебательных
контуров LxCt и L2C2 (см. рис. 40 и 13), а также подбора вели-
чины связи между ними и эквивалентных добротностей контура.
Регулировку детектора удобно начинать с настройки колебатель-
ных контуров LtCi и L2C2 на частоту fo.
характеристики
.Влияние расстройки каждого из этих контуров на .форму частот-
ной характеристики детектора проявляется по-разному. Выше было
показано, что выходное напряжение становится равным нулю при
одинаковых амплитудах высокочастотных напряжений на диодах
Д1 и Д2, а такое положение достигается при частоте входного сиг-
нала, совпадающей с резонансной частотой контура Ь2С2. Таким
образом, при расстройке контура L2C2 изменяется частота настройки
детектора, меняется также и величина экстремумов (минимума и
максимума) кривой иВыД{) (исходный вид которой представлен
кривой 1 на рис. 18); положение экстремумов па оси частот при
этом изменяется незначительно. Влияние расстройки контура Ь2С2
на форму частотной характеристики иллюстрируется рис. 18а. При
уменьшении f^понижается также частота /о (кривая 2 на рис.
17а). Одновременно уменьшается абсолютная величина нижнего по
частоте экстремума и повышается абсолютная величина второго,
верхнего по частоте экстремума. Аналогичные явления происходят
при увеличении f/,
Иная картина наблюдается при расстройке контура L1C1 (см.
рис. 186). В первом приближении можно считать, что при расстрой-
ке контура LfCi резонансная частота ft ct> а следовательно, и ча-
стота настройки ,fo не изменяются. Однако при	нижний по
частоте экстремум кривой НвыхГ/) по абсолютной величине уведл-
32
ййвается, а верхний экстремум этой кривой уменьшается (оМ. кри-
вую 4 на рис. 186). Так как в этом случае напряжение на контуре
LiCi при fc<fo больше, чем при fc>ifo, оба экстремума несколько
смещаются по частоте вниз. Наоборот, если fс то по абсо-
лютной величине нижний по частоте экстремум кривой пВых(7)
уменьшается, а верхний увеличивается и оба экстремума смеща-
ются iBiBepx по оси частот '(кривая 5).
Таким 'Образом, перестройка контура LjCi -влияет на положение
и абсолютную величину экстремумов кривой иВых([) и сравнитель-
но мало смещает частоту настройки fo-
При очень сильных расстройках контура LiCi относительно ча-
стоты fL2ct частота настройки fo продолжает -оставаться в районе
резонансной частоты контура Ь2С2, но -оба экстремума существенно
уменьшаются по абсолютной величине.
Форму частотной характеристики частотного детектора с двумя
связанными настроенными контурами -можно изменять, регулируя
параметр связи Р, т. е. коэффициент связи между контурами и экви-
валентную добротность контуров. Практически при регулировке, на-
строив контур LiCi и L2C2 на частоту f0, снимают частотную харак-
теристику uBUx(f) и оценивают степень -ее соответствия желаемой
форме, после чего в случае необходимости изменяют связь между
контурами -или эквивалентную добротность контуров.
Пусть требуется получить частотную характеристику, линейную
в заданной полосе частот и имеющую наибольшую крутизну. В этом
случае, настроив оба контура на частоту fOj подбирают коэффициент
связи до получения наибольшего отношения ширины достаточно ли-
нейного рабочего участка 2Д/раб к ширине полосы частот 2&f0 меж-
ду экстремумами кривой uBBix(f). Оптимальным -можно считать та-
кой коэффициент связи (при Р~3), при уменьшении которого ча-
стотная характеристика становится подобной кривым 1 или 3 на
рис. 17, а при увеличении — подобной кривым 2 или 4 на том же
рисунке (см. также кривые соответственно при Р=С2 и при 0^4 на
рис. 14а и б). При (3ж3, как следует из рис. -14а и б, отношение
2Afpa6/2Af0 достигает величины 0,754-0,8. Если при (3~3 оказы-
вается, что величина 2А/раб меньше заданной, то следует, шунти-
руя контуры Л1С1 и L2C2 резисторами, снизить их эквивалентную
добротность, после чего снова подобрать о,писанным выше способом
величину коэффициента связи между контурами. В тех -случаях,
когда при Р^З 2А/Раб оказывается шире, чем требуется, с целью
повышения крутизны характеристики целесообразно увеличить экви-
валентную добротность колебательных контуров за счет увеличения
или изъятия шунтирующих резисторов (если они имеются) либо
за счет применения контуров с меньшими потерями. Если повыше-
ние эквивалентной добротности контуров невозможно, то повышение
крутизны характеристики может быть также достигнуто подбором
коэффициента связи. Следует помнить, что устанавливать величину
коэффициента связи меньшей 6=0,855/Q3 -нецелесообразно, так как
такое понижение величины коэффициента связи приводит к умень-
шению крутизны характеристики.
Аналогичным же образом производят регулировку, если требует-
ся получить частотную характеристику, удовлетворяющую каким-
либо другим требованиям. Например, в случае, если необходимо
обеспечить наибольшую крутизну характеристики и линейность ха-
рактеристики не имеет существенного значения (такое положение
33
может быть, например, если частотный детектор предназначается
для работы в некоторых системах .индикации настройки), то, ис-
пользуя колебательные контуры с максимально высокой добротно-
стью, регулировку осуществляют только лишь настройкой контуров
на частоту f0 и выбором такого коэффициента связи между конту-
рами (Z? ~0,855/Q3), при котором обеспечивается максимальная кру-
тизна характеристики.
На начальном этапе наладки частотного детектора для регули-
ровки могут быть применены упрощенные способы. Один из таких
способов [8], [10], [11] заключается в следующем. Выход ГСС под-
ключают ко входу ограничителя, как показано на рис. 4.6. Частота
ГСС устанавливается равной /о- Высокоомный вольтметр постоян-
ного тока подключают параллельно сопротивлению 7?нг (рис. 10).
По максимуму показаний вольтметра настраивают контур LiCi. Да-
лее вольтметр подключают к выходу детектора и настраивают кон-
тур L2C2 по нулевому показанию вольтметра. Подобный способ ре-
гулировки может применяться и как основной, в тех случаях, когда
к параметрам частотного детектора не предъявляется высоких тре-
бований.
Отрегулированный частотный детектор обычно достаточно хо-
рошо сохраняет линейность и крутизну частотной характеристики
при изменении температуры окружающей среды.
Специальные меры по температурной стабилизации необходимо
применять, как правило, лишь в тех случаях, когда частотный де-
тектор используется в индикаторе настройки или в системе АПЧ.
При этом в основном преследуется цель стабилизации частоты на-
стройки /о-
В отличие от частотного детектора с расстроенными контурами,
в частотном детекторе со связанными контурами частота настрой-
ки fo в основном зависит от параметров контура L2C2. Таким обра-
зом, стабилизация частоты настройки fo может быть достигнута вы-
бором соответствующих температурных коэффициентов элемента L2
и С2 второго колебательного контура. В этом состоит некоторое
преимущество последнего детектора по сравнению с частотным де-
тектором с расстроенными контурами, в котором необходима ста-
билизация настройки двух контуров.
АМПЛИТУДНЫЕ ОГРАНИЧИТЕЛИ
Амплитудный ограничитель приемника ЧМ сигналов
предназначен для уничтожения паразитной амплитудной модуляции
сигнала.
При изменениях амплитуды напряжения на входе ограничителя
его выходное напряжение остается практически синусоидальным1).
Изменяется лишь форма огибающей амплитуд. Качество работы
ограничителя, главным образом, определяется его способностью под-
держивать постоянство выходного напряжения при изменениях ам-
плитуды входного сигнала. Эта способность ограничителя оцени-
вается по его амплитудной характеристике.
4) Этим амплитудные ограничители отличаются от ограничителей
мгновенных значений, форма напряжения на выходе которых отли-
чается от формы входного напряжения.
34
Идеальная амплитудная характеристика ограничителя приведе-
на на рис. 19а. При такой характеристике .выходное напряжение
ограничителя не зависит от уровня входного сигнала, если ампли-
туда входного сигнала превосходит некоторое пороговое значение
Упор или, иначе говоря, превосходит так называемый порог огра-
ничения.
Вид идеальной амплитудной характеристики при входных сигна-
лах, не достигающих порога ограничения, не имеет принципиаль-
ного значения. На рис. 19а участок амплитудной характеристики
при малых сигналах на входе ограничителя условно показан линей-
ным. Общее усиление предшествующих ограничителю каскадов
радиоприемника выбирают таким, чтобы при самых слабых сигна-
лах, которые еще должны приниматься радиоприемником, напряже-
ние на входе ограничителя превышало пороговое значение в нес-
колько раз.
Рис. 19. Идеальная (а) и реальная (б) амплитудные харак-
теристики ограничителя амплитуды

Реальные устройства не обеспечивают строго постоянства вы-
ходного напряжения и, следовательно, не обеспечивают полного по-
давления амплитудной модуляции входного сигнала. Пример ампли-
тудной характеристики реального ограничителя показан на рис. 196.
Качество работы реального ограничителя можно оценивать отно-
шением коэффициента амплитудной модуляции выходного сигнала
к коэффициенту амплитудной модуляции входного сигнала ограни-
чителя. Чем меньше это отношение, тем лучше работает ограничи-
тель амплитуд. При идеальном ограничении это отношение равно
нулю. Если один каскад реального амплитудного ограничителя не
обеспечивает требуемого подавления амплитудной модуляции, то
применяют два каскада, включенных друг за другом.
Для ограничения могут использоваться различные нелинейные
элементы: в частности, полупроводниковые приборы и электронные
лампы (диоды, триоды, пентоды) и др. Ниже кратко описываются
наиболее распространенные виды ограничителей.
.Весьма распространенная схема ограничителя на транзисторе
приведена на рис. 20а. От обычного усилителя этот ограничитель
отличается пониженным коллекторным напряжением. Принцип дей-
ствия такого ограничителя амплитуды поясняется с помощью рис.
206, где изображены коллекторные характеристики транзистора.
При несущественных допущениях работу этого ограничителя можно
описать следующим образом. Если постоянная составляющая тока
коллектора транзистора проходит по резистору с сопротивлением
Кф, то рабочая точка транзистора может находиться по прямой /
(рис. 206), соединяющей точку — Ек (напряжение источника пита-
35
ния) на оси —вкэ с точкой £к//?ф на оси iK. Иначе говоря, при со*
ответствующем выборе масштаба по оси гк прямая 1 должна про-
ходить через точку Ек под углом ai = arc .ctg /?ф. Положение рабочей
точки на прямой 1 определяется выборам тока покоя базы /бо и.
осуществляется регулировкой сопротивлений резисторов Л' и Л"..
Рис. 20. Электрическая схема амплитудного ограничителя на одном транзи-
сторе (а) и выбор параметров ограничителя амплитуды (б)
Допустим, что ток базы выбран равным /оз (рис. 206) и вследствие
этого рабочая точка находится на пересечении прямой 1 с харак-
теристикой —1К = Д(—£кэ) при t6o = t63. Если теперь на вход огра-
ничителя подать переменное напряжение с частотой f0, то зависи-
мость между мгновенными значениями тока коллектора —iK и на-
пряжения <?к.э будет определяться прямой 2, проходящей через ра-
бочую точку под углом a2 = arctg/?э, где 7?э — эквивалентное резо-
Рис. 21. Схема амплитудного огра-
ничителя на двойном триоде
лектора транзистора такого
и амплитуда его первой гармоники
нансное сопротивление контура
LC, определенное с учетом
всех вносимых в контур по-
терь. Нетрудно сделать вывод,
что при больших входных сиг-
налах такой каскад обеспечи-
вает двустороннее ограничение
переменного коллекторного то-
ка, изменяющегося с частотой
сигнала. Ограничение происхо-
дит, с одной стороны, за счет
перехода в область насыще-
ния, с другой стороны — за
счет отсечки коллекторного то-
ка. Форма и размах тока кол-
ограничителя, а следовательно,
/1 мало зависят от амплитуды
входного сигнала. Поэтому и амплитуда выходного напряжения,
равная произведению ЕЛэ, мало зависит от амплитуды входного
сигнала. Несмотря на несинусоидальность тока коллектора, выход-
ное напряжение ограничителя практически синусоидально вследст-
вие резонансных свойств контура.
'Схема двухлампового ограничителя с катодной связью, обычно
выполняемого .с двойным триодом или двойным пентодом, показана
на рис. 21. Входное напряжение подводится к сетке левого на схеме
36
триода. На сетку второго триода напряжение подается с резисто-
ра /?2. Пусть на входе действует отрицательное напряжение доста-
точно большой величины, так что левый триод закрыт. Тогда на-
пряжение на резисторе /?2 не будет зависеть от величины входного
напряжения. Следовательно, в этом случае от входного напряже-
ния не будет зависеть и ток правого триода, который при этом
максимален. Этот ток при известной величине /?2 можно определить
по статическим характеристикам правого триода. Если уменьшить
запирающее напряжение на входе ограничителя, то левый триод
откроется и величина напряжения на резисторе увеличится. Это
приведет к уменьшению тока правого триода. При достаточно боль-
ших положительных напряжениях на входе ограничителя правый
триод закроется и его ток, протекающий через колебательный кон-
тур, станет равным нулю. Рассмотренная схема дает двустороннее
ограничение переменной составляющей тока второго (правого на
схеме) триода, причем с каждой стороны ограничение происходит за
счет запирания одного из триодов. Как и в рассмотренном выше
ограничителе, амплитуда 1-й гармоники тока второго триода при
больших входных сигналах почти не завист от Uax, поэтому также
и Увых мало зависит от Такой ограничитель обеспечивает
подавление амплитудной модуляции в 50—100 раз, что значительно
лучше, чем в ограничителях, выполненных по схеме рис. 20.
Ограничитель, аналогичный рассмотренному выше, может быть
выполнен также и на транзисторах.
Представляет интерес и схема шунтирующего диодного ограни-
чителя (рис. 22а). Как следует из рисунка, ограничитель представ-
ляет собой усилительный каскад с резонансным контуром, парал-
лельно которому подключен запертый напряжением Е3 диод. Прин-
цип действия этого ограничителя достаточно прост. Если амплитуда
напряжения на контуре не превышает напряжения задержки Е3, то
диод закрыт и угол отсечки *) тока диода равен нулю, поэтому
входное сопротивление диода весьма велико и наличие диода почти
не оказывает влияния на работу усилительного каскада. Если ам-
плитуда напряжения на контуре превысит Е3, то через диод будут
проходить синусоидальные импульсы тока (см. рис. 226). В резуль-
тате диод будет шунтировать контур и усиление каскада умень-
шится.
Дальнейшее возрастание амплитуды напряжения на колебатель-
ном контуре приводит к все большему возрастанию угла отсечки 0.
Анализ ([1], [7] и др.) показывает, что возрастание угла отсечки 0
тока диода означает резкое уменьшение входного сопротивления
диода переменному току. Поэтому при возрастании напряжения на
контуре LiCi происходит падение входного сопротивления диода Д.
шунтирующего этот контур. В результате увеличения шунтирующе-
го действия диода усиление каскада падает. Зависимость ампли-
туды выходного напряжения рассматриваемого ограничителя от ам-
плитуды напряжения на его входе показана на рис. 22в. При
иВх<.иъх мин амплитуда £7BI,ix не превышает Ел, поэтому коэффи-
циент усиления каскада постоянен и характеристика линейна.
‘) Угол отсечки 0 тока диода определяется половиной той части
периода, в течение которой диод открыв, Например, если диод от-
крыт 1/4 часть периода, то угол отсечки равен 45°.
37
При ивх>ивхмин t/вых превышает Е3, коэффициент усиления
каскада падает с ростом t/BX и характеристика становится нели-
нейной. Принципиальной особенностью шунтирующего диодного ог-
раничителя является то, что его выходное напряжение всегда не-
сколько возрастает с ростом входного, т. е. этот ограничитель не
^вых
Рис. 22. Электрическая схема шунти-
рующего диодного ограничителя (а) и
работа диода с отсечкой (б). Выбор
рабочей точки (в)
может полностью устранить паразитную амплитудную модуляцию
сигнала.
Для того чтобы подавление амплитудной модуляции было эффек-
тивным не только при увеличении, но и при уменьшении t/BX, но-
минальное значение амплитуды входного сигнала ограничителя t/BXo
выбирают в 84-10 раз большим по сравнению с [/вх мин (рис. 22s).
38
При этом рост и убывание входного напряжения не сопровождает1
ся значительными изменениями .выходного напряжения.
Обязательным условием нормальной работы ограничителя яв-
ляется изменение угла отсечки тока диода при изменении амплиту-
ды подводимого к нему напряжения. Если же угол отсечки не бу-
дет изменяться, то не будет и ограничения. Так, например, если в
Рис. 23. Вариант шунтирующего диодного огра-
ничителя:
а) эквивалентная схема; б) работа нелинейного
полупроводникового элемента
Рис. 24. Схема двусторонне-
го шунтирующего диодного
ограничителя
схеме рис. 22а установить Е3=0 при наличии диода .с вольтампер-
ной .характеристикой, показанной на рис. 226, то угол отсечки диода
не будет зависеть от напряжения на контуре и эффект ограниче-
ния не будет достигнут.
Существуют, однако, диоды, при при-
менении которых эффект ограничения
получается и без отрицательного смеще-
ния. Эти диоды должны иметь вольт-
амперную характеристику i(u), пример-
ный вид которой показан на рис. 23а.
Подобными вольтамперными характери-
стиками обладают, в частности, стаби-
литроны. При использовании таких дио-
дов их можно подключать непосредст-
венно к колебательному контуру
(рис. 236). Для улучшения характеристики ограничения к контуру
LiCi можно подключить два диода. Принцип подключения показан
на рис. 24.
ДРОБНЫЕ ЧАСТОТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ
Принцип работы
В настоящее время во многих выпускаемых промыш-
ленностью радиовещательных приемниках с укв диапазоном и в
телевизорах для детектирования ЧМ колебаний используется дроб-
ный частотный детектор. В отличие от описанных частотных детек-
торов, этот детектор почти нечувствителен к амплитудной модуля-
ции, благодаря чему отпадает необходимость в амплитудном огра-
ничителе [13]. Применение дробного детектора часто позволяет ис-
ключить один усилительный каскад из радиоприемника, что приво-
дит к упрощению и повышению устойчивости работы последнего.
Схема дробного частотного детектора показана на рис. 25. Она
отличается от схемы приведенной на рис. 10, главным образом, спо-
39
собоМ нключенйя ДйоДой и нагрузки. Переменные напряжения U'
и U", подводимые к диодам и Д2, так же, как в детекторе со
связанными контурами, на рис. 10 представляют собой суммы двух
напряжений: одно из них — это напряжение на катушке связи L3,
другое—напряжение между средней точкой катушки L2 и одним
из ее концов. Рассмотренные векторные диаграммы (см. рис. И)
оказываются справедливыми и для дробного детектора. Разница
Я
между векторными диаграммами заключается в том, что вместо на-
пряжения ui выступает ЭДС . Однако фаза ЭДС Е Ls такая же,
как и напряжения и.\. Поэтому векторные диаграммы рис. 11 полно-
стью (если не считать указанной замены напряжения и2 ЭДС EL
что в данном случае несущественно) пригодны для анализа процес-
сов в дробном частотном детекторе.
Рис. 25.
Принципиальная
схема дробного частотного детектора
В отличие от схемы рис. 10, в схеме рис. 25 полярность вклю-
чения одного из диодов Д1 и Д2, к которым подводятся напряже-
ния U' и U", изменена на обратную, а сумма выпрямленных на-
пряжений ui и ин подводится к конденсатору Со. Емкость кон-
денсатора Со выбирается достаточно большой, чтобы напряжение но
на конденсаторе Со не успевало реагировать на те изменения ам-
плитуды напряжений U' и U", которые происходят со звуковыми и
более высокими частотами.
Ввиду указанной выше особенности включения диодов Д1 и Д2
одно из напряжений ui и иц на конденсаторах С1 и СВ * * 11 (в точ-
ках а и с) по отношению к точке з имеет положительную поляр-
ность (напряжение щ на схеме рис. 25), а другое — отрицатель-
ную (напряжение ни на той же схеме).
Рассмотрим процесс детектирования ЧМ сигнала.
Выходное напряжение детектора, схема которого изображена на
рис. 25, снимается со средней точки (точка в) делителя напряже-
ния, состоящего из двух резисторов R1 и R11 с одинаковым сопро-
тивлением. Как легко понять из рис. 25, напряжение между точками
виз равно (с учетом полярности напряжений ui, и иц и z/0) раз-
ности между напряжением на конденсаторе С1 и половиной напря-
жения «о на конденсаторе Со: «вых =	—«(/2,
40
причем, как видно из схемы рис. 25, u0 = Uj -\~uJh
При поступлении Ч.М колебаний напряжения U' ,и U", подводи-
мые к диодам Ду и Д2, начинают изменяться аналогично тому, как
это происходило в частотном детекторе рис. 10 (см. векторные диа-
граммы на рис. 11). Соответственно изменяются выходные напря-
жения ui и ин диодных детекторов. При этом особенностью дроб-
ного детектора является то, что изменение частоты входного сиг-
нала, происходящее при частотной модуляции, приводит к изме-
нению отношения амплитуд напряжений Ui и Un при сохранении
их суммы практически постоянной. Постоянство суммы указанных
напряжений обусловлено двумя причинами.
Во-первых, при частотной модуляции сигнала изменения ампли-
туд напряжений U' и U" происходят в противофазе, т. е. при уве-
личении U' уменьшается U" и наоборот. За счет этого сумма на-
пряжений ui и ин изменяется меньше, чем каждое из них.
Во-вторых, что более важно, сумма напряжений ui и ип под-
водится к конденсатору Со, имеющему большую емкость, и поэтому
не может изменяться со скоростями изменения модулирующего на-
пряжения при передаче звуковых колебаний (более подробно роль
конденсатора Со будет обсуждена ниже).
Выходное напряжение дробного детектора можно представить и
следующем виде:
«/	«о ui !“п — 1 ио
Тот факт, что выходное напряжение рассматриваемого детекто-
ра зависит от величины дроби иДип, определил его название. В ли-
тературе, помимо термина «дробный детектор», часто употребляют
термин «детектор отношений».
При правильной настройке дробного детектора его выходное на-
пряжение Мвых достаточно хорошо повторяет форму модулирующе-
го напряжения.
Рассмотрим другие особенности работы дробного детектора,,
влияющие на форму его характеристики.
Отметим, что постоянные составляющие токов диодов Ду и Д>
текут по одной и той же цепи, содержащей оба диода, резисторы
R1, R11 и катушку индуктивности L2 (для сравнения напомним,
что в схеме рис. 1Э постоянные составляющие токов диодов прохо-
дят по разным цепям). Таким образом, в отличие от детектора
рис. 10, в дробном детекторе постоянные составляющие токов обоих
диодов всегда равны между собой.
В частотном детекторе рис. 10 диодные детекторы работают не-
зависимо друг от друга, в частности, угол отсечки тока каждого
диода независим от работы другого диода и определяется, главным
образом, сопротивлением нагрузки. В дробном детекторе вследствие
того, что постоянные составляющие токов обоих диодов Ду и Дг
обязательно устанавливаются одинаковыми, работа диодов является
взаимосвязанной, в частности, взаимосвязанным является установ-
ление углов отсечки токов диодов Ду и До.
Последнее обстоятельство весьма важно, так как величина углов-
отсечки определяет входное сопротивление диодов и, следовательно,
их шунтирующее действие на колебательные контуры. Зависимость
входного сопротивления и шунтирующего действия диодов от угла
4L
отсечки рассмотрена при описании работы шунтирующего диодного
ограничителя (схемы дис. 22—£4): с уменьшением угла отсечки 0
входное сопротивление диода увеличивается, а с увеличением —
уменьшается.
Если на вход дробного детектора поступает колебание с часто-
той, равной резонансным частотам контуров ЬДД и L2C2, т. е.
f = fo, то переменные напряжения на диодах равны между собой
(U'=U"). При этом вследствие равенства постоянных составляющих
токов диодов и Дг углы отсечки также равны между собой
(0i = 02) и коэффициенты передачи диодных детекторов одинаковы.
В тех же случаях, когда /=#/о и, следовательно, U'=£U", ука-
занное состояние нарушается. Так, при U'~>U" установление оди-
наковых постоянных составляющих диодных токов приводит к тому,
что угол отсечки тока диода Д\ становится меньше угла отсечки
тока диода Д2, т. е. 0i<02. Наоборот, если	то 0i>02.
Таким образом, в дробном детекторе при отклонении частоты
сигнала от fo для каждого диодного детектора Д1 и Д2 устанав-
ливаются свои углы отсечки, а следовательно, и свои входные со-
противления и коэффициенты передачи Лд. В результате зависи-
мость uBbix(7J дробного детектора отличается от характеристики
частотного детектора со связанными контурами, схема которого по-
казана на рис. 10.
Рассмотрим теперь принцип подавления амплитудной модуляции
сигнала, осуществляемого в дробном детекторе. Как уже говорилось
выше, при достаточно большой емкости Со дробный детектор почти
не реагирует на амплитудную модуляцию, если модулирующие ча-
стоты находятся в спектре звуковых частот.
При быстром увеличении уровня сигнала происходит увеличение
напряжений U' и U". Однако эти напряжения увеличиваются в мень-
шей степени, нежели напряжение сигнала, так как при этом про-
является ограничительное (шунтирующее) действие диодов дроб-
ного детектора. Напряжение на конденсаторе Со не успевает воз-
растать вслед за огибающей входного сигнала, и поэтому оно играет
роль .постоянного смещения на диодах Д[ и Д2. Следовательно, при
быстром увеличении амплитуды входного сигнала увеличивается
угол отсечки 0 и падает входное сопротивление диодов. В резуль-
тате так же, как в ограничителе с шунтирующим диодом, повы-
шается шунтирующее действие диодов, что стабилизирует выходное
напряжение. В результате дробный детектор на быстрые увеличе-
ния входного сигнала реагирует слабо.
При соответствующем выборе параметров дробный детектор мо-
жет не реагировать также и на быстрые уменьшения уровня вход-
ного сигнала. В этом случае уменьшение напряжений U' и U" на
диодах Дх и Д2 приводит к уменьшению углов отсечки токов дио-
дов. Вследствие уменьшения углов отсечки снижается шунтирую-
щее действие диодных детекторов и поэтому напряжения U' и U"
уменьшаются в меньшей степени, нежели входной сигнал. Этот
процесс может продолжаться лишь до тех пор, пока амплитуды
переменных напряжений на диодах остаются больше напряжений
смещения на них, т. е. пока углы отсечки токов в обоих диодах
больше нуля. При дальнейшем снижении уровня входного сигнала
наступают моменты, когда диоды схемы перестают открываться
напряжениями Ur и U", в результате чего дробный детектор начи-
нает искажать сигнал. Для того чтобы исключить подобные иска-
42
жения сигнала, необходимо достаточно сильное шунтирующее дей-
ствие диодных цепей на колебательные .контуры в отсутствии ам-
плитудной модуляции сигнала. Это достигается использованием
контуров с высокой добротностью и малых нагрузочных сопротив-
лений в диодных детекторах (порядка 5—>10 ком). Для хорошего
подавления амплитудной модуляции и малых нелинейных искаже-
ний добротность ненагруженных контуров должна быть, по край-
ней мере, в 2—4 раза выше, чем нагруженных ([5, 9, 13, 14]).
Анализ показывает, что в схеме рис. 25 при быстром возрастании
уровня входного сигнала может происходить некоторое снижение
выходного напряжения [9, 13]. Для устранения этого нежелатель-
ного эффекта последовательно с диодами Д1 и Д2 включают рези-
сторы ri и г2, сопротивление которых подбирают при регулировке.
Роль rt и г2 заключается в некоторой стабилизации входных
сопротивлений диодных детекторов.
Сопротивления эти обычно достаточно малы по сравнению с со-
противлениями резисторов R1 и R11 и при выборе параметров дроб-
ного детектора их можно не учитывать. Рассмотрим кратко основ-
ные особенности радиоприемников, использующих дробный детектор.
Применение в приемнике дробного детектора обычно позволяет
сэкономить один каскад усиления колебаний .промежуточной часто-
ты, уменьшить усиление трактов промежуточной и высокой частоты
и повысить их устойчивость. От дробного частотного детектора
•можно получить регулирующее напряжение для системы автомати-
ческой регулировки усиления (АРУ). Напряжение АРУ снимают
с резисторов R1 или R11 схемы рис. 25. Для повышения напряже-
ния АРУ используют так называемые несбалансированные (или не-
симметричные) дробные детекторы, в которых вырабатываемое для
АРУ напряжение вдвое больше, чем в обычном дробном детекторе.
‘Схема несбалансированного детектора приведена на рис. 26.
В приемниках с частотной автоподстройкой применение дробного
детектора специально для АПЧ нецелесообразно [4]. Опраничивать
сигнал в данном случае не требуется и применение дробного детек-
43
тора может быть оправдано лишь в тех случаях, .когда он исполь-
зуется не только для автоподстройки, но и для детектирования
в основном тракте. При использовании дробного детектора в си-
стеме частотной автоподстройки отрицательным фактором может
явиться сравнительно низкая стабильность частоты настройки. Осо-
бенно нежелательно в системах частотной автоподстройки приме-
нять несбалансированные дробные детекторы, в которых значение;
частоты настройки может существенно меняться с уровнем сигнала.
Выбор параметров
Получение формул в общем виде, описывающих процес-
сы в дробном детекторе, представляет сложную задачу. Приводи-
мые в литературе примеры расчета довольно громоздки и не всегда
обеспечивают хорошую точность результатов. Ниже высказываются
соображения, на основе которых обычно выбирают параметры дроб-
ного детектора ([5], [8], [11]).
Выбор параметров дробного детектора осуществляется, исходя из
необходимости обеспечения хорошей линейности характеристики в
заданной полосе частот и высокой крутизны, а также достаточно
эффективного подавления .амплитудной модуляции.
Для обеспечения высокой крутизны характеристики отношение
L/C в контурах дробного детектора следует выбирать по возмож-
ности большим. Ограничивающим фактором является необходи-
мость обеспечения достаточной стабильности настройки колебатель-
ных контуров при всегда имеющих место изменениях емкостей мон-
тажа и транзисторов во времени, а также при смене транзисторов,
или ламп и устойчивости усиления. Нарушения устойчивости осо-
бенно опасны при быстрых уменьшениях уровня входного сигнала,
когда контур ЧД менее всего шунтирован и усиление возрастает.
Емкости в контурах обычно выбирают не меньше 20—30 пф, в осо-
бенности в контуре Ь2С2.
Конструктивную добротность контура Ь2С2 принимают равной
504-70 для частот порядка 4 Мгц и 754-120 — для частот порядка
10 Мгц. Добротность контура L1C1 обычно выбирают в 2—4 раза
ниже добротности контура L2C2. Наилучшее подавление амплитуд-
ной модуляции получается при связи между контурами L1C1 и
L2C2, равной половине критической (Р = 0,5), и при (и2/2)/и3=0,64-0,8,
где и3 — переменное напряжение на катушке L3. Постоянная вре-
мени C0(RI +J?7Д обычно выбирается в пределах (0,14-0,5) сек.
Конденсаторы С1 и С11 не должны представлять большого сопро-
тивления токам высокой (промежуточной) частоты. Обычно
С1 = С17 =.(2004-400) пф.
Сопротивления резисторов /д и г2 подбираются экспериментально
и могут быть от нескольких сот ом до единиц килоом.
Регулировка
Регулировка дробного детектора, построенного по схе-
ме рис. 25, заключается в настройке контуров L1C1 и L2C2 на ча-
стоту fo, подборе связи между ними и между катушками Lt и L3;
в отдельных случаях, кроме того, конструктивно подбирают доб-
ротность контуров и сопротивлений резисторов, включаемых после-
довательно с диодами Д1 и Д2.
44
Регулировку производят с помощью тех же приборов (рис. 16),
которые используются для регулировки частотного детектора со свя-
занными контурами. По сравнению с последним регулировка дроб-
ного детектора сложнее и критичней.
Ниже описывается упрощенный способ регулировки дробного
детектора {8], ['10], [1'1], [14].
Ко входу усилительного элемента, т. е. к базе транзистора или
к сетке лампы, через конденсатор 104-100 тыс. пф подключают ге-
нератор стандартных сигналов, частота которого устанавливается
равной заданной частоте настройки дробного детектора.
Проверяют симметрию катушки Ь2, для чего цепь катушки L3
обрывают. Напряжения на обеих половинах катушки L2, измерен-
ные с помощью высокоомного вольтметра переменного тока, должны
быть равны. Симметричность половинок катушки L2 обычно дости-
гается за счет двухзаходной намотки и последующего изменения
числа витков одной из половинок обмотки в случае необходимости.
Иными словами, при изготовлении катушка L2 наматывается в два
.провода, после чего начало одной обмотки соединяется с концом
другой. Точка соединения проводов является серединой катушки L2,
а оставшиеся свободными концы обмотки — началом и концом L2.
Производится настройка контуров. Высокоомный вольтметр посто-
янного тока подключают к точкам а—з. Настройкой контура LiCi
добиваются максимума показаний вольтметра. Далее вольтметр
подключают к выходу дробного детектора и настраивают контур
L2C2 по нулевому показанию вольтметра. Если контур L2C2 настроен
правильно, то при расстройке частоты генератора стандартных сиг-
налов на выходе детектора должно появляться напряжение, кото-
рое при противоположных по знаку расстройках должно иметь про-
тивоположную полярность.
Подбирают величину связи Mi между контурами. При отклю-
ченной катушке L3 параллельно контуру ZiCi через емкость 2—Зпф
подключают высокочастотный ламповый вольтметр. Связь между
контурами LiiCi и L2C2 подбирают такой величины, чтобы отноше-
ние напряжений на контуре LiCi при расстроенном и при настроен-
ном контурах L2C2 было равно 0,75—0,8. Расстройка контура L2C2
осуществляется путем подключения к нему конденсатора емкостью
100—1150 пф. После подбора связи контуры подстраивают.
Далее подбирают величину отношения напряжения — и2 к на-
пряжению и3. Для этого высокоомным вольтметром постоянного
тока измеряется напряжение на сопротивлении R1 при настроенном
и расстроенном контурах L2C2 и при поддержании постоянства на-
пряжения на контуре LtCt. Если отношение этих напряжений ока-
жется больше 1,Й2, то следует уменьшить число витков катушки L3
или взаимоиндуктивность М2, если меньше 1,18, то увеличить.
'Снимают статическую частотную характеристику детектора. Она
должна быть симметрична относительно fo и линейна в заданной
полосе частот (для вещательных радиоприемников в пределах
754-100 кгц).
Для симметрирования и повышения линейности можно произ-
вести подбор величин емкостей С1 и С11, сопротивлений R1 и R11
ж (величины связи между контурами LiCi и L2C2.
45
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
f — частота входного сигнала
/о — частота настройки ЧД
fbc—резонансная частота контура ЬС
fm—значение частоты f, при которой частотная характеристика
.имеет максимум или минимум
Д/=/—fo — расстройка между частотами f и fo
2kfm—\fLiC—Zl2c2I—взаимная расстройка контуров LlCl и L2C2
2Afo—полоса пропускания ЧД
ЗЛ/раб—ширина рабочего участка (достаточно линейного) частот-
ной характеристики ЧД
Д/д — девиация частоты принимаемого сигнала
а —обобщенная расстройка между частотами f и fo
а0 — обобщенная расстройка между частотами f0 и }ьс
uBbix(f)—частотная характеристика ЧД
Ивых(ДО—частотная характеристика ЧД как функция расстрой-
ки Д/
Ф(/)—функция частоты f, учитывающая свойства частотно-селек-
тивных цепей и определяющая вид частотной характеристики:
ЧД
фо (а)—’функция обобщенной расстройки а, учитывающая .свойства
частотно-селективных цепей и определяющая вид частотной ха-
рактеристики ЧД
S — крутизна характеристики ЧД
i — мгновенное значение тока
/1 — амплитуда первой гармоники переменной составляющей выход-
ного тока усилительного элемента
U — вектор напряжения
Ё — вектор ЭДС
I — вектор тока
Kt — коэффициент нелинейных искажений
Лд—коэффициент передачи амплитудных диодных детекторов
Qo — собственная добротность контура LC
Q3— эквивалентная добротность контура LC
do—собственное затухание контура LC
dBU— затухание, вносимое в колебательный контур
d3—эквивалентное затухание контура LC
0—параметр .связи между контурами
k — коэффициент связи между контурами
М — взаимоиндукция
L — индуктивность
С — емкость
Ссв — емкость связи
Сн — емкость нагрузки
Ср—разделительная емкость
Сбл—блокировочная емкость
Да — эквивалентное резонансное сопротивление контура LC
Явх д — входное сопротивление амплитудного детектора
Добр — обратное сопротивление полупроводникового диода
/? i — выходное сопротивление усилительного элемента
Дш — сопротивление шунтирующего резистора
7?н — сопротивление нагрузки
Др — дроссель
46
ЛИТЕРАТУРА
1.	Асеев Б. П. Основы радиотехники. М., Связьиздат, 1947.
2.	Вольпян М. Г. К расчету частотного дискриминатора. —>
«Радиотехника», 1955, № 10.
3.	Г о н о р о в с к и й И. С. Частотная модуляция и ее применение.
М., Связьиздат, 1948.
4.	.К а п л а н о в М. Р., Левин В. А. Автоматическая подстройка!
частоты. М., Госэнергоиздат, изд. 3-е, 1962.
5.	Савицкий Б. И. Некоторые вопросы, связанные с работой
дробного детектора. — «Электросвязь», 1960, № 12.
6.	С е м е н о в К. А. Радиоприемные и усилительные устройства.
М., «Советское радио», 1965.
7.	Сифоров В. И. Радиоприемные устройства. Военное издатель-
ство Министерства обороны, 1954.
8.	Т ере щук Р. М., Дамбрутов Р. М., Босый Н. Д. Спра-
вочник радиолюбителя. Киев, Гостехиздат УССР, 1957.
9.	Чистяков Н. И., Сидоров В. М., Мельников В. С
Радиоприемные устройства. М., Связьиздат, 4958.
10.	Справочник по радиоэлектронике. М., «Энергия», 1967.
11.	Справочник по радиотехнике. М., Госэнергоиздат, 1950.
12.	Анцелович Е. С. К расчету частотного детектора. — «Радио-
техника», 1956, № 11.
13.	Seely S. W. A v i u s. J. RCA, Review, v. 8, 4947, № 2.
14.	Frequency modulation detectors. «Radio and Electr. Rev.», v. 18,
1963, № 4.
15.	Loughlin B. D. «Proceedings of the IRE», v. 40, 1952, № 3.
16.	Волин M. Л. Усилители промежуточной частоты. M., «Совет-
ское радио», 1956.
Ю. В. Вагин, Л. Г. Ляшенко
ЧАСТОТНЫЙ ДИСКРИМИНАТОР РАДИОПРИЕМНЫХ
УСТРОЙСТВ
Отв. редактор Г. А. Александров
Редактор Л. И. Венгренюк
Техн, редактор Е. Р. Ротермель
Корректор Л1. Я- Могильнер
Сдано в набор 25/VI —1971 г.
Форм. 6vm. 84Х108/.Т,	1,5 печ. д.
Т-14227	Тираж 63 000 экз.
Издательство «Связь», Москва-центр, Чистопрудный бульвар, 2
Подписано в печ. 23/VIII—1971 г.
2,52 усл.-и. л. 3,13 уч.-изд. л.
Зак. изд. 13952 Цена 13 коп.
Типография издательства «Связь» Комитета по печати при Совете
Министров СССР Москва-центр, ул. Кирова, 40. Зак. тип, 241

Цена 13 коп.