Задание 1. Рассмотрите и зафиксируйте схему исследования (приемник), содержащий два синхронных детектора

Рассмотрите и зафиксируйте схему исследования (приемник), содержащий два синхронных детектора. Гармонические колебания с частотой f = 20 кГц от опорного генератора поступают на перемножители детекторов с разностью фаз 90°. Если в качестве входного сигнала использовать ФМ сигнал с несущей частотой F_нес = 20 кГц, то синхронный детектор работает как фазовый (ФД).

Снимите характеристику детектирования фазового детектора (зависимость выходного напряжения от разности фаз входного и опорного колебаний). Для этого на входе s3(t) детекторов первоначально установите сигнал в виде последовательности треугольных импульсов (размах А = 1 В, частота следования F = 1 кГц, длительность dT = 0,5 мс) без постоянной составляющей и выведите его по 1-му каналу наблюдения (пункты меню «Сигналы» / «s3(t)» при включенном разделительном конденсаторе Ср). Затем установите на этом же входе s3(t) ФМ сигнал, модулированный вышеуказанными треугольными импульсами при F_нес = 20 кГц и индексе модуляции М = 3,2, и выведите его по 2-му каналу наблюдения.

Наблюдайте и зафиксируйте осциллограммы и спектрограммы сигналов в следующей последовательности по каналам:

1) модулирующие треугольные импульсы,

2) ФМ сигнал на входе s3(t) (т. 15),

3) на выходе ФНЧ (F_в = 10 кГц) ФД2 (т. 14),

4) на выходе ФД1 (т. 13).

Обратите внимание на то, что по причине линейного закона изменения фазы входного ФМ сигнала форма выходных напряжений ФД совпадает с формой их характеристик детектирования.

Сделайте выводы по результатам наблюдений.

Комментарии и выводы

Детектирование ФМ сигнала возможно с помощью синхронного детектора (СД), обладающего как амплитудной, так и фазовой чувствительностью. Если на вход СД подать ФМ сигнал

,

то на выходе его перемножителя сигналов получим

.

После НЧ фильтрации (устранения составляющей с суммарной частотой ω_с + ω_г) в этом выражении останется только второе слагаемое, которое при совпадении частоты ω_г опорного генератора с несущей частотой ω_с ФМ сигнала примет вид

.

Для достижения линейности этой зависимости в области малых значений u _мод(t) и сохранения реакции на

знак u _мод(t) следует от cos перейти к sin, что достигается фазовым сдвигом 90° между несущим и опорным колебаниями. В результате характеристика детектирования фазового детектора принимает S ‑образный вид

,

что подтверждается проведенным экспериментом.