Цифровой FM детектор
Автор: А.Кабаев (UR5ZQV)
Идея этого детектора возникла после попыток сделать FM трансивер прямого преобразования с двумя квадратурными каналами по схеме В. Полякова [Л]. Никак не удавалось значительно подавить продукты исходных частот, которые тоже находятся в звуковом диапазоне, после аналоговых перемножителей. Функциональная схема приемника показана на рисунке, там же приведены диаграммы, поясняющие работу FM детектора.
Сигнал из антенны поступает на диапазонный полосовой фильтр Z1, который может быть очень простым, т.к. ближайший побочный канал приема находится на частоте 2fгет. Далее сигнал поступает на смесители U1, U2 куда со сдвигом фаз около 90º через фазовращатель U6 поступают также сигналы ГПД настроенного на середину принимаемого FM сигнала. Фазовращатель также может быть очень простым, т.к. нам важно выделить не велечину фазового сдвига а знак, так что величина фазового сдвига U6 не обязательно должна быть 90º. На выходе смесителя U2 выделяется сигнал разностной частоты со сдвигом фазы 0º, а на выходе U1 знак сдвига фазы зависит от того выше или ниже частоты ГПД принимаемый сигнал. Далее сигнал фильтруется ФНЧ звуковых частот Z2, Z3 которые можно сделать с очень крутыми скатами, набег фазы в них не имеет значения т.к. он одинаков для обоих каналов. Эти фильтры обеспечивают основную селективность приемника. Отфильтрованные НЧ сигналы усиливаются усилителями А1, А2. Ограничители U3, U4 преобразуют синусоидальный сигнал в последовательность прямоугольных импульсов. Эти сигналы поступают на входы импульсно-фазового детектора D1 который вырабатывает серию прямоугольных импульсов на одном из своих выходов в зависимости от знака разницы фаз. Эти импульсы поступают на входы RS триггера D2 который на выходе вырабатывает сигнал логической "1" или "0" в зависимости от того ниже или выше частоты ГПД находится принимаемый сигнал. С выхода одного из каналов сигнал поступает на цифровой частотный детектор D3 который изображен подробнее. Детектирование FM сигнала осуществляется в нем путем измерения половины периода низкочастотного сигнала. При поступлении высокого уровня на D3.1.1 она открывает вход счетчика D3.2 (например К155ИЕ5) для импульсов вспомогательного генератора G3. Частота этого генератора должна быть как минимум в два раза выше максимальной девиации принимаемого сигнала. По спаду входного сигнала элемент D3.1.2 формирует положительный фронт для записи информации с выхода счетчика в регистр (например D-триггер К155ТМ8). элементы D3.1.3, D3.1.4 формируют импульс сброса на счетчик а также обеспечивают задержку сигнала сброса для возможности записи информации в регистр. При переполнении счетчика (например когда период входного сигнала очень большой. т.е. частота РЧ сигнала очень близка к частоте ГПД) элемент D3.4 вырабатывает сигнал записи максимального значения счетчика и сброса. Цифровая информация на выходе регистра однозначно определяет время полупериода входного сигнала, т.е частоту НЧ сигнала или степень отклонения РЧ сигнала от частоты ГПД. Цифро-аналоговый преобразователь D/А (можно использовать резистивную матрицу) преобразует цифровой код регистра D3.3 в величину напряжения, соответствующую определяемым кодом отклонению на огибающей исходного модулирующего НЧ сигна. С приходом на цифровой детектор следующего такта процесс повторяется. Информация о знаке отклонения частоты сигнала поступает от D2 на инвертор полярности U5, который инвертирует сигнал с ЦАП в соответствии с заданным D2 знаком (положительная или отрицательная полуволна). На выходе инвертора образуется ступенчатый сигнал, аппроксимирующий форму исходного модулирующего НЧ сигнала. Ступеньки сглаживаются ФНЧ Z4 с частотой среза высшей частоты модуляции.
А.Кабаев (UR5ZQV) г.Николаев 2004 г.
ЛИТЕРАТУРА:
Поляков В.Т. Радиолюбителям
о технике прямого преобразования. М.,"Патриот", 1990г.