Теоретические сведения. Для передачи сигналов звукового сопровождения в ТП используется частотная модуляция

Для передачи сигналов звукового сопровождения в ТП используется частотная модуляция. При модуляции несущего колебания сигналом с частотой выражение для частотно-модулированного напряжения имеет вид:

,

где – амплитуда несущего колебания; – несущая частота; – частота модуляции; – амплитуда изменения несущей частоты под действием модулирующего сигнала, или как ее называют, девиация частоты.

Отношение девиации частоты к частоте модуляции называют индексом модуляции. Он играет при частотной модуляции ту же роль, что и коэффициент модуляции при амплитудной модуляции.

Применение частотной модуляции (ЧМ) для передачи сигналов звукового сопровождения в ТП обусловлено следующими причинами.

В отличие от приемника амплитудно-модулированных сигналов (АМ), ЧМ приемник чувствителен только к фазовым искажениям принимаемого сигнала, возникающим из-за действия амплитудных помех. Однако последние значительно меньше амплитудных, поэтому при одинаковом отношении сигнал/помеха на входах ЧМ и АМ приемников на выходе ЧМ приемника это отношение оказывается значительно выше.

Динамический диапазон звука при АМ существенно ограничен тем, что глубина модуляции АМ передатчиков не может быть больше 90%, а нижний предел – меньше 5%. Таким образом, максимальная амплитуда сигнала низкой частоты превышает минимальную в восемнадцать раз (90:5), т.е. примерно на 25 дБ. Такой динамический диапазон недостаточен для качественного воспроизведения звука. При ЧМ отношение сигнал/помеха зависит от девиации частоты , поэтому динамический диапазон может быть увеличен до 40 дБ и более.

При ЧМ мощность, излучаемая передатчиком, приходится главным образом на боковые полосы, несущие полезную информацию о передаваемом сигнале. В случае АМ даже при 100% модуляции половина излучаемой мощности приходится на несущую частоту, которая играет лишь вспомогательную роль в приеме передаваемого сигнала. Поэтому передатчики с ЧМ экономичнее в работе, чем АМ передатчики.

Таким образом, ЧМ имеет ряд существенных преимуществ перед АМ, в связи с чем и нашла широкое применение для передачи звука в телевизионных системах связи.

В настоящее время известно большое число различных схем частотных детекторов. Однако в транзисторных приемниках наибольшее применение нашли две схемы: частотный дискриминатор с фазовым детектированием и детектор отношений (дробный частотный детектор).

Схемы первого вида весьма чувствительны к изменению амплитуды входного напряжения, в связи с чем они применяют лишь при наличии специального ограничителя амплитуды.

Схемы второго вида могут быть использованы при наличии паразитной амплитудной модуляции сигнала. Это уменьшает количество каскадов в схеме (нет ограничителя), но подавление паразитной модуляции в данном случае оказывается хуже, чем в первом варианте.

В телевизионном приемнике «Сапфир – 401» используется второй вариант частотного детектора, поэтому в дальнейшем рассматривается только принцип действия детектора отношений.

Схема исследуемого детектора отношений приведена на рис. 3.1. Устройство представляет собой систему связанных контуров и , настроенных на частоту , и два обычных амплитудных детектора на диодах VD1 и VD2.

Рис. 3.1 Принципиальная схема детектора отношений.

Подавление паразитной модуляции происходит вследствие изменения входного сопротивления детекторов при изменении амплитуды входного сигнала, что вызывает изменение добротности первичного контура и приводит к выравниванию напряжения, снимаемого на детектор.

Напряжение в цепи каждого из диодов представляет собой сумму напряжений на дополнительной катушке индуктивности и падение напряжения на половине катушки , обусловленного током контура . Катушки и индуктивно связаны с , поэтому наведенные в них э.д.с. всегда совпадают по фазе.

Напряжение на , если пренебречь ее активным сопротивлением, по фазе всегда сдвинуто на по отношению к вызвавшему его контурному току, а фазовый сдвиг между напряжением на и зависит от соотношения между частотой входного сигнала и частотой настройки контура .

Если частота входного сигнала совпадает с частотой настройки контура , тогда его сопротивление будет чисто активным, контурный ток по фазе при этом совпадает с вызвавшей его э.д.с. и, следовательно, падение напряжения на будет сдвинуто на по отношению к э.д.с. на , наведенной из первичного контура. Напряжения, действующие в цепях диодов VD1 и VD2, при этом оказываются одинаковыми (см. рис. 3.2а), в результате напряжения на конденсаторах и также будут одинаковыми. Если при этом и , то токи разряда конденсаторов и будут равны и, поскольку они протекают в противоположных направлениях через , напряжение на выходе детектора будет равно 0.

Рис. 3.2 Векторные диаграммы ФД.

В случае, когда частота входного сигнала отличается от резонансной частоты контура , сопротивление контура оказывается комплексным, фазовый сдвиг между контурными токами и вызвавший его э.д.с. будет отличен от , соответственно, будет не равен и фазовый сдвиг между напряжениями на и (см. рис. 5.2б). В результате напряжение в цепях диодов VD1 и VD2 будут различными и на входе детектора появляется напряжение, величина и знак которого зависят от величины и знака расстройки частот входного сигнала по отношению к резонансной частоте контура.

Детекторная характеристика каскада, представляющая собой график зависимости , представлена на рис. 3. Завал характеристики при больших отклонениях частоты входного сигнала от объясняется избирательными свойствами контуров и .

Рис. 3.3 Детекторная характеристика.

Назначение остальных элементов схемы следующее. Фильтр служит для предотвращения проникновения пульсации промежуточной частоты на вход УНЧ. является регулятором громкости. Сопротивление служит для подавления резонанса в цепи катушки и для сглаживания импульсов тока, возникающих при воздействии импульсных помех.