Имеем узкополосную ЧМ в LPD диапазоне.
Попалась схема детектора без индуктивностей. Хочу встроить в свою портативную РС в надежде повысить эксплуатационные качества. Особенно интересует возможность получить низкий уровень фонового шума.
В описании к LM576 есть параметр "минимальное отношение сигнал/шум" для определения наличия полезного сигнала (про демодуляцию, правда, не говориться) -6дБ. Интересно попробовать: ввести в приёмник АРУ и разогнать сигнал 2-й ПЧ 455 кГц до 500 мВ без ограничения - даст ли ФАПЧ выигрыш по комфорту поиска и разборчивости слабых корреспондентов.

Смущает, однако, фраза в сообщении Igor 2: "...не даёт ФАПЧ при узкополосной (с девиацией 3 кГц и полосой по н.ч. 3400 Гц- мы ведь говорим про СВ) никаких выигрышей- даже теоретически этого быть не может". Кстати, тема Пассивный ЧМ-детектор интересна, однако не отвечает на мой вопрос.

Как вариант (ниже энергопотребление, чем у LM576) рассматриваю C4046B. Правда, больший уровеь сигнала по входу требует.

Я собирал эту схему на LM567 в качестве дешевого узкополосного ЧМ детектора для АМ приемника, чтобы слушать ПРС на 2130 кГц. Ничего так, работает около дела... Использовать можно именно как дешевую доработку АМ приемника. По сравнению с Си-Би радиостанцией + конвертор на 2130, качество демодуляции на слух похуже, так что на замену штатного детектора не годится. Если бы был узкополосный измеритель АЧХ, хорошо бы снять характеристику LM567 в режиме частотного детектора.

Однозначно не менять. Лучше не будет, а хуже - точно.

xman, спасибо.
serk, "Однозначно не менять. Лучше не будет, а хуже - точно". Это из практического опыта?

Дело в том, что родной детектор, возможно, не самый лучший - внутри SL5018 - narrow band FM demodulation system.

Я подтверждаю написанное ранее- система с ФАПЧ даже чисто теоретически может дать улучшение соотношения сигнал/шум только при условии широкополосной ЧМ, т. е. при выполнении условия fмод<dev, где первое- максимальная демодулируемая частота, а второе, естественно, девиация. Кроме того, имея в приёмнике генератор с частотой, равной ПЧ, потребуется его хорошая экранировка. Вспомните и о том, что ни в одной узкополосной радиостанции этот метод не применяется. Если бы он давал хоть на полдецибела прибавку, буржуи тут же бы за это схватились для борьбы с конкурентами. Так что, не тратьте время понапрасну. SL5018 не смотрел, но знаю, что это классический квадратурный демодулятор, вряд ли его умудрились сделать плохо, т.е. грешить на микросхему я бы стал в последнюю очередь. А вот в общей схемотехнике обратил внимание на то, оптимальна ли добротность контура частотного детектора. Попробуйте резистором порядка 1 кОм его зашунтировать. Естественно, что при этом снизится выходной уровень, и нарушится работа шумодава, но Вы обратите внимание на соотношение сигнал/шум при приёме слабых сигналов. Если оно останется неизменным, то добротность контура демодулятора расчитана верно, и демодуляции на обратных ветвях S- кривой не происходит. Этим недостатком часто грешат самодельные конструкции.
Кроме того, важное значение имеет разгон достаточного усиления до частотного детектора, да ещё там много нюансов, всё описывать- руки отсохнут...

Igor 2, спасибо. Стоял вопрос тратить или не тратить время на детектор. Понял. Не тратить. Всем спасибо большое за сэкономленное время и нервы! Тему можно считать закрытой.

Подумаю над оптимизацией тракта РЧ по шумам и усилению.
Как я понимаю, АРУ в портативном ЧМ-приёмнике не нужна, разве что только для использования её напряжения в шумоподавителе.

...добротность контура демодулятора расчитана верно, и демодуляции на обратных ветвях S- кривой не происходит...
Это можно проверить косвенно по нелинейным искажениям на сильном сигнале с ЧМ? Я думаю, что если происходит демодуляция на обратных ветвях, появятся существенные искажения демодулированного сигнала при максимальной (но в пределах нормы) девиации и на сильном сигнале.

Nikolay_Po

Нет, неправильно. При сильном сигнале внеполосные шумы, детектирующиеся на обратных ветвях S- кривой подавлены. А при слабом сигнале они есть, а крутизна S- кривой на обратных ветвях, как правило, выше, чем на основной, поэтому, и демодуляция проходит с бОльшим уровнем. Короче, совсем не факт, что отсутствие искажений при сильном сигнале является показателем правильно выбранной добротности контура демодулятора.
Хотя, совершенно естественно, что снижение добротности даже оптимально расчитанного вышеуказанного контура, однозначно снижает искажения, но, что так же естественно, ухудшает соотношение сигнал/шум- ведь выходное напряжение детектора снижается. При слабом сигнале это ухудшение малозаметно, а при сильном- увы, заметно.

Igor 2, спасибо! Понял так, что обратные ветви (скаты) S-кривой должны быть за пределами полосы пропускания фильтров ПЧ, то есть заметно дальше от центральной частоты чем отклонение несущей при максимальной нормальной девиации.

Понял так, что обратные ветви (скаты) S-кривой должны быть за пределами полосы пропускания фильтров ПЧ

Совершенно верно. И более того, собственные шумы приёмного тракта, прошедшие через фильтры ПЧ должны заметно превышать собственные шумы тракта за фильтром основной селекции. И, как раз, если уменьшение добротности контура детектора, вызывает улучшение соотношения сигнал/шум при слабых сигналах, то это как раз и говорит о том, что не выполнено либо условие, приведённое Вами, либо приведённое мною.

Спасибо большое! Приятно, что понимаю :).

Гы эту схему еще попробуй впихни в корпус радюхи а провода и прочие сопли в ПЧ тракте еще и помех насобирают. В общем однозначно нет так как сам убедился на похожем опыте пытаясь вкорячить в Degen ЧM детектор на MC3371 и готовом дискрминаторе. В общем работало лучше но провода припаянные к входу ПЧ это кошмар.

Всё же после некоторых размышлений решил вернуться к вопросу.

Для классического ЧМ-детектирования полезно глубоко ограничивать принятый и отфильтрованный сигнал ПЧ. Глубокое ограничение позволяет подавлять паразитную АМ, к которой чувствителен ЧМ-детектор (разные детекторы по-разному) и это основное предназначение ограничителя.
Вроде всё стройно. Но мне не нравится один момент: ограничителю всё равно, что ограничивать - сигнал или шум. Как только ограничитель срабатывает, например, на шумовой всплеск, в это время "давятся" все составляющие входного напряжения ограничителя, включая полезный сигнал. Выигрывает (сохраняется) только та часть энергии со входа детектора, которая вызвала ограничение, в данном примере шум.
Так вот, если схемы следящего детектирования могут вытаскивать полезный сигнал с уровня до -6дБ ниже уровня шума, в случае с ограничителем это оказывается невозможным: в моменты насыщения ограничителя шумом полезный сигнал подавляется, его уровень, изначально ненулевой, становится 0.

Так вот идея: а что если заменить ограничитель перед входом детектора на очень быструю АРУ? Постоянную времени АРУ выбрать настолько маленькой, чтобы остающиеся после регулировки уровня всплески АМ лежали уже за верхней граничной частотой полезного сигнала. Например 125мкс. При этом на входе детектора с одной стороны не останется паразитной АМ (по крайней мере в полосе частот полезной модуляции до 3-4кГц, если речь идёт о телефона), а с другой стороны полностью сохранятся спектральные составляющие полезного сигнала. Они будут промодулированы шумом по амплитуде, но будут присутствовать. Может быть в таком случае детектор с ФАПЧ покажет себя во всей красе?

P.S. Подумав, отмечу, что случай с АРУ может оказаться невыгоден для обычного детектора с S-кривой, так как несмотря на устранение АМ всего спектра ПЧ, полезный сигнал полностью сохранившись, становиться модулированным паразитной АМ.

Как вариант (ниже энергопотребление, чем у LM576) рассматриваю C4046B.

не советую менять штатный ЧМ детектор, тем более на это. 4046 это вообще очень своеобразная схема.

Так вот, если схемы следящего детектирования могут вытаскивать полезный сигнал с уровня до -6дБ ниже уровня шума

Не прокатывает. Если ограничитель срабатывает от каких- то шумов и помех, превышающих уровень полезного сигнала, то, с таким же успехом за это помехи и шумы зацепится и ФАПЧ. Естественно, разговор о правильно спроектированном тракте, с полосой по ПЧ в три раза превышающей девиацию (обычно так и делают).
По поводу вытягивания сигнала из- под шума. Если девиация частоты совпадает с верхней частотой модулирующего сигнала, а ФОС настроен, как я написал выше, ни о каком вытягивании из- под шумов полезного сигнала системой ФАПЧ не может быть и речи- в первом приближении 10 дБ сигнал/шум в тракте ПЧ дадут те же 10 на выходе детектора с ФАПЧ, и ту же цифру у классики. Выигрыш ФАПЧ будет только при широкополосной ЧМ- я про это уже писал.

OK. Спасибо за разъяснения.
Правильно ли я понял, что если сигнал/шум у детектора с ФАПЧ будет не выше, чем у классического, то при том же уровне демодулированного сигнала уровень шума в паузе, при отсутствии полезного сигнала будет такой же, как и у "классики"? И все проблемы с большим уровнем шума в паузах из-за недостаточно глубокого ограничения?

- в первом приближении 10 дБ сигнал/шум в тракте ПЧ дадут те же 10 на выходе детектора с ФАПЧ, и ту же цифру у классики.

А не может оказаться, что отсутствие выигрыша детектора с ФАПЧ по сравнению с "классикой" только при наличии сигнала, а без сигнала он "тих"? То есть, когда есть сигнал (10дБ с/ш) - они шумят одинаково, а когда нет сигнала (0 с/ш) - ФАПЧ шумит меньше и, не давая выигрыша по дальности связи можно получить выигрыш в комфорте при отключенном шумоподавителе?

Nikolay_Po

Да нет, даже в паузах, при указанных мною условиях, соотношение сигнал/шум у классики и системы с ФАПЧ будет одинаковым. Ведь они, пусть и на разном принципе, выполняют одну и ту же функцию, имея одинаковую шумовую полосу. А при широкополосной ЧМ детектируемая ФАПЧ шумовая полоса может быть уже, откуда и выигрыш.

А при широкополосной ЧМ детектируемая ФАПЧ шумовая полоса может быть уже, откуда и выигрыш

Понял. Будет выигрыш только у того детектора, у которого уже полоса воспринимаемого сигнала. Уже полосы полезного сигнала полосу петли ФАПЧ сделать нельзя, соответственно и захватывать шумы ФАПЧ будет в соизмеримой с "классикой" полосе. Хотя, всё же, разница может быть: полоса захвата ФАПЧ может быть уже полосы удержания.
Например:

• полоса ПЧ - 10кГц;
• полоса восприимчивости "классики" - 10кГц;
• полоса захвата ФАПЧ - 6.4кГц
• полоса удержания ФАПЧ - 8кГц;

Соответственно, полоса реагирования ФАПЧ на шумы при отсутствии сигнала окажется равной полосе захвата, что меньше, чем полоса удержания при нормальной демодуляции и меньше полосы, в которой классический детектор будет реагировать на шум. Соответственно и энергия шума на выходе детекторов может различатся в пользу ФАПЧ.
К сожалению, не проверял это ни на практике, ни в моделях...

А детектирование на обратной ветви S кривой детектора с ФАПЧ никто не отменял- недостатки- см. выше.

А детектирование на обратной ветви S кривой детектора с ФАПЧ никто не отменял- недостатки- см. выше.
Да, не поспоришь :). Igor 2, спасибо большое за терпение в растолковывании вопроса.

Посмотрел описание CD4046B - там два варианта встроенного фазового компаратора: один "исключающее или" может захватывать гармоники ГУНа и имеет треугольный аналог S-кривой. Другой вариант на четырёх триггерах, как мне показалось не подвержен этому - по умолчанию стремится к центральной частоте, но имеет полосу захвата всегда равную полосе задержания - то есть, не имеет преимуществ перед классикой.

Похоже ЧМ с индексом 1 оптимальна как ни крути - ничем не улучшить... :(

Сейчас оформляю заказ на платан. Думаю с оказией заказать фильтров Murata, чтобы заменить но-нейм китайские.
Стоит ли заменить родной дискриминатор-катушку с подстроечником на керамический? Или нет смысла, если уже стоит?
Какие фильтры порекомендуете брать на 2-ю ПЧ 455кГц для узкополосной ЧМ в LPD (c учётом практической нестабильности бытовых РС)? Я присмотрел CFWLB455KGFA с полосой +-4.5кГц от центральной. Не узковато ли с учётом заводской настройки фильтра +-1кГц? А шире жаба душит - шумы задавить охота...

Nikolay_Po

По поводу новых импортных фильтров вряд ли смогу сказать что- либо внятное- пик моих работ по данному направлению пришёлся на середину 80-х, тогда, с учётом нестабильности гетеродинов, и получения приемлемого качества сигнала на верхней модулирующей частоте, в аппаратуре начиная с двухметрового диапазона и выше при девиации 5 кГц ставил полосу 18 кГц по первой ПЧ (80 дБ при отстройке +-25 кГц), и 20 кГц по второй (465 кГц, более 50 дБ при вышеуказанной расстройке). Имея стабильные гетеродины, по всей видимости, при 5 кГц девиации, можно ставить 15 кГц.
В стандартных LPD величина девиации мне неизвестна, если она 3 кГц, можно пропорционально снизить полосу пропускания (9 кГц), хотя, появятся некоторые искажения на верхних частотах. Если максимальная девиация всё- таки, 5 кГц, считаю 9 кГц неоправданно узкой полосой- незначительное повышение чувствительности будет сопровождаться заметными искажениями.
Перекос настройки фильтра, естественно, внесёт дополнительные искажения. А ставить кварцевый дискриминатор вместо катушки нет никакого смысла- он только технологичней, а по всем параметрам проигрывает правильно настроенной катушке.
Кстати, обратите внимание, что многие импортные фильтры на 455 кГц эффективно фильтруют только вблизи ПЧ, а вдали от неё теряют свои фильтрующие свойства.

Спасибо.
Документация на импортные доступна, графики приведены. Действительно при заметной отстройке хуже. Но есть модели фильтров обеспечивающие ослабление не хуже 50дБ при отстройке +-100кГц. Дальше буду думать сам.