Главная  Цепи и сигналы 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [ 81 ] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165] [166] [167] [168] [169]


Рис. 8.34. Характеристика детектирования AM колебания

импульса. При этом предполагается, что интервалы между импульсами велики по сравнению с длительностью импульса. При очень коротких импульсах, длительность которых всего лишь в несколько раз превышает период Т„ - = 2л (о„ («высокочастотный голод»), возникают трудности в разделении огибающей и высокочастотного заполнения.

Выяснив механизм выделения огибающей модулированного колебания, рассмотрим х а-рактеристику детектирования, т. е. зависимость Wg (О от амплитуды Е (t) высокочастотного колебания. В отсутствие модуляции, когда режим работы детектора ничем не отличается от выпрямления высокочастотного колебания с постоянной амплитудой Е, соотношение между и и Е определяется выражением (8.49), т. е. Ut) = Е cos9 = const. В § 8.8 отмечалось, что угол отсечки 9 в выпрямителе весьма мал, так что Ug/E мало отличается от единицы.

В режиме модуляции соотношение между «дх (О и (О не остается постоянным. При модуляции вверх угол отсечки еще более уменьшается и напряжение «„х (t) (О- При модуляции вниз расхождение между (t) и Е (t), наоборот, возрастает. При глубине модуляции близкой к 100 %, когда амплитуда Е (t) уменьшается почти до нуля (участок а-б на рис. 8.32), выпрямление происходит на нижнем сгибе вольт-амперной характеристики. На этом участке характеристика близка к параболе и детектирование является квадратичным. В результате характеристика детектирования принимает вид, представленный на рис. 8.34 (сплошная линия). При малых амплитудах она квадратична, при больших - линейна. Чем больше амплитуда входного колебания, соответствующая пику модуляции, тем меньшую роль играет отклонение характеристики детектирования от прямой линии (штриховой) вблизи нуля.

В заключение рассмотрим вопрос о входном сопротивлении диодного детектора, т. е. о сопротивлении последовательной цепи диод - нагрузка (RC). Этот вопрос имеет существенное значение для определения затухания, вносимого детектором в колебательный контур источника напряжения (рис. 8.35, а). Ограничимся случаем R > Rt, когда угол 9 настолько мал, что можно считать cos9 я: 1 и £ Ug.

Мощность, забираемая дeтeктopof от источника, равна £1/2, где Ii - амплитуда первой гармоники тока через диод. Мощность же, выделяемая на сопротивлении нагрузки, равна UIq. При R > практически вся мощность, потребляемая детектором, выделяется на R. Поэтому можно приближенно считать EIi/2


Рис. 8.35. Подключение диодного детектора к колебательному контуру усилителя (а) и схема замещения детектора (б), позволяющая определить входное сопротивление последнего при частоте (Оо



Поделив левую и правую части на £", получим IJ2E (UgiE) (Ig/E),

Ug/E 1, /о/£= \/R, а hlE==\:R.,,

где R.n - искомое входное сопротивление детектора. Отсюда находим

R,. « 0,5«. (8.57)

Схема замещения цепи детектора для частоты Шц первой гармоники /i показана на рис. 8.35, б.

Основные принципы амплитудного детектирования с помощью диода можно распространить на любые другие нелинейные элементы, обладающие односторонней проводимостью (вентильным свойством).

8.10. ЧАСТОТНОЕ И ФАЗОВОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ

Входной радиосигнал представим в виде e{t) = Е (t) cos [(Ogt -(-le (01.

Для снятия нежелательной AM обязательно применение амплитудного ограничения. Тогда на входе собственно частотного детектора (ЧД) напряжение будет

е (f) =£0 cos [Wo /+е (01, Еа =const. (8.58)

Напряжение на выходе ЧД должно воспроизводить закон изменения мгновенной частоты радиосигнала. Поэтому для идеального ЧД получаем следующие функциональные соотношения:

«вых (t) = de/dt = Дш (t), (8.59)

«вых(0 = 5чдА/(0, (8.60)

где 5чд = соп51 - крутизна характеристики детектора, выраженная В вольтах на единицу угловой частоты [формула (8.59)] или в вольтах на герц [формула (8.60)].

Предполагается, что А/ (t), а следовательно, и «в„х (i) являются «медленными» функциями времени. Для выделения сообщения из ЧМ колебания, спектр которого состоит только из высокочастотных составляющих (несущая частота и боковые частоты модуляции), необходимо нелинейное устройство. Следовательно, частотный детектор обязательно должен включать в себя нелинейный элемент. Однако в этом случае в отличие от амплитудного детектора для образования частот сообщения одного лишь нелинейного элемента недостаточно. В § 8.3 было показано, что при воздействии ЧМ колебания на безынерционный нелинейный элемент в спектре тока не возникают составляющие с частотой модуляции. Иными словами, нелинейность такого устройства, как диод, проявляется лишь при изменении действующего на него напряжения, а не при изменении частоты или в общем слу1;[ае скорости изменения фазы сигнала.

Поэтому для осуществления частотного детектирования требуются дополнительные преобразования. Большое распространение получили, например, частотные детекторы, представляющие собой сочетание двух узлов: 1) избирательной линейной цепи, преобразующей частотную модуляцию в амплитудную; 2) амплитудного детектора.

В качестве линейной цепи можно использовать любую электрическую цепь, обладающую неравномерной частотной характеристикой: цепи RL,




Рис. 8.36, Одноконтурный частот ный детектор

Рис. 8.37. К объяснению работы детектора, представленного на рис. 8.36

RC, фильтры, колебательные контуры и т. д. В высокочастотной технике большое распространение получили колебательные цепи.

Схема частотного детектора, содержащего простой колебательный контур, представлена на рис. 8.36. Если резонансная частота контура Шр отличается от средней частоты модулированного колебания Шд. то изменение амплитуды напряжения на контуре t/„ повторяет в известных пределах изменение частоты входного напряжения (рис. 8.37).

Изменение амплитуды высокочастотного напряжения с помощью диода VD преобразуется в низкочастотное напряжение, которое выделяется на апериодической нагрузке RC. Отметим попутно, что при точной настройке контура на частоту (Ор==(0о сигнал искажается: частота изменения огибающей получается вдвое выше частоты полезной модуляции. В исходном режиме, т. е. при отсутствии модуляции, рабочая точка должна устанавливаться на скате резонансной кривой.

Недостатком рассмотренной схемы является необходимость настройки контура на частоту, отличную от частоты немодулированного колебания. Кроме того, резонансная кривая одиночного колебательного контура имеет весьма ограниченный линейный участок на скате.

На рис. 8.38 представлена схема частотного детектора, широко распространенная в приемниках частотно-модулированных колебаний, а также в устройствах для автоматической подстройки частоты генераторов. Она содержит колебательную цепь в виде двух индуктивно связанных контуров, настроенных на частоту Wq- Напряжение высокой частоты ± Aft> подается на базу транзистора, а продетектированное напряжение Uq выделяется на резисторах R и Ri- Катушка индуктивности (дроссель) преграждает путь току высокой частоты. Принцип действия данного детектора поясняется эквивалентной схемой и век-

Э о-

Рис. 8.38. Двухконтурный частотный детектор

торной диаграммой, представленными на рис. 8.39 и 8.40.

Пусть Ul, U2 - напряжения на первом и втором контурах, U3 и U4 - напряжения в точках В и D относительно эмиттера (земли). Заметим, что U3 и U4 представляют собой амплитуды высокочастотных напряжений, приложенных соответственно к диодам VD и VD<i- В отсутствие модуляции.



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [ 81 ] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [119] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165] [166] [167] [168] [169]

0.0011