21.3 Детектирование однополосных сигналов

В системах с одной боковой полосой (ОБП) при детектировании несущая частота, подавленная в передатчике, восстанавливается в приемнике с помощью местного гетеродина:

u(t) = Uо сos t (21.10)

Подадим на вход нелинейного преобразователя (рис.21.3), используемого для детектирования, Однополосный сигнал с верхней боковой частотой:

(21.11)

Рис.21.3 Схема нелинейного преобразования, используемая для детектирования сигнала одной боковой полосы.

КОУ, Л.21, стр.6

Рассмотрим спектральный состав тока, протекающего через диод, если начальный участок его вольтамперной характеристики считать квадратичным. В этом случае ток диода пропорционален квадрату его входного напряжения:

,

(21.12)

Применим преобразования:

,

. (21.13)

. (21.14)

В спектре полученного сигнала появилась «полезная составляющая детектирования»:

(21.15)

Если эту составляющую отфильтровать с помощью фильтра нижних частот (ФНЧ), то возможно получить на выходе в нагрузке низкочастотное напряжение, пропорциональное модулирующему сигналу.

В спектре (22.15) отсутствуют гармоники частоты Ω, следовательно, при детектировании однополосного сигнала квадратичным детектором, нет и нелинейных искажений.

КОУ, Л.21, стр.7

21.4 Детектирование в параметрической цепи (синхронный детектор)

Схема параметрического синхронного детектора приведена на рис.21.4.

Рис. 21.4.. Схема параметрического синхронного детектора:

e - детектируемый сигнал ( e = );

m - глубина модуляции,  изменяющийся во времени параметр (сопротивление резистора);

n  глубина модуляции параметра.

Синхронным режим работы детектора будет в том случае, когда частота изменения параметра будет равна несущей частоте детектируемого сигнала. Если r  мало, то в синхронном режиме

(21.16)

Интегрирующей цепью RC все составляющие с частотами ω₀ и 2ω₀ отфильтровываются. На выходе остаются

. (21.17)

Однако, первый из приведенных членов не содержит модулирующей функции. Поэтому результатом детектирования будет:

. (22.18)

КОУ, Л.21, стр.8

Как видно, результат детектирования зависит от разности фаз детектируемого сигнала и изменяемого параметра.

В асинхронном режиме, когда , .

. (21.19)

Составляющие с частотами ω₀ и будут отфильтрованы RC  цепью, а выходное напряжение с частотой будет равно:

. (21.20)

Из последнего выражения видно, что синхронный детектор в асинхронном режиме обнаруживает свойства избирательности, причем резонанс тем острее, чем больше .

При этом максимальное напряжение на выходе будет при , т.е. в синхронном режиме.

Итоги занятия:

1. Детектирование двухполосной амплитудной модуляции осуществляется в режиме «сильного» сигнала.

2. Детектирование однополосной амплитудной модуляции осуществляется в режиме «слабого» сигнала, при этом на детектирующий диод (или транзистор) подается напряжение, не выходящее за рамки квадратичного участка характеристики этого прибора.

3. Синхронный детектор обладает частотной избирательностью.

КОУ, Л.22, стр. 1

КОУ, Л.22. СХЕМЫ ДЕТЕКТИРОВ АМ СИГНАЛОВ

Вопросы лекции:

22.1. Схемы последовательного и параллельного диодных детекторов.

22.2. Амплитудные детекторы на транзисторах и ИМС.

22.3. Основные характеристики и параметры детекторов.

22.1. Схемы последовательного и параллельного диодных детекторов.

Две схемы диодных детекторов АМ сигналов показаны на рис. 22.1.

а) б)

Рис. 22.1. Схемы последовательного (а) и параллельного (б) диодных детекторов.

Работа диодных детекторов, выполненных по схемам рис. 22.1а и рис. 22.1б не имеет принципиальных отличий. Первую схему называют детектором с открытым входом, так как она пропускает постоянную составляющую входного сигнала. У второй схемы на входе установлен конденсатор, поэтому постоянной составляющей она не пропускает; эту схему называют детектором с закрытым входом и часто применяют в измерительной аппаратуре.

Последовательный диодный детектор имеет несколько большее входное сопротивление, чем параллельный:

Rвх.парал.=R/3, (22.1)

Rвх.посл.=R/2.

Детектор, изображенный на рис. 22.1а, дает положительную постоянную составляющую на выходе, детектор, собранный по схеме рис. 22.1б – отрицательную. Постоянная составляющая детектирования изменит знак на противоположный (в обеих схемах), если диоды включить противоположной полярностью. Приведенные на рис 22.1а и рис. 22.1б схемы являются однополупериодными, они используют при работе только положительные или только отрицательные полуволны высокочастотного сигнала. Временные

КОУ, Л.22, стр.2

диаграммы, поясняющие работу диодных детекторов, приведены на рис. 21.1. При поступлении положительной полуволны сигнала, конденсатор заряжается, а при поступлении на вход отрицательной полуволны, - разряжается.

В последовательном диодном детекторе ток заряда конденсатора протекает по цепи Uвх, диод VД, конденсатор С. Когда на входе появляется отрицательная полуволна, конденсатор С разряжается на сопротивлении нагрузки R. Напряжение на конденсаторе отслеживает изменение амплитуды АМ сигнала, т.е. является пропорциональным модулирующему сигналу.

В параллельном диодном детекторе ток заряда конденсатора также протекает при наличии положительной полуволны ВЧ сигнала на входе по цепи: Uвх, конденсатор С, диод VД. Полярность заряда показана на рис. 22.1б. При поступлении на вход отрицательной полуволны сигнала, диод VД закрывается и конденсатор разряжается через нагрузочный резистор R и внутреннее сопротивление источника сигнала Ri. К выходу конденсатор оказывается подключенным отрицательной обкладкой.