Если в критерии (17.1) принять, что R = l/( ΩmaxC), то существует вероятность потери спектральных составляющих полезного сигнала на выходе детектора. При выполнении условия R > 1/ /( ΩmaxC) в сигнале на выходе детектора появляются спектральные составляющие высших гармоник. Для этого случая коэффициент нелинейных искажений будет зависеть от коэффициента амплитудной модуляции. Так, при тАМ= 1 и малой интенсивности АМ-колебания он достигает 25 %. Это достаточно высокий уровень нелинейных искажений, что является существенным недостатком амплитудных детекторов при малых интенсивностях спектральных составляющих АМ-колебаний, когда полупроводниковый диод работает на нелинейном участке его ВАХ.
Вторым недостатком амплитудных детекторов, работающих при малых интенсивностях АМ-колебаний, является квадратичная зависимость низкочастотной составляющей тока диода от интенсивности сигнала на входе детектора. Это сильно ощущается при детектировании непрерывных сигналов и выражается в неправильном воспроизведении формы напряжения uвых(t) на выходе детектора. При детектировании импульсных АМ-колебаний, представляющих поток радиоимпульсов, квадратичная зависимость напряжения на выходе детектора несущественна. При детектировании импульсных АМ-колебаний на выходе детектора появляются видеоимпульсы, наличие которых говорит о том, что передаваемый сигнал соответствует логической единице, а его отсутствие — логическому нулю.
В этом случае амплитуда видеоимпульса может быть пропорциональна как интенсивности модулирующего сигнала, так и квадрату интенсивности, однако это никак не скажется на правильности восприятия передаваемого сообщения.
При высокой интенсивности АМ-колебания на входе детектора процесс детектирования рассмотрим, аппроксимируя ВАХ диода двумя прямыми линиями (см, рис. 17.2, а). Для понятия процесса детектирования будем считать, что на входе амплитудного детектора присутствует сигнал uг(t) = Umrcos(ωt), изменяющийся по гармоническому закону (см. рис. 17.2, б).
Напряжение, падающее на диоде, можно описать выражением uд(t) = uг(t) - uвых(t),
где uвых(t) — напряжение на выходе детектора. В детекторе диод будет пропускать ток (см. рис. 17.2, в), вызываемый только положительными полуволнами напряжения uг(t). Кроме того, ток диода будет наблюдаться только в том случае, если в данный момент времени напряжение uвых(t) на выходе детектора будет больше напряжения uг(t) на входе детектора, что говорит о прямом смещении диода. В этом случае ток диода будет заряжать емкость конденсатора С (см. рис. 17.1) фильтра нижних частот, обеспечивая падение на ней напряжения. Напряжение, падающее на емкости, и определяет выходное напряжение детектора uвых(t).
При снижении интенсивности положительной полуволны напряжения uг(t) складывается ситуация, когда выполняется условие uг(t) < uвых(t). В результате этого ток емкости становится равным нулю и при дальнейшем уменьшении напряжения uг(t) емкость начинает разряжаться через резистор R. Величины сопротивления резистора Rи емкости конденсатора С выбираются такими, чтобы постоянная времени τ RС-звена была существенно больше периода изменения гармонической функции. В этом случае выходное напряжение uвых(t) не снижается до нуля в момент появления следующей положительной полуволны входного сигнала. Новая полуволна при выполнении условия ur(t) > uвых(t) обеспечивает протекание тока диода и, соответственно, заряд емкости конденсатора. В результате этого напряжение на выходе детектора uвых(t) будет иметь пульсирующий вид (см. рис. 17.2, г). Чем больше постоянная времени RC-звена, тем сильнее амплитуда пульсаций приближается к амплитуде Umrгармонического колебания. Пульсирующее выходное напряжение uвых(t) для упрощения анализа работы детектора можно принять за постоянное напряжение U0, так как амплитуда пульсаций, как правило, небольшая.
Напряжение U0обеспечивает обратное смещение диода детектора, что равнозначно переносу начала координат входного воздействия в область отсечки диода (см. рис. 17.2, б). В этом случае ток диода появится при выполнении условия uг(t) > U0 .Точке начала протекания тока соответствует мгновенная фаза θ гармонической функции. Эта мгновенная фаза называется углом отсечки тока диода. Ее можно определить из выражения cos(θ) = U0/Umr. Импульсы тока диода (см. рис. 17.2, в) располагаются в пределах удвоенного угла отсечки 2θ. Максимальная амплитуда тока равна ImrУгол отсечки за счет обратного смещения диода всегда меньше 90°.
На практике при построении амплитудных детекторов угол отсечки выбирают в пределах от 10 до 20°. Этот угол отсечки, соответственно, и определяет величину сопротивления резистора Rфильтра нижних частот.
Амплитудно-модулированное колебание представляет собой высокочастотное колебание, в котором интенсивность каждого колебания в пределах периода его изменения зависит от интенсивности модулирующего сигнала. Это вызывает необходимость соблюдения определенных требований при выборе величин сопротивления резистора Rи емкости конденсатора С. При выпрямлении сигнала, представляющего гармоническую функцию, постоянная времени τ RС-звена детектора должна быть как можно выше. В этом случае напряжение на выходе детектора uвых(t) сильнее приближается к постоянному напряжению U0.
При детектировании АМ-колебаний, когда коэффициент амплитудной модуляции mАМ стремится к единице, увеличение постоянной времени τ RС-звена (τ » Т = 2π/ ω0) может привести к искажению выходного сигнала, который на выходе детектора по форме будет отличаться от огибающей АМ-колебания. На рис. 17.3 показана зависимость напряжения на выходе амплитудного детектора при различных постоянных времени ФНЧ.
Снижение постоянной времени τ RС-звена амплитудного детектора приводит к более строгому повторению огибающей АМ-колебания напряжением на выходе детектора. Для качественного детектирования должно выполняться условие относительно постоянной времени τ RС-звена 2π/ω0 « τ « 2π/ Ωmax.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.