Детекторы радиосигналов. Виды детекторов и основные характеристики амплитудных детекторов, страница 2

В детекторах на усилительных приборах одновременно с де­тектированием происходит усиление. На рисунке 5.4,а приведена схе­ма детектора на полевом транзисторе с нагрузкой в цепи стока (стоковый детектор). Детектирование происходит благодаря не­линейности проходной характеристики i_с=j(u_з) (рисунок 5.4,6). Ис­точником Е_з в цепи затвора создается исходное смещение, при котором транзистор почти заперт. При подаче на вход сигнала U_вх в стоковой цепи появляются импульсы тока. Выпрямленный ток, медленно меняющийся с частотой модуляции, создает напря­жение на резисторе R_н. Составляющие тока с угловыми частотами w, 2w и т. д. замыкаются через конденсатор С_н. Такой детектор имеет большое входное сопротивление.

               Рисунок 5.5                                           Рисунок 5.6

В случае биполярного транзистора в зависимости от включе­ния нагрузки различают коллекторный, базовый и эмиттерный де­текторы. На рисунке 5.5 приведена схема коллекторного детектора, в нем детектирование происходит благодаря нелинейности про­ходной характеристики i_к=j(U_бэ). Для детектирования исполь­зуют также нелинейность входной характеристики i_б=j(U_бэ);приэтом постоянную времени цепи R₁C₁ выбирают из условия .  Детек­торные эффекты в базовой и коллекторной цепях транзисто­ра по своему влиянию на кол­лекторный ток противополож­ны, что ведет к снижению ко­эффициента передачи, но при этом уменьшаются нелинейные искажения и увеличивается пре­дельная амплитуда входного сиг­нала, при которой нет огра­ничения в коллекторной цепи. Такой детектор называют коллекторно-базовым. Дальнейшая линеаризация детекторной ха­рактеристики ценой уменьшения коэффициента передачи воз­можна путем применения отрицательной обратной связи по огибающей. Для этого в эмиттерную цепь включают цепь R₃C₂ (рисунок 5.6), постоянная времени которой выбирается так, чтобы составляющие токов несущей частоты и ее гармоник замыкались через конденсатор C₂, а токи частоты модуляции создавали па­дение напряжения на R₃ и, следовательно, отрицательную обрат­ную связь.

В эмиттерном детекторе (рисунок 5.7) постоянная времени R_нC_нвыбирается из условия (5.3). Детектирование происходит вслед­ствие нелинейности проходной характеристики I_э=j(U_бэ). В де­текторе имеет место почти 100%-ная отрицательная   обратная связь по огибающей, что определяет отсутствие перегрузки сиг­налами с большой амплитудой и высокое входное сопротивление; но коэффициент передачи детектора меньше единицы.

Рисунок 5.7

5.3 Теория детектирования слабых сигналов

Детектор можно представить в виде нелинейного четырехпо­люсника, нагруженного на сопротивление Z_н (рисунок 5.1,а). На вход подано напряжение . Во входном токе нас инте­ресует составляющая I_w с угловой частотой w, поскольку она оп­ределяет входное сопротивление, а в выходном — медленно меня­ющаяся составляющая I_н, которая создает полезный результат детектирования. Будем полагать нелинейный элемент безынерци­онным, тогда токи на входе и выходе детектора будут функциями только приложенных напряжений:

.                                                         (5.4)

Здесь j₁ и j₂ — функции, вид которых зависит от свойств не­линейного четырехполюсника. Функции j₁ называют колебатель­ными характеристиками (рисунок 5.8,б), функции j₂ — характеристи­ками выпрямления (рисунок 5.8,а).

Рисунок 5.8

Поскольку детектор является нелинейной цепью, свойстваегосущественно зависят от напряжения детектируемого сигнала. Ес­ли в усилителе нелинейность нежелательна и вызывает искажения сильных сигналов, то в детекторе она необходима при сигналах любого уровня, поскольку на ней основан сам процесс детекти­рования. Более того, теория нелинейных электрических цепей по­казывает, что при сильных сигналах зависимость продетектированного напряжения от амплитуды входного сигнала ближе к ли­нейной, чем при слабых. Поэтому при детектировании сильных сигналов искажения в детекторе уменьшаются, и желательно, что­бы на детектор подавались сравнительно сильные сигналы.