Детекторы радиосигналов. Виды детекторов и основные характеристики амплитудных детекторов, страница 5

.                                                               (5.30)

Здесь  - напряжение на нагрузке в момент t₁, практически рав­ное амплитуде входного сигнала U_m=U_m0(1+mcosWt).

Нелинейных искажений не будет, если скорость разряда кон­денсатора С_н будет превышать скорость уменьшения амплитуды огибающей входного сигнала, т. е.

                                                                                (5.31)

Из (5.30) скорость изменения U_н

.

Она максимальна в начале процесса (t=t₁) и с учетом, что U_н1»U_m0(1+mcosWt), равна

(5.32)

Скорость изменения амплитуды сигнала в момент t₁

                                                                (5.33)

Подставив (5.32) и (5.33) в (5.31), получим условие отсутствия искажений:

или

                                                                      (5.34)

Условие (5.34) должно выполняться в самом неблагоприятном слу­чае, соответствующем максимуму правой части неравенства. Что­бы найти максимум, приравняем нулю производную по t₁ правой части (5.34) и определим cosWt₁=—m. При этом (5.34) примет вид

                                                                              (5.35)

Неравенство (5.35) должно выполняться при верхней частоте мо­дуляции W_в. У реальных сигналов на верхних частотах модуля­ции коэффициент модуляции редко превышает 0,5—0,7, поэтому условие (5.35) можно применять в виде

                                                                                     (5.36)

Уменьшение R_н нежелательно, так как при этом снижаются вход­ное сопротивление и коэффициент передачи детектора. Уменьша­ют емкость С_н, однако она должна быть в 5...10 раз больше соб­ственной емкости диода С_д, в противном случае уменьшится на­пряжение сигнала, подводимое к диоду.

Поскольку при соблюдении (5.35) выходное напряжение на верхних частотах точно воспроизводит закон модуляции, частотные искажения малы; условие (5.35) является более жестким, чем ус­ловие отсутствия частотных искажений.

Рассмотрим нелинейные искажения, вызванные различием со­противлений нагрузки постоянному и переменному току. На рисунке 5.12 приведены семейство характеристик выпрямления идеально­го диода и нагрузочная прямая 0В для сопротивления R_н по по­стоянному току. Угол наклона ее к оси абсцисс a₁=arctg1/R_н.

Рисунок 5.12

В режиме несущей на нагрузке будет постоянное напряжение, оп­ределяемое точкой А пересечения нагрузочной прямой и характе­ристики выпрямления при U_m0. Выход детектора через раздели­тельную цепь подключен ко входу последующего усилителя с ко­нечным входным сопротивлением R_y (рисунок 5.13,а). Разделитель­ная емкость С_р выбрана из условия отсутствия частотных иска­жений на нижних частотах модуляции: 1/W_нС_р<<R_y. Поэтому для переменного тока частоты модуляции сопротивление нагрузки де­тектора  меньше, чем для постоянного тока. Наклон нагрузочной характеристики 0'В' будет круче (a₂=arctg1/R_W). При изменении амплитуды входного сигнала от U_m0(1—т) до U_m0(1+т) появятся нелинейные искажения типа отсечки по огибающей в интервале времени t₁... t₂, так как на этом интервале диод заперт. Искажений не будет при одинаковом наклоне нагрузочных характеристик для переменного и постоянно­го токов, т. е. при R_y>>R_н.

Рисунок 5.13

Постоянная составляющая напряжения на нагрузке детектора (рисунок 5.13,а), равная U_m0соsq, выделяется на разделительном кон­денсаторе. Ток разряда конденсатора, проходящий в цепи из R_ни R_y, создает на нагрузке R_н напряжение, примерно равное U_m0соsq R_н /(R_н+R_y). Это напряжение запирает диод, если амп­литуда сигнала падает ниже этого значения.

Минимальная ампли­туда равна U_m0(1—т), следовательно, условием отсутствия иска­жений будет неравенство U_m0(1—т)>U_m0соsq R_н /(R_н+R_y), откуда

R_y>R_н(cosq+т—1)/(1—т).

Рисунок 5.14

При cosq»1 это выражение принимает вид

R_y>R_нm/(1—m).