Детекторы радиосигналов. Виды детекторов и основные характеристики амплитудных детекторов, страница 8

Здесь К—коэффициент пропорциональности; j—мгновенное зна­чение разности фаз сравниваемых напряжений. Его можно разло­жить на две составляющие:  и . Первая обусловлена разностью частот напряжений u₁ и u₂, вторая равна разности их начальных фаз. При использовании ФД и фазомодулированных сигналах необходимо обеспечить . Если одно из напряжений предварительно сдвинуть на угол p/2, то  При малых j можно полагать , т. е. напряжение на выходе соответствует модулирующей функ­ции.

   Рисунок 5.20                                   Рисунок 5.21

Основной характеристикой фазового детектора является детек­торная характеристика—зависимость выходного напряжения u_вых от разности фаз j сравниваемых колебаний. У идеального перем­ножителя детекторная характеристика определяется формулой (5.40) и представлена на рисунке 5.21.

Основными параметрами фазового детектора являются:

крутизна характеристики, которая представляет собой произ­водную выходного напряжения по фазовому углу в точке макси­мума производной при заданных амплитудах входных сигналов:

коэффициент передачи напряжения

искажения при детектировании непрерывных (аналоговых) сиг­налов. Они зависят от линейности рабочего участка детекторной характеристики (например, область АБ на рисунке 5.21).

5.9 Типы фазовых детекторов

Широкое применение получили балансные фазовые детекто­ры по схеме на рисунке 5.22. Балансный детектор представляет соеди­нение небалансных, так что выходные напряжения образуют раз­ность продетектированных сиг­налов. На входы детектора по­даны напряжения (5.39), при­чем u₁ приложено к диодам противофазно, а u₂ синфазно.

Амплитуды напряжений на диодах можно определить с помощью векторной диаграммы на рисунке 5.23:

,

.                                                     (5.41)

Напряжения U_Д1 и U_Д2 детектируются и создают на нагрузках на­пряжения U_вых1= K_дU_д1 и U_вых2= K_дU_д2, где K_д—коэффициент передачи амплитудных детекторов.

                         Рисунок 5.22

Результирующее напряжение в соответствии с (5.41)

                     (5.42)

Вид характеристики зависит от соотношений между амплитуда­ми U_m1 и U_m2 приложенных напряжений. Наиболее близкая к ли­нейной зависимость выходного напряжения u_вых от j на интер­вале от 0 до p имеет место при равенстве амплитуд U_m1 и U_m2 (рисунок 5.24).

       Рисунок 5.23                             Рисунок 5.24

Если U_m1<<U_m2, то, вынося U_m2 за скобки в (5.42) и пренеб­регая слагаемым (U_m1/U_m2)² <<1, получаем

;                     (5.43)

Каждое слагаемое в квадратных скобках (5.43) разложим в ряд по формуле бинома Ньютона и ограничимся первыми двумя чле­нами ряда. После преобразований выражение детекторной харак­теристики примет вид

.                                                                              (5.44)

Как видим, при U_m1<<U_m2 детекторная характеристика близка к косинусоиде (рисунок 5.21), линейно зависит от амплитуды меньшего напряжения (сигнала) и не зависит от амплитуды большего (опорного) напряжения.

Благодаря линейной зависимости выходного напряжения фазо­вого детектора от входного его можно использовать для детекти­рования амплитудно-модулированных сигналов; так реализуется синхронный детектор (см. § 5.1). Опорное напряжение, выраба­тываемое местным генератором, должно быть синхронизировано с несущей входного сигнала с точностью до фазы. Напряжение на выходе детектора максимально при разности фаз j=0. При j=90° напряжение на выходе отсутствует, а при j=180° поляр­ность выходного напряжения меняется на противоположную.

Детектор симметричен относительно приложенных напряжений, поэтому безразлично, на какой вход подавать опорное напряже­ние.