Детекторы АМ, импульсных и дискретных сигналов, страница 4

Энергетический спектр на выходе АД при воздействии немодулированного сигнала и шума показан на рис.8.24.

Рис.8.24.

Чем больше q, тем больше ступенька в результирующем спектре на выходе.

Рассмотрим отношение сигнал/шум на выходе исходя из выражений (8). Тогда для линейного детектора:

–  q<1 слабый сигнал – (9), т.е. сигнал подавляется шумом;

–  q>>1 сильный сигнал – (10), т.е. не изменяется.

Для квадратичного детектора (11):

–  q<1 (12), т.е. при малом отношении сигнл/шум и линейный и квадратичный АД ведут себя одинаково;

–  q>>1 (13), т.е. при сильном сигнале квадратичный детектор проигрывает линейному в 1/√2 раз.

8.8.3 Совместное действие шума и модулированного сигнала на АД в линейном режиме

Т.к. детектор инерционен, то наличие модуляции не должно влиять на полученные ранее оценки.

Если входной сигнал (14), где m–коэфф. модуляции.

Полезный эффект детектирования (15).

Тогда коэфф. передачи детектора при модулированном сигнале (1), где Кд – коэфф. передачи в отсутствие шума. Тогда (2), где Ф – функция, зависящая от отношения сигнал/шум на несущей частоте и глубины модуляции.

Зависимость отношения Кд/Кд показана на рис.8.25.

Рис. 8.25.

Видно, что при увеличении m, увеличивается подавление сигнала, т.к. захватывается квадратичный участок характеристики.

8.9 Синхронный (когерентный) амплитудный детектор

Синхронный детектор представляет собой частный случай преобразователя частоты на аналоговом перемножителе если частота гетеродина равна частоте сигнала. И здесь обычно Uг>>Uс. Схема на рис. 8.26.

Рис.8.26.

Выражения для сигналов на входе (3) и выходе в общем виде (4) и после преобразований (5). Видно, что для максимальной амплитуды сигнала на выходе нужно, чтобы φ=0, т.е. колебания сигнала и гетеродина были синхронизированы по фазе. Для синхронизации используется сам принимаемый сигнал.

Достоинства: Существует линейная зависимость между Uвых и Uвх; существует выигрыш √2 раз по отношению сигнал/шум относительно обычных детекторов (6).

Недостатки: требуется синхронизация.

8.10 Детекторы импульсных сигналов

В импульсных системах полезное сообщение может содержаться в параметрах каждого импульса сигнала или в импульсной последовательности. В первом случае задача детектирования сводится к превращению каждого импульса в видеоимпульс, форма которого должна повторять форму огибающей радиоимпульса.

Во втором случае нужно выделить огибающую последовательности импульсов. Роль несущего колебания могут выполнять как радио, так и видеоимпульсы.

Различают три вида импульсных детекторов (ИД):

–  импульсные детекторы  – детекторы радиоимпульсов, выделяющие огибающую каждого импульса;

–  пиковые детекторы – детекторы последовательности радиоимпульсов с целью детектирования её огибающей;

–  детекторы видеоимпульсов – для детектирования последовательности видеоимпульсов с целью выделения её огибающей.

На рис. 8.27 показны виды сигналов в этих детекторах.

Рис. 8.27.

8.10.1 Импульсные детекторы

ИД могут выполняться по обычной схеме. Но более широко используются диодные ИД, т.к. они обладают простотой схемы, высокой перегрузочной способностью и малыми искажениями.

Постоянная времени нагрузки выбирается из соотношения (1). Тпр – период промежуточной частоты.

В устоявшемся режиме процесс детектирования аналогичен детектированию непрерывных сигналов и параметры ИД те же, но для ИД необходимо учитывать переходные процессы. Так в начале импульса Rн=0, а угол отсечки θ=π/2, а Rвх~2Ri (Ri – динамическое сопротивление диода).

По мере заряда С угол уменьшается, а Rвх растет. После окончания импульса диод запирается и С разряжается через Rн и Riобр, поэтому форма заднего фронта импульса – экспонента.

При этом заряд С происходит через мало сопрот. Rд, а разряд через большое. При расчете Rн учитывают допустимое время спада фронта (3).

При выборе емкостей учитывают:

–  Сн д.б. большой, чтобы не уменьшить коэфф. предачи (4);

–  Сн д.б. (5), где Сд–емк. Диода, См – емкость монтажа, Свх ВУ – емкость входа видеоусилителя;

–  Для разделительной цепи (6).

8.10.2 Пиковый детектор

Первая особенность ПД – большая пост. Времени разряда С, т.е. в промежутке между импульсами напряжение на нем мало изменяется и остается пропорцион. Амплитуде последовательности импульсов (7).

Однако для точного преобразования сигнала должно выполняться условие (8) – инерционности. Если это условие не выполняется, то напряжение на нагрузке не будет успевать следовать за огибающей. Поэтому пост. Времени нагрузки д.б.(9).

Другая особенность ПД – при подаче импульсной последовательности со скважностью (10), постоянная составляющая тока уменьшится в q раз по сравнению с непрерывным сигналом, поэтому все расчетные формулы для детектора непрерывных сигналов остаются в силе при замене Rн на Rэ(11).

Т.о. для сохранения качественных показателей достаточно увеличить в q раз сопрот. Нагрузки. Поэтому обычно для ПД это МОм.

В этом случае выполнение требований по инерционности будет (12), требование отсутствия искажений (13).

Обычно применяют детекторы с разделенной нагрузкой или Д с двойным детектированием, показан на рис.8.28.

Рис.8.28.

Выводы по разделу:

–  Д могут реализовываться и программным путем;

– Процесс детектирования сопровождается неизбежными частотными, фазовыми искажениями, для уменьшения искажений, вызванных нелинейностью детекторной характеристики, используют режим детектирования с сильным сигналом;

– В Д наблюдается подавление слабого сигнала сильной помехой. При работе с малым отношением сигнал/помеха используют синхронные Д;

– Форма спектра сигнала и шума на выходе АД существенно отличается от фрмы спектра на его входе. При воздействии только шума спектр на выходе треугольный.

– При детектировании радиоимпульсов в диодных Д происходит искажение переднего и заднего фронтов продетектированного импульса, т.к. tу<<tс, то расчет емкости и сопрот. Нагрузки проводят по допустимому времени спада.