Изучение основных закономерностей синхронного детектирования

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

СИНХРОННОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ

Цель работы: изучение основных закономерностей синхронного детектирования. В работе исследуется влияние рассогласования напряжений гетеродина и источника сигнала по фазе и частоте на выходной эффект детектирования.

Приборы и оборудование: базовый блок и сменное устройство. В сменном устройстве находятся нелинейный элемент – транзистор, гетеродин, генерирующий колебания с частотой f_г, фильтр промежуточной частоты, настроенный на частоту f_п, фильтр нижних частот, органы коммутации и регулировки.

 

Рис. 1 – Структурная и принципиальная схемы синхронного детектора

Параметры лабораторного макета:

L_к=750 мкГн

C_к=2200 пФ

f_г=250±2 кГц

U_г=10 мВ (малая)

U_г=250 мВ (большая)

R_н=3 кОм

При синхронном детектировании изменение дифференциальной крутизны во времени представляет собой периодическую последовательность импульсов. Коэффициент передачи, пропорциональный дифференциальной крутизне, будет иметь периодическую форму, с максимумами, соответствующими наибольшему углу отсечки (наибольшему напряжению смещения U_б0, см. рис. 2).

Или, более точно, при:

Рис. 2 – Зависимость максимума коэффициента передачи от напряжения на базе

 

U₀=0.15 В          U_m=0.625          S=60 мА/В

Рис. 3 – Зависимость коэффициента передачи детектора от напряжения смещения

Влияние рассогласования по фазе гетеродина и источника сигнала на эффект синхронного детектирования:

Фазовый сдвиг от одной секции:

Зависимость U_вых от n секций линий задержки:

Рис. 4 – Зависимость амплитуды выходного напряжения от числа секций задержки

При подаче на вход АМ-сигнала с параметрами:

M=50%

|f_г-f_с|.0.1F

Осциллограмма выходного напряжения:

Рис. 5 – Осциллограмма выходного напряжения при рассогласовании частот гетеродина и несущей АМ-сигнала

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Исследуем эффект прямого детектирования за счет нелинейности характеристики транзистора i_к(U_б).

Снимаем зависимость низкочастотного напряжения на выходе детектора от напряжения смещения при выключенном гетеродине, частоте модуляции F=1000 Гц, f_с=f_г, U_с=100 мВ и M=30%:

Uб0, В	Uвых, В
0	0.15
0.1	0.25
0.2	0.45
0.3	0.48
0.4	0.50
0.5	0.48
0.6	0.40
0.7	0.30
0.8	0.20
0.9	0.15
1.0	0.10

Рис. 6 – Экспериментальная зависимость коэффициента передачи детектора от напряжения смещения

Убираем эффект прямого детектирования, уменьшая напряжение смещения:

U_б0=0.1 В

При дальнейшем выполнении работы напряжение смещения не изменяем.

Включаем гетеродин и цепь синхронизации, «Фаза» в положение 0. Изменяя частоту сигнала, производим синхронизацию гетеродина по максимуму амплитуды напряжения на выходе гетеродина:

f_c=250 кГц

Переводим переключатель «Выход» в положение «Детектор». Включая и выключая гетеродин, убедились в наличии эффекта синхронного детектирования.

Переключая отводы линии задержки с помощью переключателя «Фаза», снимаем зависимость U_вых(n):

n	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Uвых, В	0.25	0.23	0.21	0.18	0.16	0.15	0.17	0.20	0.24	0.29	0.26

Рис. 7 – Экспериментальная и теоретическая зависимости U_вых(n)

Просматриваем и зарисовываем осциллограммы напряжений на выходе детектора при отключенной синхронизации гетеродина и различных частотах сигнала при M=0 и 50%, F=1000 Гц и |fг-fс|.0.1F:

              

                

Вывод: проделав данную работу, мы познакомились с реализацией АМ-детектора на основе гетеродина, нелинейного элемента – транзистора и избирательной цепи на выходе. Убедились в наличии эффекта синхронного детектирования. Сравнительный анализ (теоретической и экспериментальной) основных зависимостей: коэффициента передачи от напряжения смещения и выходного напряжения от числа секций задержки – показывает несколько лучшие результаты у реального эксперимента, что может быть объяснено тем, что теоретическое моделирование не удается сделать достаточно точным и условия, при которых производится сравнение, несколько различаются между собой.