При поступлении на управляющий вход двоичного фазового модулятора логической единицы +1 (см. рис. 16.14, а) двоичного кодового слова b(t) на выходе модулятора появляется фрагмент гармонического колебания uн1(t) (см. pис. 16.14, г) с начальной фазой, равной нулю градусов. При логическом нуле (-1) двоичного кодового слова (см. рис. 16.14, a), поступающего на управляющий вход модулятора, электронный ключ пропускает на выход модулятора фрагмент несущего колебания uн2(t) с начальной фазой, равной π (см. рис. 16.14, г).
Рис. 16.14. Диаграммы управляющего двоичного сигнала (а), первого (б) ивторого (в)
несущих колебаний и дискретного ФМ-колебания (г)
Таким образом, двоичные колебания с фазовой манипуляцией представляют собой последовательность радиоимпульсов, частота заполнения которых одинакова, а начальные фазы в пределах каждого единичного интервала (длительности импульса управляющего сигнала) различны.
ГЛАВА 17
ДЕТЕКТОРЫ
17.1. Детектирование АМ-колебаний
Под детектированием понимают процесс, преобразования модулированного колебания в целях выделения модулирующего сигнала. Таким образом, детектирование — процесс, обратный модулированию, поэтому применительно к нему можно встретить и другое название — демодуляция. Устройства, с помощью которых производят детектирование, называются детекторами (Д).
При формировании модулированных колебаний используют различные сигналы в качестве несущих колебаний. Модулирующие сигналы могут быть как непрерывными, так и дискретными.
Рис. 17.1. Схема амплитудного детектора на полупроводниковом диоде
При использовании несущего колебания, изменяющегося по гармоническому закону, в качестве модулируемых параметров могут выступать амплитуда, частота и фаза сигнала. Если несущее колебание — последовательность прямоугольных импульсов, то модулируемыми параметрами могут быть амплитуда, длительность, время появления и период следования импульсов. Модулированные колебания могут быть как с полным набором спектральных составляющих, так и с одной боковой полосой или с подавленной спектральной составляющей несущего колебания. Каждый вид модуляции требует своего подхода к организации процесса детектирования и построения детекторов, которые делят на амплитудные, частотные и фазовые.
Рассмотрим АМ-колебание с несущей частотой ω0 В процессе детектирования необходимо выделить спектральные составляющие модулирующего сигнала, частоты которых лежат в диапазоне отΩmin до Ωmax. Выполнить это можно, используя резисторы с
нелинейной ВАХ. В качестве этих резисторов могут выступать полупроводниковые диоды, транзисторы, электровакуумные приборы. На рис. 17.1 приведена схема амплитудного детектора (АД) на полупроводниковом диоде.
Детектор состоит из полупроводникового диода VD, конденсатора С и резистора R.Принцип его работы основан на формировании в окрестности частот ω = 0, ω0, 2 ω0, ... множества групп спектральных составляющих сигнала uAM(t) на выходе диода.
В последующем спектральные составляющие, расположенные в окрестности нулевой частоты ω= 0, выделяются фильтром нижних частот, выполненном на конденсаторе С и резисторе R. Выбор параметров элементов ФНЧ должен одновременно удовлетворять двум условиям:
1/( ΩmaxC) » R; (17.1)
1/(ω0С) « R.(17.2)
Первое условие (17.1) говорит о том, что при детектировании АМ-колебания не будут потеряны спектральные составляющие модулирующего сигнала вплоть до максимальной частоты спектра Ωmax сигнала. Второе условие (17.2) обеспечивает подавление всех спектральных составляющих сигнала, кроме модулирующего. Учитывая эти условия, можно наложить ограничение на величину постоянной времени τ = RCфильтра
Ωmax « 1/τ «ω0.
На рис. 17.2 показаны диаграммы аппроксимированной ВАХ диода, входного гармонического колебания, импульса тока и напряжения на выходе детектора. Прямая ветвь ВАХ полупроводникового диода (см. рис. 5.2, б) на начальном участке носит явно выраженный нелинейный характер. Далее ее вид становится близким к линейному. Интенсивность спектральных составляющих АМ-колебания может быть как малой, так и большой. В первом случае преобразование спектра АМ-колебания происходит на начальном (нелинейном) участке ВАХ диода, а во втором — на линейном участке.
Пусть ВАХ диода аппроксимируется полиномом iд= a0+a1u+а2u2, а АМ-колебание описывается выражением uАM(t) = - Vу(t)соs(ω0t + φ), где Vy(t) = Vm[1- mAMcos(Ωt +ψ)] — огибающая АМ-колебания с тональной частотой Ω. В этом случае спектральный состав тока диода можно описать в виде
iд(t) = Iо(t) + I1 (t)cos(ω0t + φ) + I2(t)cos[2(ω0t + φ)].
При детектировании выделяется спектральная составляющая I0(t) тока диода, которая применительно к полиному второй степени, аппроксимирующему ВАХ диода, имеет вид
Рис. 17.2. Диаграммы аппроксимированной ВАХ диода (а), входного гармонического колебания (б), импульса тока (в) и напряжения на выходе детектора (г)
В этом выражении первые три слагаемых представляют собой постоянный ток, а два последних - переменные составляющие. Из них только слагаемое а2Vm2mAMcos(Ωt +ψ), изменяющееся с частотой Ω, отражает модулирующий сигнал. Составляющая же
0,25a2 Vm2 mAM2 cos[2Ωt +2ψ] изменяется с удвоенной частотой 2 Ω и приводит к возникновению нелинейных искажений. В общем виде коэффициент нелинейных искажений определяется выражением kнд =√(I2Ω2+ I3Ω2+ I4Ω2+….)/ IΩ, где IΩ , I2Ω, I3Ω и I4Ω — амплитуды первой, второй, третьей и четвертой гармоник, изменяющихся с частотами Ω, 2 Ω, 3 Ω и
4 Ω.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.