При детектировании АМ-колебания резкое увеличение его интенсивности приводит к снижению угла отсечки θ и, соответственно, к тому, что напряжение на выходе детектора стремится к амплитуде АМ-колебания. Например, при коэффициенте амплитудной модуляции mам, стремящемся к единице, угол отсечки θ возрастает и, соответственно, возрастает разность напряжений uAM(t)- uвых(t), что приводит к детектированию на начальном нелинейном участке ВАХ диода. В этом случае детектирование становится квадратичным. При большой амплитуде АМ-колебания детектирование близко к линейному, поскольку осуществляется на линейном участке ВАХ диода.
Рис. 17.3. Зависимость напряжения на выходе амплитудного детектора при различных постоянных времени ФНЧ
Линейный амплитудный детектор можно построить, используя, например, биполярный транзистор (рис. 17.4). Подобные детекторы называются коллекторными.
Рис. 17.4. Линейный амплитудный (коллекторный) детектор на БТ
На рис. 17.5 приведены диаграммы проходной характеристики транзистора, АМ-колебания, импульса тока коллектора БТ и напряжения на выходе детектора, поясняющие работу коллекторного детектора на биполярном транзисторе. Коллекторный детектор состоит из биполярного транзистора VT, конденсатора С и резистора R, образующих ФНЧ. Между базой и эмиттером транзистора включается источник напряжения смещения Uсм и источник напряжения uAM(t) АМ-колебания. Величина напряжения Uсм выбирается такой, чтобы рабочая точка транзистора располагалась в начале линейного участка проходной характеристики транзистора (см. рис. 17.5, а). В этом случае положительные полуволны АМ-колебания (см. рис. 17.5, б) будут открывать транзистор, вызывая появление импульсов коллекторного тока iк транзистора (см. рис. 17.5, в). Огибающая импульсов тока по форме напоминает огибающую АМ-колебания.
Рис. 17.5. Диаграммы проходной характеристики БТ (а), входного АМ-колебания (б),
импульса тока коллектора транзистора (в) и напряжения на выходе детектора (г)
Коэффициент детектирования коллекторного детектора
Kд= 0,318SR. (17.3)
При большом уровне сигнала на входе детектора проходную характеристику транзистора можно аппроксимировать прямой линией, что говорит о том, что крутизна транзистора Sимеет постоянное значение. В этом случае можно говорить, что и коэффициент детектирования (17.3) коллекторного детектора является постоянной величиной, а сам детектор — линейным устройством.
Как и для диодного детектора, выбор емкости конденсатора С и сопротивления Rв коллекторном детекторе должен отвечать условиям (17.1) и (17.2).
17.2. Детектирование частотно-манипулированных колебаний
Частотно-модулированные колебания могут быть получены в соответствии как с непрерывными, так и с дискретными управляющими сигналами. Кроме того, можно получить частотно-манипулированные колебания с одной боковой полосой. Все это требует определенных подходов к построению детекторов частотно-манипулированных колебаний.
При детектировании манипулированных (дискретных) ЧМ-колебаний можно использовать обычные амплитудные детекторы, построенные на базе полупроводникового диода (см. рис. 17.1) или биполярного транзистора (см. рис. 17.4). На рис. 17.6 приведена структурная схема детектора двоичных частотно-манипулированных колебаний, а на рис. 17.7 приведены диаграммы двоичного частотно-манипулированного колебания, радиоимпульсов на выходе ПФ, амплитудных детекторов и выходного сигнала, поясняющие работу детектора двоичных частотно-манипулированных колебаний.
Детектор включает два полосовых фильтра ПФ1 и ПФ2 (см. рис. 17.6), на входы которых подается двоичное частотно-манипулированное колебание uчм(t) (см. рис. 17.7, а). В этом колебании логическая единица определяется радиоимпульсом с частотой за-
Рис. 17.6. Структурная схема детектора двоичных частотно-манипулированных колебаний
Рис. 17.7. Диаграммы двоичного частотно-манипулированого колебания (а), радиоимпульсов на выходе первого (б) и второго (в) ПФ, амплитудных детекторов первого (г) и второго (д), выходного сигнала (е) детектора
полнения ω1, а логический ноль — радиоимпульсом с частотой заполнения ω2. Соответственно ПФ1 настроен на выделение колебаний с частотой ω1, а ПФ2 — с частотой ω2. Таким образом, при появлении на входах полосовых фильтров колебаний частотой ω1 на выходе ПФ1 будут присутствовать радиоимпульсы (см. рис. 17.7, б), которые детектируются амплитудным детектором АД 1 (рис. 17.7, г). В эти моменты времени на выходе ПФ2 сигнал отсутствует. При появлении на входах полосовых фильтров колебаний с частотой ω2 радиоимпульсы будут присутствовать на выходе ПФ2 (см. рис. 17.7, в), которые детектируются амплитудным детектором АД2 (см. рис. 17.7, д). В эти моменты времени на выходе ПФ1 сигнал отсутствует.
С выходов амплитудных детекторов сигналы поступают на вычитающее устройство, на выходе которого формируется выходной сигнал uвых(t) (см. рис. 17.7, е).
17.3. Детектирование ЧМ-колебаний
При детектировании непрерывных ЧМ-колебаний возникает определенная сложность. В этих колебаниях изменяется только частота в соответствии с модулирующим сигналом, а амплитуда остается постоянной. Детекторы для детектирования ЧМ-колебаний можно построить на базе нелинейных резисторов. Использование этих элементов позволяет изменить спектральный состав входного сигнала, из которого и можно выделить низкочастотную составляющую сигнала при детектировании. Однако изменение спектрального состава сигнала связано с изменением интенсивности (амплитуды) этого сигнала, но никак не частоты, поэтому напрямую детектировать непрерывные ЧМ-колебания невозможно. При детектировании ЧМ-колебаний их можно предварительно преобразовать в АМ-колебания, которые в последующем и детектировать, используя амплитудные детекторы.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.