Приемно-передающие устройства радио­технических систем: Учебное пособие, страница 26

Ввиду нелинейности вольт-амперной характеристики диода че­рез него протекает периодический пульсирующий ток, спектр ко­торого   может   быть   представлен   рядом   Фурье.

Постоянная составляющая тока протекает через резистор R_H, а высокочастотные составляющие тока замыкаются через емкость С_н   на   корпус.

Постоянное напряжение на резисторе  пропорци­онально огибающей входного сигнала и является полезным выход­ным   сигналом   амплитудного   детектора.

Зависимость выпрямленного тока от амплитуды детектируемо­го напряжения называют детекторной характеристикой- Семейства детекторных характеристик, снятых при различных значениях со­противления нагрузки R_H  представлено на рис. 2.49.

Начальный участок детекторных характеристик является не­линейным и приближенно может быть аппроксимирован квадра­тичной   зависимостью    I=aU².

На этом основании амплитудный детектор при  называ­ют квадратичным. В таком режиме детектор имеет большие не­линейные   искажения.

Участок детекторных характеристик при  характеризу­ется линейной зависимостью выпрямленного тока от амплитуды детектируемого   напряжения.

Амплитудный детектор, использующий линейный участок де­текторных   характеристик,   называют   линейным.

Линейный режим обеспечивается путем усиления колебаний в усилителе   промежуточной   частоты   до   величины  

Качество работы амплитудного детектора характеризуется следующими*  параметрами:

1) коэффициентом   передачи   напряжения

где  — амплитуда видеоимпульса на выходе детектора; U—ам­плитуда напряжения детектируемого радиоимпульса на входе де­тектора;

2) входным   сопротивлением   току   несущей   частоты

где  — амплитуда  первой  гармоники  протекающего  через диод тока;

3) коэффициентом фильтрации, показывающим, во сколько раз на выходе амплитудного детектора уменьшается напряжение про­межуточной   частоты

где  U' — неотфильтрованная часть напряжения  несущей  частоты на   выходе   амплитудного   детектора;

4) искажениями формы огибающей детектируемого радиоим­пульса, которые оцениваются временем установления  и спада  фронтов видеоимпульса при воздействии на вход радиоим­пульса   с   прямоугольной   огибающей

где  — эквивалентное сопротивление заряда емкости;  — внутреннее   сопротивление   открытого   диода-

Из соотношений  и  следует, что для уменьшения времени установления переднего фронта и времени спада заднего фронта импульса необходимо уменьшать сопротивление или емкость на­грузки.

Разновидностью импульсного детектора является пиковый де­тектор, предназначенный для выделения на нагрузке напряжения, пропорционального амплитуде огибающей входных сигналов.

В пиковом детекторе время заряда нагрузочной емкости выби­рается примерно равным длительности детектируемого импульса, а время разряда —из условия, чтобы за период повторения детек­тируемых импульсов Т_н нагрузочная емкость С_н не успела су­щественно   разрядиться.

2.5.2. Частотные детекторы

Частотным детектором называют устройство, выходное напря­жение которого пропорционально отклонению частоты входного колебания   от   некоторого   опорного   значения.

Частотные детекторы (ЧД) используются в системах автопод­стройки частоты в качестве чувствительного элемента, а также в приемных устройствах частотно-модулированных сигналов-

Качество  работы  частотного  детектора     характеризуется  его амплитудно-частотной характеристикой, представляющей собой за­висимость выходного напряжения  от частоты входных колеба­ний при постоянной амплитуде (ряс. 2.50). Рабочий участок АЧХ заключен   между   точками   А   и   В.

Частота , при которой , называется переходной частотой-По амплитудно-частотной характеристике частотного детектор к определяются   его   технические   параметры:

крутизна   амплитудно-частотной   характеристики

полоса пропускания

Принцип действия частотного детектора основан на преобразовании входного частотно-модулированного колебания  в амплитудно-модулированное, а затем детектировании — амплитудным де­тектором. Преобразование вида модуляции обусловлено тем, что нелинейный элемент не реагирует на изменение частоты.

Как правило, частотный детектор строится по балансным схе­мам.   Основными   из   них   являются:

частотный детектор с двумя связанными настроенными конту­рами;

частотный детектор с двумя взаимно расстроенными параллель­ными   1ил)и   последовательными   контурами;

дробный частотный   детектор    (детектор   отношений).

Наиболее широкое распространение получила схема частотного детектора с двумя связанными настроенными контурами (рис. 2.51),

обладающая достаточно высокими линейностью и крутизной амплитудно-частотной характеристики, а также простотой настройки.

В ее состав входит двухконтурный усилитель, настроенный в резонанс на переходящую частоту . Между контурами усилителя осуществляется двойная связь: трансформаторная, характеризуе­мая коэффициентом взаимной индукции М; емкостная, осуществ­ляемая   через   емкость   СЗ.

Ко второму контуру подключено два одинаковых амплитуд­ных детектора, каждый из которых состоит из полупроводниково­го диода и нагрузки R_н,   С_н.

Для замыкания постоянных составляющих токов, протекающих через диоды  и , включен дроссель , который для то­ков высокой частоты представляет разрыв.

Принцип работы частотного детектора сводится к следующему. Под воздействием высокочастотных напряжений , и , при ложенных соответственно к первому и второму диодам, через дио­ды  и  потекут выпрямленные токи. Протекая по резисто­рам R_H в противоположных направлениях, эти токи создают  и  противоположных знаков. Результирующее напряжение на выходе  ЧД  определяется  разностью  этих   напряжений:

где

            Полагая , можно записать

Как следует из приведенной схемы частотного детектора, на­пряжение на первом контуре , через емкость СЗ полностью прикладывается к первому и второму диодам в одинаковой фа­зе U₂ — напряжение на втором контуре, образованное за счет трансформаторной связи второго контура с первым. Как следу­ет из схемы, к каждому диоду прикладывается , причем в противоположных фазах.