Детекторы радиосигналов. Виды детекторов и основные характеристики амплитудных детекторов, страница 3

Для диодных детекторов слабым считается сигнал с ампли­тудой U_m<0,25 В, для транзисторных U_m<25 мВ. Детектирова­ние при этом происходит на наиболее криволинейном   участке вольт-амперной характеристики нелинейного элемента. Предста­вим ее в виде

                                                                                            (5.5)

где Е — начальное напряжение смещения, в частном случае (как на рисунке 5.2) оно может быть равно нулю. Рассмотрим диодный детектор; для него согласно рис. 5.2,а u=U_mcoswt+U_н, где U_н= -I_нR_н. При малых сигналах и результат детектирования будет малым, поэтому (5.5) можно представить рядом Тейлора:

 .                                                    (5.6)

Здесь  - ток в отсутствие сигнала, близкий к нулю при E=0. В дальнейшем ограничимся анализом этого случая. Обозначим

                                                                             (5.7)

После подстановки в (5.6) значения и и величин (5.7) приE=0и преобразований получим

.(5.8)

Отсюда амплитуда составляющей тока частоты w и постоянная со­ставляющая тока

                                                                                (5.9)

.                       (5.10)

При детектировании слабых сигналов , поэтому из (5.10) при подстановке в него U_н= -I_нR_н получим

                                                          (5.11)

Как видим, детекторная характеристика квадратична. Если ампли­туда сигнала меняется по закону , то согласно (5.11)

.

Ток детектора содержит не только составляющую частоты модуля­ции , но и вторую гармонику , т. е. имеют место нелинейные искажения: . Ко­эффициент передачи детектора

зависит от амплитуды несущей сигнала. Поскольку детектируется слабый сигнал, коэффициент передачи мал. Вследствие этих не­достатков в большинстве приемников детектирование слабых сиг­налов не используется.

5.4 Диодное детектирование сильных сигналов

Рассмотрим принцип действия последовательного диодного де­тектора (рисунок 5.2,а). Детектирование сильных сигналов происхо­дит с отсечкой тока (рисунок 5.3). Для упрощения анализа характе­ристику диода аппроксимируют линейно-ломаной. Диод в общем случае имеет прямую и обратную ветви тока. Вначале рассмотрим работу детектора без обратного тока. Идеализированная характе­ристика диода имеет вид

                                                                                    (5.12)

где S - крутизна характеристики.

При действии немодулированного сигнала  на ди­оде будет напряжение

   где  U_н = I_нR_н.                                                     (5.13)

Ток имеет вид (рисунок 5.9) импульсов с углом отсечки q, который оп­ределяется из соотношения , откуда

.                                                                                       (5.14)

С учетом (5.14) выражение (5.13) примет вид

                                                                            (5.15)

т. е. согласно (5.12)

                                                      (5.16)

Ток содержит постоянную составляющую I_н, составляющую ча­стоты w и ее гармоник.

Рисунок 5.9

Результат детектирования определяется со­ставляющей тока

                                  (5.17)

Для определения угла отсечки умножим обе части равенства (5.17) на R_н:

                                                          (5.18)

или после подстановки (5.14) в (5.18)

.                                                                                     (5.19)

Отсюда видно, что q - постоянная величина, т. е. имеет место ли­нейная зависимость тока I_н и напряжения на нагрузке U_н от ам­плитуды входного сигнала. Иначе говоря, характеристика детек­тора сильных сигналов линейна. В этом смысле детектор назы­вают линейным.

В общем случае трансцендентное уравнение (5.19) не имеет аналитического решения. При малых q можно считать , и из (5.19) получим