Детекторы радиосигналов. Виды детекторов и основные характеристики амплитудных детекторов

ГЛАВА 5
ДЕТЕКТОРЫ РАДИОСИГНАЛОВ

5.1 Виды детекторов и основные характеристики
амплитудных детекторов

Детекторы преобразуют принимаемые модулированные сигна­лы в напряжение, соответствующее передаваемому сообщению. В зависимости от вида модуляции различают амплитудные, час­тотные и фазовые детекторы.

Амплитудное детектирование возможно при помощи нелиней­ных цепей или синхронных детекторов. Детекторы с нелинейны­ми элементами (НЭ, рисунок 5.1,а) как более простые получили пре­имущественное применение. Пусть на входе действует амплитудно-модулированное напряжение при модуляции одним тоном (рисунок 5.1,б)

                                                                 (5.1)

Спектр этого колебания представлен на рисунке 5.1,г.

На нагрузке детектора выделится напряжение, которое со­держит постоянную и переменную составляющие вида рисунок 5.1,в. Полезным результатом детектирования является составляющая

.                                                                                    (5.2)

Спектр напряжения на выходе детектора показан на рисунке 5.1,д.

Синхронное детектирование осуществляется путем умножения сигнала (5.1) на опорное напряжение .

Рисунок 5.1

Получаемое в результате напряжение   содержит составляющую с частотой 2w, которая подавляется фильтром нижних частот. Оставшаяся после фильтра составляющая содержит полезный результат детектирования ви­да (5.2).

Технические решения для синхронного детектирования подоб­ны применяемым для преобразования частоты, причем роль гете­родинного напряжения выполняет опорное напряжение, а вместо фильтра промежуточной частоты на выходе включается фильтр нижних частот.

При детектировании возможны искажения сигнала, как нели­нейные, так и линейные. Нелинейные искажения оценивают ко­эффициентом гармоник

где , —амплитуды выходного напряжения с угловыми частотами 2W, ЗW и т. д.

Линейные искажения — амплитудно- и фазочастотные — обус­ловлены наличием в детекторе инерционных элементов, главным образом емкостей. Амплитудно-частотные искажения определя­ются зависимостью коэффициента передачи детектора К от часто­ты модуляции входного сигнала. Фазочастотные искажения оце­ниваются по степени линейности зависимости фазового сдвига выходного напряжения по отношению к огибающей входного ра­диосигнала от частоты модуляции.

Коэффициентом передачи детектора, как уже указывалось в § 1.5, называют отношение амплитуды выходного   напряжения  к амплитуде огибающей входного модулированного напряже­ния

Входная проводимость детектора характеризует степень его влияния на источник детектируемого сигнала. Вследствие резо­нансных свойств источника это влияние определяется первой гар­моникой входного тока. Входная проводимость находится как отношение амплитуды первой гармоники входного тока  к ам­плитуде напряжения несущей частоты сигнала на входе детек­тора:  Она содержит активную и емкостную состав­ляющие . Емкостная составляющая компенси­руется настройкой резонансного контура; в этом случае можно считать входную проводимость активной.

5.2 Типы амплитудных детекторов

В качестве нелинейного элемента детектора можно использо­вать диод или усилительный прибор (транзистор, интегральный модуль). Наибольшее применение нашли диодные детекторы. Они просты и позволяют получить почти неискаженное детектирование в большом диапазоне уровней сигнала. На рисунке 5.2 приведены схе­мы последовательного (а) и параллельного (б) диодных детекторов.

Рисунок 5.2

 Принцип действия обоих одинаков. Достоинством параллель­ного детектора является отсутствие гальванической связи между источником сигнала и диодом.

Рассмотрим последовательный детектор, полагая диод в пер­вом приближении идеальным, т. е. с линейной характеристикой и без обратного тока. Под действием входного напряжения через диод протекают импульсы тока (рисунок 5.3), которые содержат по­стоянную составляющую I_н и составляющие с угловыми часто­тами w, 2w и т. д. Постоянная составляющая создает напряжение на нагрузке U_н=—I_нR_н, высокочастотные составляющие замыка­ются через конденсатор С_н, реактивное сопротивление которого для этих частот очень мало. При AM меняется амплитуда им­пульсов тока, а следовательно, их среднее значение и напряже­ние на R_н. Чтобы ток с частотой модуляции протекал через сопро­тивление R_н, а токи с частотами w, 2w и т. д. через конденса­тор С_н, необходимо выполнить неравенства

,                                                                  (5.3)

где  — верхняя частота модуляции.

Рисунок 5.3

В параллельном детекторе на резисторе R_н помимо выпрям­ленного напряжения будет и переменное напряжение u_вх. Чтобы оно не проходило в последующие цепи, включают фильтр ниж­них частот либо снимают продетектированное напряжение с кон­денсатора С_р.

Рисунок 5.4