Детектирование слабых сигналов. Диодное детектирование радиоимпульсов. Виды частотных детекторов

                                        Детектирование слабых сигналов

При детектировании слабых сигналов диод работает без отсечки тока. Рабочий участок детектирования находится в пределах криволинейной части статической характеристики диода. При отсутствии входного сигнала в детекторе протекает начальный ток диода, создающий на нагрузке напряжение Uо. При подаче на вход детектора выходного сигнала напряжение на нагрузке возрастает на величину ΔU. В режиме детектирования слабых сигналов Uвх <Uo  и  ΔU<Uo. Крутизна детектора пропорциональна амплитуде входного сигнала и невелика. Внутреннее сопротивление детектора определяется крутизной статической характеристики в исходной рабочей точке.Riд=.

Коэффициент передачи детектора при малых выходных напряжениях пропорционален амплитуде несущей частоты и значительно меньше единицы. Таким образом, квадратичный детектор значительно ослабляет принимаемые сигналы. Другим существенным недостатком квадратичного детектирования является высокий уровень нелинейных искажений. Коэффициент гармоникКг==m

С увеличением глубины модуляции нелинейные искажения, растут и при m=1 коэффициент гармоник, достигает величины 0,25. Rвх==

Крутизна статической характеристики диода при напряжении Uo мала, поэтому Rвх оказывается достаточно высоким. С учетом перечисленных недостатков квадратичное детектирование находит применение в простейших приемниках и в ряде измерительной аппаратуры.

Детектирование сильных сигналов

     В линейных детекторах ток через диод протекает в течение небольшой части периода несущей частоты модулируемого колебания. При подаче на вход детектора немодулированного полупериоды через диод протекает пульсирующий ток. В установившемся режиме работы на нагрузке создается постоянное напряжение, смещающее рабочую точку влево. При модулированном входном напряжении постоянное напряжение будет изменяться по закону модуляции.

Идеализируя диод, представляем  его характеристику  линейной, и подаем на вход идеального детектора немодулированного высокочастотное напряжения Uвх=Umcoswt

В этом случае к диоду будет приложено напряжение U=Umcoswt-U.

Угол отсечки тока диода определяется условием: Umcosθ=U, отсюда cosθ=, а напряжение, проложенное к диоду будет равно U=Um(coswt-cosθ).

При U>O токдиода i=SUm(coswt-cosθ).

Представляя ток диода в виде ряда Фурье, определим его постоянную составляющую

I=SU_m(coswt-cosq)dwt

I=SU_m(sinq - qcosq)

На основании представленных выражений можно определить внутренние параметры детектора

Sд==      при U=const.

==      при Um=const

Riд=      mд=SдRiд=

Таким образом, внутренние параметры детектора определяются углом отсечки и крутизной характеристики.

Параметрический (синхронный) АД

Под действием гетеродина периодически во время меняется параметр цепи (как, правило, крутизна преобразовательного элемента). В отличии от преобразователя частоты в этом случае частота гетеродина выбирается равной частоте входного сигнала fг=fс (гетеродин синхронен с сигналом). В результате преобразования в выходном токе появляются новые частотные составляющие, из которых iн=0,5S₁Uсcos(jг-jс) является полезной. На выходе напряжение Uд=IнRн»0,5RнSUс cos(jг-jс). Поэтому выходное напряжение синхроного детектора определяется как закон изменения амплитуды выходного сигнала, так и разностью фаз входного сигнала и напряжения гетеродина. При Dj=0,jс=jг cosDj=1 и Uд максимально. Если  jс=jг±90⁰, то Dj=0 и Uд=0. Таким образом, необходима не только синхронность fс=fг , но и синхронность сигналов. Для обеспечения этого условия используют специальные цепи синхронизацию, выделяющие колебания сигнала и подводящие его к фазовому детектору системы АПЧ гетеродина.

                       Диодное детектирование радиоимпульсов

В радиоприемных устройствах импульсных сигналов используется детекторы радиоимпульсов. Эквивалентная схема предшествующего каскада и схема детектора могут быть представлены в следующем виде.

Предположим, что на входе усилителя действует импульс с идеальной прямоугольной огибающей. Полагаем, что полоса пропускания контура усилителя настолько широка, что при отключенном детекторе напряжение на контуре имеет практически прямоугольную огибающую. В начальный момент времени на диод поступает первая положительная полуволна напряжения Uк, открывая его и заряжая конденсатор Cн. В момент t1напряжение на диоде практически равно 0 и конденсатор разряжается до момента t2. При подаче второй положительной полуволны конденсатор подзаряжается, причем от периода к периоду ВЧ колебаний уровень заряда конденсатора возрастает. Через несколько периодов колебаний или серии зарядов и разрядов напряжение на конденсаторе Cн устанавливается. По окончании действия радиоимпульса Cн разряжается через Rн, а напряжение на выходе детекторауменьшается по экспоненте. В процессе установления напряжения на Cн меняется угол отсечки тока диода. В начале заряда он равен 90⁰, т.к. ток через диодпротекает в течение первого полупериода напряженияUк. По мере установленияUд угол отсечки уменьшается и при фиксированной величине Rн стремится к установившемуся значению.