Другие предметы \ Основы радиосвязи и телевидения

Понятие колебания и сигнала. Классификация сигналов.Свойства преобразования Фурье, страница 14

При детектировании сильных сигналов применяют грубую аппроксимацию.

а) Детектирование немодулированного сигнала (выпрямление).

, где

Если гармонический сигнал воздействует на нелинейный элемент, то его ток содержит составляющие 0, ω_н, 2ω_н,…kω_н… Фильтр низких частот пропускает только постоянную составляющую.

, где

Подставим в выражение I₀ и подставим в формулу:

(1)

U₀ для диода является напряжением смещения.

; (2)

Приравняем (1) и (2).

; (3) ; - крутизна диода. ; (3а)

R – сопротивление нагрузки,

R_i – сопротивление диода.

Из выражений (3) и (3а) следует, что угол отсечки зависит от R_i и R, и не зависит от U_вх – амплитуды воздействия.

На практике иногда применяют приближенное выражение:

(4) ;

Так как угол отсеки θ не зависит от U_вх, то в соответствии с (2), U_вых~U_вх, следовательно, режим детектирования сигналов приводит к линейному детектированию. Напряжение смещения U₀ пропорционально амплитуде воздействия U_вх (пример автоматического смещения рабочей точки).

Введем понятие коэффициента передачи детектора (выпрямителя):

(6) ; ; при , т.е. при

Вывод:

1. RC цепь должна работать как фильтр нижних частот или ;

2. ;

3. Емкость С>>; -паразитная емкость диода.

б) детектирование АМК.

Т.к. при детектировании сильных сигналов осуществляется линейное детектирование, то при медленном изменении амплитуды входного сигнала , можно записать

При гармонической амплитудной модуляции:

, где

При выборе параметров амплитудного детектора, остаются все требования к выпрямителю:

1) , -для поддержания высокочастотной составляющей.

3) С>>

4) ; ;

Последнее требование проиллюстрируем, рассмотрев физические процессы в диодном детекторе:

Диод открывается, если напряжение на входе детектора, больше чем на выходе.

-постоянная заряда.

При неправильном выборе нагрузки при подаче АМК:

Примечание: одной из важных характеристик детектора является входное сопротивление, детектора должно быть как можно больше.

§8. Применение нелинейной РЭЦ для детектирования ФМК(фазовый детектор).

ФД предназначен для выделения того управляющего колебания s(t) , в соответствии с которым изменялась фаза несущего колебания.

, где

Заметим, что фаза является относительным параметром, поэтому на фазовый детектор кроме входного колебания нужно подавать опорное колебание с постоянной амплитудой, с фиксированной фазой, с той же частотой.

- опорное колебание.

Поскольку в ФД должно будет происходить преобразование спектра, то нужно использовать нелинейную цепь.

Структурные схемы(ФД и НЭ-ФНЧ + диодный ФД с одним диодом)

Аппроксимируем ВАХ диода полинома.

Разложим в ряд Тейлора при условии, что амплитуда больше :

Ввиду малого входного сигнала по сравнению с , можно пренебречь слагаемыми ,…

Схема ФД

Опорное напряжение подается на оба детектора в фазе, входной сигнал в противофазе.

Косинусоида(график)

Этот детектор не чувствует знак фазы, т.к. имеется косинусоида. Чтобы избавится от этого недостатка, нужно сдвинуть по фазе либо опору, либо входной сигнал на .

Синусоида(график)

При небольшом изменении фазы, детектирование проходит без искажений, т. к. линейный участок.

§9. Применение нелинейной РЭЦ для детектирования ЧМК.

, где

m-индекс угловой модуляции.

т.е

Частотный детектор.

Чаще всего частотное детектирование осуществляется в два приема. Сначала ЧМ превращают в АМ, а затем применяют амплитудное детектирование.

Схема АМ- ЧМ + АД

В качестве преобразователя ЧМ в АМ можно применить расстроенный резонансный усилитель (не совпадает с ).

Схема РУ + диаграммы

Недостаток: работает на небольшой девиации частоты.

§10. Применение нелинейной РЭЦ для преобразования частоты сигнала.

Преобразователь частоты – устройство, которое преобразует модулированный радиосигнал с несущей частотой в модулированный сигнал с частотой , причем закон модуляции не изменяется.