1. Классификация детекторов

Современные радиоприемные устройства широко используют аналоговую и цифровую реализации отдельных функциональных узлов, в том числе детекторов, поэтому следует различать цифровые схемы, которые могут либо повторять принципы аналогового детектирования, либо реализовывать алгоритмы, отличающиеся от аналоговых, широко применяемых на практике.

В литературе нет установившегося названия устройствам, вы­полняющим операцию сравнения и одновременного преобразова­ния одного вида сигнала в другой. В зависимости от области при­менения используют понятия: различитель, дискриминатор, демодулятор, детектор.

Дискриминаторам (от латинского discriminato - различать) различителем называют устройство, преобразующее отклонение параметра некоторого входного воздействия от заданной (эталонной) величиныв выходное напряжение

. (54)

Проведем классификацию аналоговых детекторов на основе анализа ряда установившихся терминов и понятий. В радиосистемах различного назначения информацию обычно передают изменением какой-либо величины синусоидальных колебаний: амплитуды, частоты, фазы. Поэтому на приеме должен применяться соответствующий детектор (дискриминатор, демодулятор). Амплитудный детектор (АД) - это устройство, преобразующее разность амплитуд входных воздействий в выходное напряжение

. (55)

Различают фазочувствительные и нефазочувствительные АД их классификация приведена на рис. 28.

Рис. 28

В фазочувствительных АД знак выходного напряжения зависит от фазы входного напряжения. В нефазочувствительных, схемы которых не отличаются от схем обычных выпрямителей, выходное напряжение сохраняет свой знак независимо от фазы входного напряжения.

Частотные детекторы (ЧД) преобразуют отклонение частоты входного воздействия относительно некоторой эталонной частотыв выходное напряжение

. (56)

В соответствии с указанным, ЧД классифицируют по величине , способу заданияи другим параметрам. Классификация ЧД приведена на рис. 29.

Рис. 29

По способу задания эталонной частоты все ЧД можно разделить на две группы:

• с настройкой эталонного фильтра (колебательного контура);

• с подачей на один из входов ЧД гармонического колебания эталонной частоты.

К первой группе ЧД относятся резонансные апериодические схемы. В резонансных детекторах определяется резонансными контурами. Они используются на частотахкГц. Апериодические детекторы (дискриминаторы) применяются на низких частотах прикГц. Ко второй группе ЧД относятся дискриминаторы нулевых биений с.

К резонансным ЧД относятся детекторы на расстроенных контурах, с фазовым сравнением, кварцевые, дробные (детектор отношений), резонансные, индуктивные с фазовым автовыбором. К апериодическим ЧД относятся детекторы с RC-цепью, с фазовращающей цепью, с ФНЧ и ФВЧ, мостовые. Близко к группе частотных детекторов (дискриминаторов) примыкают корреляционные.

Фазовый детектор (ФД) – это устройство, выходной сигнал которого определяется разностью фаз колебаний, подаваемых на его входы. Мгновенное значение выходного напряжения ФД

, (57)

где - нормированная характеристика ФД;

- мгновенная разность фаз входных напряжений.

Разнообразные схемы ФД по принципу действия можно разделить на две большие группы: нелинейные векторомерные и параметрические. Классификация ФД приведена на рис. 30.

Рис. 30

К векторомерным относятся ФД, в которых выходное напряжение образуется сравнением амплитуд векторных суммы и разности колебанийис помощью нелинейных элементов и последующего детектирования результирующего сигнала.

Детекторы (дискриминаторы) этой группы используют на высоких частотах. Наиболее распространенными дискриминаторами этого типа являются балансные и кольцевые. Балансный ФД с квадратичными амплитудными детекторами эквивалентен перемножителю входных колебаний с последующей фильтрацией высокочастотных составляющих.

К параметрическим относят детекторы, в которых преобразование разности фаз сигналов в выходное напряжение осуществляется при помощи линейных цепей с переменными параметрами. Параметры линейных цепей можно изменять плавно или скачкообразно. Параметрические ФД часто называют коммутационными. В коммутационных ФД одно из колебаний, называемое опорным, периодически изменяет параметры электрических цепей. В качестве коммутатора (ключа) применяют чисто механические прерыватели; электронные или транзисторные схемы. Коммутационные ФД используются обычно на сравнительно низких частотах (до сотен килогерц). В ряде случаев, в том числе, когда требуется специальная характеристика ФД, например, в цифровых синтезаторах частоты, используются импульсно-фазовые дискриминаторы.

В общем случае ЧД и ФД можно рассматривать как последовательное включение преобразователя входного сигнала в изменение амплитуд и два АД.

Цифровые детекторы могут быть реализованы как прототипы известных аналоговых, например, амплитудных детекторов.

Различают три принципа построения цифровых ЧД (ЦЧД):

1. ЧМ сигнал преобразуется в сигнал с AM с последующим амплитудным детектированием - это ЦЧД на расстроенных резонаторах;

2. в ЧМ сигнале создается дополнительная ФМ относительно входного ЧМ сигнала с последующим фазовым детектированием, причем опорным для ФД является исходный ЧМ сигнал; в автокорреляционном квадратурном ЧД реализуется 2-й принцип; различают также и обычные автокорреляционные ЦЧД;

3. по 3-му принципу построен цифровой синхронно-фазовый детектор (ЦСФД).

Различают обычную и квадратурную схемы ЦСФД, в них продетектированный сигнал создается в цепи управления частотой управляемого генератора.

Цифровые ФД строят на основе перемножителя и цифрового ФНЧ, а также по квадратурной схеме, включающей преобразователь Гильберта и косинусно-синусный генератор (КГС).

Экзаменационный билет № 5

1. RС-генераторы. Мост Вина. Генераторы с внешним возбуждением

2. Спектры непериодических колебаний