Лекція 23. Детектори

1 Амплітудні детектори

2 Детектування односмугових сигналів (синхронне детектування)

0. 3. Детектори імпульсних сигналів

1. 4. Детектування частотно-модульованих коливань

1 Амплітудні детектори

Обробка радіосигналів в радіоприймачах – це процес перетворення сигналу з метою виділення первинного сигналу передаваній інформації при мінімальних її спотвореннях, тобто це по суті процес демодуляції радіосигналу. У простому випадку цей процес називається детектуванням. Детектором називається каскад радіоприймача, в якому здійснюється перетворення вхідного модульованого радіосигналу в напругу (або струм), змінні за законом первинного модулюючого сигналу.

Амплітудний детектор - пристрій, на виході якого створюється напруга відповідно до закону модуляції амплітуди вхідного радіосигналу.

Амплітудно-модульоване коливання АМК (мал. 3.51) є складним коливанням, яке при модуляції одним тоном в своєму складі має три складових: з частотою коливання, що несе, з комбінаційними частотами ƒн+F и ƒн-F.

У складі спектру відсутня складова з частотою F, тому за допомогою приватного фільтру виділити її не представляється можливість.

Для того, щоб у складі спектру АМК з'явилася складова з частотою F, необхідно зробити перетворення сигналу за допомогою нелінійного елементу з одностороньою провідністю (діода). Внаслідок чого АМК перетвориться в імпульсний високочастотний сигнал з огинаючою амплітуд, пропорційно модулюючому сигналу (мал. 3.52).

У складі імпульсної послідовності, що модулюється по амплітуді, є складові постійного струму і модулюючої частоти F. Ці складові виділяються фільтром нижніх частот.

Таким чином, амплітудний детектор можна структурно представити (мал. 3.53).

Існують дві схеми амплітудних детекторів: послідовна і паралельна.

Послідовна схема амплітудного детектора.

У послідовній схемі (мал. 3.54) джерело АМК, НЕ і навантаження включені послідовно.

Склад схеми:

- джерело вхідного амплітудно-модульованого сигналу (LC- контур);

- нелінійний елемент (діод Д);

- фільтр нижніх частот (Rф Сф);

- навантаження (Rн);

- розподілююча ємкість (Ср).

При позитивному напівперіоді напруги ВЧ коливань конденсатор С_ф швидко заряджається до амплітудного значення через малий опір відкритого діода Д, при негативному напівперіоді конденсатор повільно розряджається через великий опір R_ф. Його величина значно більше опору відкритого діода. В результаті на конденсаторі підтримуватиметься напруга U_o, близька по величині амплітуді вхідної напруги.

Ця напруга пропорційна середньому значенню модульованих імпульсів струму, що протікає через діод (мал. 3.55).

Постійна складова напруги U_R(t) обмежується розподілюючою ємкістю C_р, і на навантаженні виділятиметься модулююча напруга.

Для забезпечення лінійного детектування, тобто Uн(t)=kUвх,, необхідно виконати умови:

1. Опір діода для струмів ВЧ має бути значно більше опору конденсатора C

При цьому вхідна напруга повністю прикладена до діода і його не буде на навантаженні.

2. Постійна часу RC ланцюга τ = RC має бути

де Т_ω – період високочастотного коливання;

Т_Ω - період модулюючого коливання.

Виконання даної нерівності забезпечує ідентичність виділеної напруги на навантаженні огинаючої амплітуди АМК.

Послідовна схема амплітудного детектора застосовується за відсутності у вхідному сигналі постійної складової, яка може змінювати режим роботи діода.

Паралельна схема амплітудного детектора.

У паралельній схемі джерело сигналу, нелінійний елемент і навантаження включені паралельно (мал. 3.56).

Принцип роботи паралельної схеми АД таке ж, як і послідовній: швидкий заряд конденсатора C через малий опір діода в прямому напрямі, і незначний розряд через великий опір R за час Т_ω.

У паралельній схемі виникає небезпека проходження високочастотних складових на вихід детектора, оскільки

Для усунення цього явища на виході детектора включається додатковий фільтр R_фС_ф з параметрами, що забезпечують

Паралельна схема застосовується в разі наявності у вхідному сигналі постійної складової. Її вплив на режим роботи діода усувається відповідним включенням ємкості С. Схема має закритий вхід.