Н.М. Изюмов, Д.П. Линде - Основы радиотехники (1083412), страница 101
Текст из файла (страница 101)
12.33. В отрезке волновода (обычно имеющего прямоугольное сечение) расположены полупроводниковый диод и штырь-излучатель колебаний гетероднна. С левого конца в волновод поступают волны сигнала от антенной системы или от усилителя СВЧ. Для того чтобы в месте расположения диода получить максимальное поле сигнала, диод размещается на расстоянии в четверть волны от металлического поршня, закрывающего правый конец волновода. В этом случае волны, отражающиеся от поршня, складываются синфазно с прямыми вол.
нами именно в месте включения диода и отдают максимальную энергию для преобразования частоты. Положение поршня можно подбирать. В процессе изготовления смесителя можно регулировать и положение диода относительно оси волновода, чем достигается необходимое вносимое в волновод сопротив. ление. В качестве гетеродина изображен клистрон, причем связь его со смесителем также регулируется изменением глу- 12.7. ДЕТЕКТОРНЫЕ КАСКАДЫ ПРИЕМНИКОВ бины погружения штыря-излучателя в волновод; индикатором настройки служит микроамперметр постоянного тока в цепи диода.
Колебание промежуточной частоты выводится из волновода по кабелю с четвертьволновым запорным цилиндром. Процесс детектированвя мы условились рассматривать как процесс преобразования радиосигнала в сигнал первичной (управляющей) формы. Таким образом, детектирование является важнейшим и необходимым процессом прн радио- приеме. Процесс детектирования имеет аналогию с процессом преобразования частоты в нелинейном смесителе с той лишь разницей, что в роли «гетеродинирующего» колебания для детектора выступает само несущее колебание сигнала.
Основным нелинейным прибором, используемым для детектирования, является д и о д (ламповый или полупроводниковый). После детектора внлючаются каскады усиления колебаний низкой частоты. Для управления низкочастотным усилителем требуется снять с детекторйого каскада напряжение звуковой частоты. Это напряжение должно создаваться выпрямленным током на нагрузочном сопротивлении в цепи детектора.
Обычно в качестве нагрузки включают непроволочный резистор большого сопротивления (для лампового диода — сотни тысяч ом), блокируемый по радиочастоте конденсатором небольшой емкости. Так мы приходим к схеме диодного детектора, изображенной на рис. 12.34. В этой схеме контур 1С являет- Рис. !234. Схема лампового диодно- го детентора ся последним контуром усилителя радиочастоты (высокой или, чаще, промежуточной). С контура снимается на- 326 Диодное преобразование на сверхвысоких частотах приходится применять благодаря малому уровню шума и малой входной емкости «точечного» диода (см. рнс.
8.33), хотя такой преобразователь и не дает усиления сигнала. пряжение радиосигнала с амплитудой У на вход детектора. Благодаря наличию блокировочного конденсатора Се зто напряжение полностью прилагается к зажимам анод †кат Д. В этом смысле, казалось бы, блокировочную емкость желательно брать достаточно большой, чтобы для тока высокой частоты ее сопротивление было малым.
Однако, с другой стороны, недопустимо, чтобы для тока звуковой частоты эта емкость оказалась заметным шунтом по отношению к основному нагрузочному сопротивлению Е. Обычно в радиовещательных диапазонах применяют емкость Сз порядка сотен пикофарад при сопротивлении резистора Е в несколько сотен килоом. Через диод проходит пульсирующий выпрямленный ток, в составе которого имеется постоянная составляющая, а при наличии модуляции сигнала составляющая звуковой частоты.
Значит, на сопротивлении выделяются одновременно и постоянное напряжение, и напряжение звуковой частоты. Постоянное напряжение имеет «плюс» .на правом и «минус» - иа левом нонце резистора Я (в соответствии с направлением выпрямленного тока, показанным стрелкой). Но действие постоянного напряжения на управляющую сетку следующей лампы не только не нужно, но даже нежелательно (это напряжение может смещать рабочую точку на характеристике усилителя на криволинейный участок). Для того чтобы на сетку лампы усилителя действовало только напряжение звуковой частоты с амплитудой Уц , перед сеткой включается разделительный конденсатор Ср (0,01 мкФ и более), представляющий собой малое сопротивление длн тока звуно.
вой частоты. Подача нормального по. стоянного смещения Б« на управляющую сетку лампы усилителя происходит через сопротквление утечки )г« (сотни килоом, причем й«)зт). Постоянное выпрямленное напряжение, падающее на сопротивление резистора )г, оказывается приложенным ме- жду катодом и анодом детекторного диода.
Значит, при действии сигнала рабочая точка на характеристике диода смещается влево на определенную часть амплитуды сигнала, тем большую, чем больше сопротивление резистора Я. Иначе говоря, диод пропускает ток лишь в течение доли полупериода (т. е. с малым углом отсечки). В этих условиях выпрямленное напряжение составляет приблизительно 0,9 (1 .
При наличии модуляции сигнала полезная амплитуда напряжения звуковой частоты окажется ()и ш 0'Ош ()мш где т — коэффициент модуляции принимаемого сигнала. Так, например, если напряжение сигнала на входе детектора Ем =4 В, а коэффициент модуляции т=253а, то напряжение звуковой частоты (1, =0,9ш(У =025 0,9 4=0~9 УкаЪайные соотношения справедливы при достаточно больших амплитудах радиосионала — более 1 В. Усилитель высокой и промежуточной частоты обычно рассчитывается именно на такие выходные амплитуды.
На рис. 12.35 дана иллюстрация процессов в диодном детекторе при больших амплитудах сигнала. Следует обратить внимание на тот факт, что при изменениях амплитуд радиосигнала автоматически изменяется и отрицательное смещение на аноде диода, тогда как угол отсечки тока остается неизменным. В целом схема диодного детектора очень проста, но процессы в ней достаточно сложны. Рассмотрим ~подробнее соотношения величин для лампового диодного детектора в установившемся .процессе при воздействии немодулированного сипнала с большими амплитудами.
Цля этого изобразим в нрупном плане (рис. 12.36) несколько периодов колебания предыдущего рисунка. Участок характеристики диода, на котором развертывается напряжение сигнала, будем считать прямой линией с крутизной Е в положительной области анодных ~напряжений1 в отрицательной области крутизна равна нулю.
Такая характеристика называется линейно-ломаной; она приемлема именно при больших амплитудах сигнала, когда нижний изгиб реальной характеристики не играет роли. Площади импульсов выпрямленного анодного тока можно математически заменить равновеликой площадью с постоянной высотой )ь Это будет постоянная составляющая выпрямленного тока, которая в данном случае является полезным результатом детектирования. Точнее следует сказать, что полезным результатом является постоянное смещающее напряжение Ее, равное )о)с, где )с — ~нагрузочное сопротивление. Но напряжение Еа является линией косинуса для угла отсечки О, т.
е, Еа= = У сов О, где У вЂ” амплитуда сигнала на входе детектора. Значит, оценив работы детектора может быть дана коэффициентом передачи напряжения Кд — — Е~/() = соз О. (12.23) Замечательным свойством диода с лкнейно-ломаиой характеристикой является то, что угол отсечки ие зависит от амплитуды сигнала: при увеличении амплитуд смещающее напряжение возрастает так, что угол О остается неизменным. Он зависит от крутизны Я и от нагрузочного сопротивления Е. Если, например, произведение (безразмерное) ЗЕ= 1О, то сов О 0,65; если ЯЕ=!00, то соя 0=0,9; ио гаал Рис. 12.35. Процессы диоднаго детектирования 12'* 327 (! 2.24) если же ЗЯ=!000, то сов 0=0 99. Значит, достаточно иметь сопротивление в несколько сотен килоам, и мы при обычной крутизне получим соз 0=0,9, что и было указано выше.
Когда детектируется сигнал с амплитудной модуляцией, то выпрямленное напряжение будет изменяться пропорционально амплитудам сигнала, а потому напряжение звуковой частоты, которое в данном случае окажется полезныи результатом детектирования, будет иметь амплитуду У = У ' т соз О. Пусть для диода 5= =2 мСм и выбрана сопротивление, равное 2 !О' Ом; тогда ЕЕ=400, и можно заведомо принять соя 0-0,9. Итак, важным показателем для оценки диодного детектора служит его коэффициент ппредачи Кд — — соз О. Не менее, важен и другой показатель входное сопротивление.
Оно позволяет вычислить мощность сигнала, потребляемую детекторным каскадом, Р„= =1)~~12цдд. Эта мощность почти полностью расходуется в нагрузочнам сопротивлении Й под действием выпрямленного напряжения Ед, так как потери в диоде малы. Значит, Рдд=Едд)ут. Приравнивая правые части двух последних равенств, а также зная, что соз 0 1 и 328 Рис. 12.36. Работа лампового диода с линейно-ломаной ха~рвктеристикой потому Ее=У„, найдем пвх гт!2.
Если, например, сигнал дает (! = 1 В, а сопротивление резистора К=500 кОм, та (!згд 1 2Евх 22510з 0,2 = — Вт(2 мк Вт), 10а Зная чувствительность приемника (мощность на входе), можно вычислить необходимое усиление ат входа да детектора. Если чувствительность должна быть 2 10-'д Вт, то в нашем примере потребуется Км = 2.10 з/2.10 " = 1О' раз (или 70 дБ). Очевидно, что чем выше входное сопротивление, тем выгоднее детектор, Но нагрузачиое сопротивление нельзя брать больше сатен килоом, так как переходные процессы, которые мы не рассматривали, будут искажать воспроизводимый сигнал первичной формы вследствие слишком медленного разряда конденсатора Сд через резистор Е.
Искажения формы,первичного сигнала проще всего показать на примере детектирования радноимпульсов. В телевизионных приемниках детектор должен превращать радиоимпульс в импульс одностороннего напряжения, т. е. в видеоимпульс. По существу при этом задача детектора и его принципиальная схема не изменяются: на выходе детекторного каскада необходимо ° получить импульс напряжения, который воспроизвел бы огибающую амплитуд радио- импульса.
Особенность детектирования импульсов заключается в выборе параметров схемы. Если взять нагрузочный резистор Я и блокировочный коцденса- Рига 12.37. Иснажения при де- тектировании импульсов 3 4 пз) с и ' тип Рпс, 1238. Схемы детектирования с полупроводниковыми диодами: а — обычная; б — двухполупериодная 329 тор Са тех же, что и для детектирования, радиотелефонных сигналов, то видеоимпульс окажется искаженным под влиянием переходных процессов в нагрузке: конденсатор будет заряжаться через диод постепенно и разряжаться через резистор па окончании арадиоимпульса за время, соизмеримое с длительностью импульса Тчяз, как показано на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
