Буга Н.Н., Фалько А.И., Чистяков Н.И. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.И.Чистякова (1986) (1095355), страница 30
Текст из файла (страница 30)
(5.14) 944 Рис. 5.9 (5.16) 145 С учетом (5.14) выражение (5.13) примет вид и = (/,„(соз а> 1 — соз 0), (5.15) т. с. согласно (5.12) -( 5(/ (созсо1 — со50) при ь>/(О, 0 при е>1)0. Тс>к содержит постоянную составляющую />ь составляющую ча- стоты а> и ес гармоник. Результат детектирования определяется со- ставляюшсн тока О о 1„= — (1 (сэ 1) с! ь> 1 = — ( 5 (/„(соз о> 1 — со5 0) с! а> 1 =- и о "д = — "' (ыпΠ— Осо50). Для определения угла отсечки ум>со>кпм обе час> и равенства (5.17) на 1/„; !/„= (5йэ!и) (/„, (5)п 0 — 0 соз 0), исш после подстановки (5.14) в (5.18) 1дΠ— 0 =и/5/с„. (5 !9) О~сюда видно, что 0 — постоянная величина, т.
е. имеет место ли- нейная зависимость тока 1, и напряжения па нагрузке (/„ от ам- плнсуды входного сигнала, Иначе говоря, характеристика детек- тора сильных сигналов линейка. В этом смысле детектор пазы- вакп линейным. В общем случае транспсндеитпое уравнение (5.19) пе пмсст ана- литического решения. При малых 0 можно считать !((0-0+8'/3, и пз (5.19) полу шм О == ! Зп/5/с„ (5.20) Углом отсечки 6 определяются все основные параметры детектора.
Емкость Сн выбирают так, чтобы детектирование происходило без частотных искажений. В этом случае, если У =У о(!+' +т сов Р1), напряжение на выходе согласно (5.14) можно найти как У. = У„,о соз 0(1+ил соз И). Амплитуда переменной слагающей выходного напряжения Уп=тУ о сов 9. Следовательно, коэффициент передачи детектора (см.
$5.1) Кп = Уп/и Унно = соз 9. (5.21) Амплитуду первой гармоники входного тока найдем, представив (5.15) рядом Фурье; о о /~= — ) 1(со !) созсо1с(о11= — ) ЯУ (созоо/ — соз9) созо» ! о(со/ = и о "о = — (9 — соз 6 ай п 9), яи (5.22) Отс1ода входная проводимость детектора / 6 Я бпп = — = — „(Π— айп 6 соз 9) = — „(9 — 0,5 ейп 26), (5.23) нн При малых 9, используя разложение з(па-а — ао/6 и учитывая (5.19), из (5.23) получим б„ж 2/Кп. (5.24) При малых 6 (сов 9=1) соотношение (5.24) можно получить исходя из того, что практически вся мощность сигнала, подводимая к детектору, выделяется на сопротивлении нагрузки (РннжР«)', поэтому У'/2/х,„ж У'„/!г„, (5.25) Согласно (5.14) Ус=У соз9; при соз9=1 Ус=У„ы (525) приводит к (5.24) У параллельного диодного детектора (рис. 5.2,б) входная проводимость равна сумме проводимостей нагрузки и диода (5.23) и (5.24): б„„, =б,„+1/Р„3//с„, (5.26) т.
е. больше, чем у последовательного детектора. При использовании германиевых диодов не всегда можно пренебречь обратным током. Его влияние приводит к появлению у диода конечной обратной проводимости 1/)с,бр — — Я,бр (рис. 5.10)', которая изменяет эквивалентное сопротивление нагрузки и входную проводимость, Эквивалентная нагрузка по постоянному току такого детектора ннио /ниннобп/(/но+/нобо) (5.27)' При Роор~йн /7нэ=Рн. 146 Рис.
6.11 Рис. 630 Входную проводимость найдем при соз 6=1 исходя из равенства мощностей на входе и выходе детектоРа Рнн Рн+Робо' У'/2 К„, =У'„/Кп,+ Уо/т„,. (5.28) При сов 6=1 Ун У, поэтому из (5.28) с учетом (5.27) бвх ~/ннп.о+ 1//н обо = (3и'и+ х/н обо)/!Чи )нобо. (5.29) Обратная проводимость диода увеличивает входную проводимость детектора. Прн /гоно» /с б -2Ж . 5.5. ИСКАЖЕНИЯ ПРИ ДИОДНОМ ДЕТЕКТИРОВАНИИ СИЛЫ-!ЫХ СИГНА'!ОВ (5.30) 147 Как отмечалось, детекторная характеристика при сильных сигналах близка к линейной. Искажения малы, если амплитуда сигнала не падает ниже некоторого значения У', обычно У' =0,05 ... 0,1 В, следовательно, чтобы не было нелинейных искажений, обусловленных уменьшением амплитуды входного сигнала при больших коэффициентах амплитудной модуляции, требуется выполнить условие У о(1 — т))У' или У о~У' (1 — т) '.
Например, при т=0,9 амплитуда несущей У, должна превышать 0,5 ... 1 В. Однако нелинейные искажения монгут возникнуть и при сильных сигналах вследствие инерционности нагрузки детектора и различия сопротивлений нагрузки постоянному и переменному току. Влияние инерционности нагрузки поясняется рис. 5.11. При положительной полуволне входного напряжения диод открывается и конденсатор Сн заряжается через его малое сопротивление (рис. 5.2на). Напряжение на конденсаторе быстро нарастает, приводя к запиранию диода. После этого происходит разряд Сн через /7„.
Постоянная времени разряда С,Р„велика, и напряжение убывает медленнее, чем опо нарастало. До момента времени !, напряжение на нагрузке воспроизводит форму огибающей входного сигнала. Если постоянная времени разряда слишком велика, то с момента !, (точка А) амплитуда входного сигнала уменьшится, а напряжение У. пе успевает отслеживать это уменьшение огибающей, т. е. возникают искажения. На интервале от !1 до /о происходит разряд С„ по закону Уп = Уи, ехр ( — (! — !,)/С„Й„). Здесь Кп — напряжение на нагрузке в момент 0, практически рав-. ное амплитуде входного сигнала О =О р(1+т сов Р1).
Нелинейных искажений ие будет, если скорость разряда кон- денсатора С„будет превышать скорость уменьшения амплитуды огибающей входного сип>ала, т. с. (5,31) Из (5.30) скорость изменения К, — — ехр [ — (1 — 1,)/С„й>„). ас ср)1р Опа максимальна в начале процесса (1=0) и с учетом, что Кп ж Ото (1+пч соь О !), равна ( — "'-') = — "- — = — — (! + >и со5 51 1>). (5.32) й ))=п Ср)1„ Скоросгь изменения амплитуды сигнала в момент!, ( — "'~ =--- — = — Р О 451~О(,.
(5.33) сп ) >=и Подставив (5.32) и (5.33) в (5.31), получим условие отсутствия искажений: — (1+>псо554! ) ) 52 1) 51П141, с г„ или ! ~ Г>тзпг>й (5.34) )свСв 1+тсо55>1> Условие (5.34) должно выполняться в самом неблагоприятном случае, соответствующем максимуму правой части неравенства. Чтобы пойти максимум, приравняем нулю производную по 1, правой части (5.34) и определим соз Р.1,= — т.
Прн этом (5.34) примет внд ~ Сп йн ~~ ) ! и> !>и. (5.35) Неравенство (5.35) должно выполняться при верхней частоте модуляции Р,. У реальных сигналов на верхних частотах модуляции коэффициент модуляции редко превышает 0,5 — 0,7, поэтому условие (5.35) можно применять в виде 14„С„й>в < 1„1,5, (5.36) Уменьшение )с, нежелательно, так как при этом снижаются входное сопротивление и коэффициент передачи детектора. Уменьшают емкость С„, однако опа должна быть в 5 ...10 раз больше собственной емкости диода С„, в противном случае уменьшится напряжение сигнала, подводимое к диоду. Поскольку при соблюдении (5.35) выходное напряжение на верхних частотах точно воспроизводит закон модуляции, частотные 148 .
11та(1~'са) 1)та Рнс. 5.12 искажения малы; условие (5.35) является более жестким, чем условие отсутствия частотных искажений, Рассмотрим нелинейные искажения, вызванные различием сопротивлений нагрузки постоянному и переменному току. На рис, 5Л2 приведены семейство характеристик выпрямленна идеального диода и нагрузочная прямая ОВ для сопротивления )с„по постоянному току. Угол наклона ее к оси абсцисс а~= агс1д 1Я,. В режиме несущей иа нагрузке будет постоянное напря>кение, определяемое точкой А пересечения нагрузочной прямой и характеристики выпрямлеиня при О р. Выход детектора через разделительну>о цепь подключен ко входу последующего усилителя с конечным входным сопротивлением )с„(рис. 5,13,а). Разделительная емкость С, выбрана из условия отсутствия частотных исканссний на нижних частотах модуляции: 1)11„Ср«Р,, Поэтому для переменного тока частоты модуляции сопротивление нагрузки детектора )сп — — )т',Я„/()с'„+)с„) мсньп>е, чем для постоянного тока.
Наклон нагрузочной характеристики О'В' будет круче (а,= =агс1д1Яп). 11ри изменении амплитуды входного сигнала от О, с(1 — и>) до К с(1+т) появятся нелинейные иска>кения типа отсечки по огибающей в интервале времени 0 ...!р, так как на этом интервале диод заперт. Искажений не будет при одинаковом наклоне нагрузочных характеристик для переменного и постоянного токов, т.
с. при рср»й,. Ср Р, Ср Рвс. 5.13 149 аах авмх и о'х Ркс. 6.14 Постоянная составляющая напряжения на нагрузке детектора (рнс. 5.14,а), равная У осозО, выделяется на разделительном конденсаторе. Ток разряда конденсатора, проходящий в цепи из й, и й,, создает иа нагрузке йо напряжение, примерно равное УооосОз Ойн< (йо+йу). Это напряжение запирает диод, если амплитуда сигнала падает ниже этого значения. Минимальная амплитуда равна У о(1 — т), следовательно, условием отсутствия искажений будет неравенство У о(1 — т))У„осозОй.<'(й +~у), от. куда йу ) й„(соз О+ и — 1)!(1 — и). При сов Ож! это выражение принимает вид йу ) й„и/(1 — т). В частности, если т .,-0,8, получаем йу)4й,.
Чтобы входное сопротивление первого каскада усилителя продетектированного сигнала было достаточно велико, этот каскад целесообразно строить на полевом транзисторе. Если первый каскад выполнен на биполярном транзисторе, то используют детектор с разделенной нагрузкой (рис. 5.14,б). Здесь сопротивление нагрузки постоянному току йо=й -)-йг, а переменному йа — — й>+йойу?(йо+йу). Условие отсутствия искажений в этом случае выполнить легче, но коэффициент передачи детектора уменьшается. 5.6. ОСОБЕННОСТИ ДЕТЕКТИРОВЛНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНЛЛОВ Различают два вида детектирования импульсных сигналов; детектирование радиоимпульсов — преобразование в видеоимпульсы, т. е. выделение огибающей каждого импульса из принятой последовательности; 150 пиковое детектирование — выделение огибающей всей последовательности радиоимпульсов. Пиковое детектирование может осуществляться в два этапа.
Вначале радиоимпульсы преобразуются в видеоимпульсы, а затем после дополнительного усиления и временнои селекции в вндеоусилителе происходит пиковое детектирование последовательности вндеоимпульсов. Обычно интервал между импульсами намного превышает длительность импульса, поэтому детектирование каждого радиоимпульса можно рассматривать независимо. Как правило, требуется, чтобы напряжение нндеоимпульса по форме мало отличалось от огибающей радиоимпульса. Искажение импучьсов при детектировании характеризуется длительностями фронта 1ф и среза 1, импульса (рис. 5.14). Время установления напряжения на нагрузке детектора определяется скоростью заряда емкости С„через открытый диод (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
