Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Следовательно, в зависимости от способа выполнения АД можно подразделить на параметрические (синхронные) детекторы, использующие линейную цепь с периодически меняющимися параметрами, и детекторы на основе нелинейной цепи. В свою очередь, в зависимости от типа электронного прибора, реализующего нелинейную цепь, АД подразделяют на диодные, транзисторные и т.д. В зависимости от того, нелинейность характеристики какого тока транзистора используется для детектирования, транзисторные АД делят на коллскторные, базовые, эмиттерные, стоковые, затворные и истоковые. На практике наиболее часто используют диодные АД.
Рассмотрим принцип действия параметрических и диодных АД. ГЛАВА 5 172 Параметрические (синхронные) АД. В синхронных детекторах (рис. 5.2) под действием гетеродина периодически меняется во времени параметр цепи (наиболее часто — крутизна ПЭ). Поскольку к таким устройствам относятся и ПЧ, структурная схема параметрического АД совпадает со струк~урной схемой ПЧ (см. рис. 1.6, г). Частоту гетеродина (Г) выбирают равной частоте несущего колебания на входе детектора, т.е. гетеродин должен быть синхронным с сигналом: );.=);, поэтому такой АД называют синхронным. Ток на выходе ПЭ при Г,= 1, с учетом начальной фазы колебания гетеродина 15 = ЕсУ, соз (иГ+ <р) + 055, У, (соз (2еэ1+ ч- <р,.
ь чэ ) + соя (<р, — <р )] +... Из этого выражения следует, что ток 1, содержит составляющие различных частот )'„2);, ... и составляющую нулевой частоты. Таким образом, в выходном токе 1, возникают новые частотные составляющие; составляющая с нулевой частотой является полезной, создающей напряжение Е, на выходе фильтра. Полезная составляющая тока (5.1) 1зо = 0,55~ (/с соз ((Рг — ф:). Дяя выделения ьс используют фильтр, состоящий из параллельной ЛсС„-цепи (рис. 5.2). Составляющая тока 1зс создает на Е„ напряжение Е, = 1~Я„= 0,55~ 0,А, соз (<р„— д,). (5.2) Из (5.2) следует, что АД создает напряжение в соответствии с законом изменения амплитуды входного сигнала. Кроме того, напряжение Е, зависит от разности фаз Ад = 1р„— д„т.е.
синхронный АД реагирует одновременно на два параметра входного сигнала: У, и <р,. Для работы такого АД необходимо, чтобы фаза сигнала равнялась фазе гетеродина: д,= д,; при этом соз Лд = 1, напряжение Е, максимально. Если у,= д„+ 90', то соз Ад = 0; Е,= О. Следовательно, необходима не только синхронность (/;= 1",), но и синфазность (<р„= <р,) напряжения гетеродина с напряжением сигнала. Рис. 5.2 Детекторы радиосигналов 173 Для регщизации синхронности и синфазности гетеродина создается специальная цепь синхронизации (см. рис.
5.2), включающая в себя фильтр для выделения несущего колебания и., ко~орое подводится к фазовому детектору системы автоматической подстройки частоты гетеродина. Диодные АД. Диодный АД, построенный по схеме рис. 5.3, называют лоследогггппетьнььгг, поскольку нагрузка )7„и диод ~Ю включены последовательно. Диодный АД, в котором диод и нагрузка включены параллельно. называют пироллельньыг. Принцип работы диодного АД можно пояснить с временной или со спектральной точки зрения.
на Рис. 5.3 Временная трактовка принципа работы АД. Пусть на вход АД поступает гармоническое напряжение с медленно меняющейся амплитудой и„,= г7,сов и,г (рис. 5.4). Если напряжение и,„поло>кительно (полярность и,„соответствует показанной на рис. 5.3), то диод открывается и конденсатор С„начинает заряжаться. Постоянная времени заряда т, конденсатора определяется емкостью Си и малым сопротивлением открытого диода. По мере заряда С, выходное напряжение Е, растет и стремится закрыть диод. Действительно, согласно рис. 5.3 напряжение на диоде и,= и„— Е, и в момент г = й и,„= Е„при этом и„= О. Начиная с момента б диод закрывается (и„и < Е,), и конденсатор Сн начинает разряжаться через резистор Лн.
Постоянная времени разряда конденсатора т,=Л„С„ » т,, поэтому разряд Сн происходит значительно медленнее, чем его Ъ- Рис. 5.5 Рис. 5.4 ГЛАВА 5 174 заряд. Разряд конденсатора С„ продолжается до момента Г = Гп при котором напряжение и„ становится равным нулю. Начиная с момента Г диод снова открывается, и конденсатор С„ начинает заряжаться. В результате серии зарядов и разрядов на выходе АД создается продетектированное напряжение Е„имеющее пульсирующую составляющую с частотой сигнала. С учетом того, что время т„в практических схемах АД во много раз больше периода несущей п„„уровень пульсации Е, мал.
Спектральная трактовка принципа работы АД. На рис. 5,5 показан примерный характер изменения тока диода при постоянной амплитуде детектируемого сигнала. При построении графика предполагается, что в установившемся режиме напряжение на выходе детектора Е, постоянно во времени. Напрямсение на диоде и„= и„— Е„т.е. напряжение Е, на выходе АД обусловливает отрицательное напряжение смещения на диоде, относительно которого прикладывается и„,.
Вольт-амперная характеристика диода = Е(ил) для простоты рассмотрения представлена линейной с нулевым обратным токоль Ток ~'„протекает при открытом диоде и представляе~ собой импульсы с углом отсечки 9 < 90'. В этом токе имеется постоянная составляющая 1„, которая протекает по следующей цепи: диод, резистор нагрузки Е„, катушка Е, диод ЧР. Ток („ создает на резисторе Е„падение напряжения Е,= У,еЯ„. Составляющие тока диода ~, с частотами 1;, 2~;, ... протекают через диод Ъ'лэ, конденсатор нагрузки С„, ЕС-контур, диод лГР.
Если 脄— АМ колебание, то напряжение Е„ изменяется в соответствии с законом изменения огибающей входного напряжения; при этом по такому же закону изменяется напряжение смещения на диоде. 5.2. АНАЛИЗ УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА ДИОДНОГО ДЕТЕКТОРА Рассмотрим последовательный диодный АД (рис. 5,б). На схеме слева от штриховой линии расположен источник сигнала— ЕС-контур, справа — детектор. Для общности рассмотрения в схему детектора включена ба~арса начального смещения Е„,„, заблоКнрОВаииая На радИОЧаСтОтЕ КОНдЕНСатОрОМ Сга БатарЕя Е„,„СОЗ- дает на диоде ЧП напряжение запирания, следовательно, при ~l,„< Е„,„, диод закрыт и детектирования входного сигнала не происходит.
Включение батареи Е„,„„целесообразно в тех случаях, когда желательно, чтобы слабые посторонние помехи в паузах между сигналом не проходили через приемник. При детектировании АМ колебаний обычно Е„„,= О„поэтому последующие формулы справедливы для детектора с нулевым начальным смещением. Детекторы радиосигналов 175 Рис. б.б Целью анализа диодного АД является определение напряжения Е, в установившемся режиме.
При детектировании АМ колебаний на практике выполняется следующее условие: в течение некоторого отрезка времени т амплитуда входного сигнала практически не меняется, однако в этот отрезок укладывается так много периодов несущего колебания, что напряжение на выходе АД успевает достигнуть установившегося значения. Следовательно, результаты анализа АД в установившемся режиме при детектировании гармонического колебания с постоянной амплитудой справедливы и для детектирования АМ колебаний. При определении напра>кения Е, на выходе АД в установившемся режиме можно не учитывать инерционность диода и считать, что ток диода г', однозначно определяется напряжением на диоде и„действующим в данный момент, т.е.
характеристика г,= Е(ил) есть статическая ВАХ диода. Можно также считать, что постоянная времени цепи нагрузки та=а,С„значительно превышает период высокочастотного колебания Твч = 1/1;,. При этом допущении конденсатор Сл за период Твч практически не успевает разрядиться: пульсирующая Е„-+ О, следовательно, при гармоническом немодулированном воздействии на АД напряжение на его выходе Е,= сопаь Со спектральной точки зрения второе допущение означает, что первая и высшие гармоники тока диода не создают на конденсаторе С„переменного напряжения.
а напря>кение Е, определяется только падением напря>кения на резисторе Е„за счет постоянной составляющей!„тока диода: (5.3) Ел лс~~н. Согласно (5.3) для нахождения Е, необходимо определить составляющую тока Т,о с учетом зависимости г',= Е(ил). По закону Кирхгофа напряжение, прикладываемое к диоду (см. рис. 5.6), (5.4) ГЛАВА 5 176 Выражение (5.4) справедливо для любого момента. Если и,„= = и,„сов (ан), и, = (7,„соя с>1 — Е„„, — Е,. (5.5) Ток диода 1, = Е(и,) = Г((7,„сов ан — Е„,„„— Е,).
(5.6) Постоянная составляющая тока диода 7м = — 1 1,(ан) г1ен. 2л 0 Поскольку функция 1,(ан) — четная, достаточно определить интеграл за половину периода сигнала, удвоив его значение. Тогда 1,0 = — ) 1,(ен) байи. 1 (5.7) я 0 С учетом (5.3) и (5.7) искомое напряжение на выходе АД л Е, = 7дьК„= ~" 1 1,, (ан) йоп (5.8) я 0 Полученное выражение справедливо для любой ВАХ диода. Чтобы найти формулы для напряжения Е„ следует конкретизировать вид ВАХ диода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
