Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Ограничители можно подразделить на ограничители мгновенных значений и амплитудные. В ограничителях мгновеннып знпчений обеспечивается постоянство максимальных либо минимальных напряжений на выходе, либо и тех и других. На рис. 5.28, а приведена одна из возможных форм напряжения на входе ограничителя по максимуму и по минимуму с двумя поро~ами ограничения: (7„р,„„, и (7„р,„.
На рис. 5.28, б показана форма ограниченного напряжения: в интервале времени от гз до б напряжение и,„превышает значение (7„,р „„, при этом напряжение (7,„„постоянно; в интервале от ~4 до В и,„< (7„„;„, т.е. ограничитель обеспечивает на выходе постоянное (в частности, нулевое) напряжение. В интервалах й — 7, и  — ~, напряжение и„„„повторяет форму напряжения и,„.
Особенность ограничителей мгновенных значений заключается в том, что напряжение на их выходе по форме отличается от входного напряжения; напряжение и„,„как правило, имеет участки с постоянным напряжением. Детекторы радиосигналов 197 Овии !) ь гг г~ г~ 67 г Рис. 9.29 Амллилгудные ограничители (АО) предназначены для ограничения синусоидальных колебаний с медленно изменяющейся амплитудой, Диаграммы напряжений на входе и выходе АО показаны на рис. 5.29.
Напряжение на выходе АО постоянно по амплитуде, однако его фаза и частота при ограничении практически не изменяются. Такие ограничители устраняют только паразитную амплитудную модуляцию, не внося заметных искажений в частотную и фазовую модуляцию.
Ограничители применяются в приемниках по той причине, что существующие частотные детекторы создают на выходе напряжение, как правило, одновременно зависящее как от частоты, так и от паразитной сопутствующей амплитудной модуляции, при наличии которой детекторы без АО дают неоднозначный результат. Операция о~раничения — нелинейная, при этом возникает ряд гармонических составляющих напряжения. Для обеспечения на выходе АО гармонического напряжения необходимо после нели- ар и г Рис. 9.30 Рис.
6.29 ГЛАВА 5 198 нейного преобразования напряжения и„, осуществить фильтрацию первой гармоники входного колебания, поэтому схема АО включает в себя нелинейную цепь и фильтр, выделяющий первую гармонику тока на выходе цепи. Если из этого устройства исключи~ь фильтр, то можно получить ограничитель мгновенных значений. В зависимости от вида нелинейной цепи АО подразделяются на диодные и транзисторные. Диодные АО. Диодный АО (рис. 5.30) — резонансный одно- контурный усилитель с автотрансформаторными цепями связи контура с выходом транзистора и входом последующего каскада, в котором параллельно контуру подключен диод с источником постоянного смещения Е, (схема с фиксированным смещением). Вместо источника можно включить лС-цепь (схема с автоматическим смещением), напряжение Е, получается за счет детектирования напряжения на контуре и„:, так как постоянная времени т = ЯС выбирается достаточно большой, то напряжение Е, при изменении огибающей напряжения на контуре практически не меняется.
Принцип работы диодного АО состоит в следующем. Если амплитуда напряжения на контуре У,<Е„, то диод закрыт и не оказывает влияния на контур. В этом случае устройство работает как обычный усилитель и У,= КсУ„„где К,'= У,!У„„.
Если У„> Еж то диод открывается, его входное сопротивление начинает шунтировать кон~ур, затухание последнего увеличивается, его эквивалентное сопротивление А, при резонансе уменьшается, следовательно, снижается коэффициент усиления Кс, что обеспечивает приблизительное постоянство напряжения на выходе АО. Основная зависимость АΠ— амплитудная характеристика (АХ), показывающая, как изменяется амплитуда выходного напряжения У,— У,и„при изменении напрям<ения СР,„(рис.
5.31). Пороговое напряжение У„„показывает, с какого входного напряжения усилитель начинает работать как АО. Чем ближе АХ к идеальной (горизонтальная прямая), тем лучше ограничительные свойства АО. Форма амплитудной характеристики АО зависит от произведения )(,д„где д, — входная проводимость диода. Чем больше произведение )(,д„тем ближе АХ к идеальной. о п~пор Рис. 5.31 Детекторы радиосигналов 199 Транзисторные АО. Существует несколько разновидностей транзисторных АО. Простейший транзисторный АО аналогичен обычному транзисторному усилителю.
В отличие от усилителя транзистор АО работает в нелинейном режиме, для этого коллекторное напря>кение Е выбирают несколько меньше, чем в обычном усилителе; напряжение (г„„имеет достаточно большую амплитуду. На выходных характеристиках транзистора гк= Е(икэ) (рис. 5.32) построена динамическая характеристика переменного тока (нагрузочная прямая), угол наклона которой определяется сопротивлением Я, контура.
При большой амплитуде У,и наступает двусторонняя отсечка коллекторного тока, вызванная наличием областей запирания и насыщения. При этом ток гк оказывается ограниченным по максимуму и по минимуму; резонансный контур выделяет первую гармонику коллекторного тока. При У,к < У„., (см. рис. 5.31) ток не имеет отсечки и напряжение У„, растет пропорционально У„„; при Ег„„> У„„„появляется отсечка тока, рост амплитУды пеРвой гаРмоники замедлЯетсЯ с Увеличением (,гьо что обеспечивает в определенных пределах постоянство напряжения Ег,и„. Схема АО с переменным смещением показана на рис. 5.33.
Режим работы транзистора определяется тремя источниками питания: Е„ Е„,„ и Е„с (Еги = Е„ — Е,м); полярность добавочного напряжения Е... обычно обратна полярности Е„,„. Напрямсение Е м вырабатывает АД, который детектирует, как правило, входное напряжение и,„. Напряжение Е„„,= Е((,г,ь): чем больше амплитуда входного сигнала, тем больше Е,.ы Допустим, что вначале ампли- ки Ггь Ойисть запнраник Рис. В.32 авь Рис. В.ЗЗ гоо ГЛАВА 5 Рис.
5.34 туда входного напря>кения мала (рис. 5.34); при этом Е>„4=0; Еоы = Еллл. В этом случае АО работает как обычный усилитель (напря>кение на транзисторе по=- и„,ч-Еоы). При увеличении напря>кения (>'„, растет Ел,в, и поскольку полярность последнего обратна полярности Ел„„напра>кение Е,ы уменьшается и при больших значениях (г„„наступает отсечка выходного тока >'„„. Чем больше напряжение У,„, тем меньше угол отсечки 0 выходного тока транзистора. Однако одновременно с уменьшением 9 при возрастании (ы'„увеличивается максимальное значение импульса выходного тока >,ы„л,„,.
Таким образом, в АО с переменным смещением при увеличении у,л начиная с некоторого значения (,л„ = (>л„„ происходит одновременное увеличение >'„ы„лиы и уменьшение 9. На выходе АО включен резонансный контур, выделяющий первую гармонику )лл выходного тока: напряжение на выходе (ы'„„= Ул,~Я,. Так как У„„= >,ы,л„,а,(9), где и,(0) — коэффициент первой гармоники, то с увеличением ~l,„первая гармоника выходного тока увеличивается из-за роста >„ы„„,, и одновременно уменьшается из-за уменьшения >ли плыл с слов Рис.
5.35 Детеиторы радиосигналов 201 угла 0, при определенных условиях амплитуда первой гармоники тока 1„! остается примерно постоянной. Амплитудная характеристика АО с переменным смещением показана на рис. 5.35, Для АД при К,=Ко„„с АХ наиболее близка к идеальной. При Ка>К„„„и увеличении Ег„напряжение Е, - растет быстрее, чем при К„а„при этом ток !'„„„„а„изменяется мало, а угол отсечки уменьшается быстро; по этой причине амплитуда тока Та,! при увеличении Ег„, уменьшается, и, следовательно, АХ будет иметь спадающий участок. 5.10. НАЗНАЧЕНИЕ И СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ФАЗОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ Фазовым детектором (ФД) называют устройство, предназначенное для создания напряжения. пропорционального разности фаз между сигналом и опорным колебанием. Если на входе ФД действует напряжение и„, = Ега соя [го!+ г!э(!)), то продетектированное напряжение Еа= Ка,дгр(!).
Так как в спектре напряжения на выходе ФД имеются частотные составляющие, которых не было в спектре и„„то для реализации ФД нельзя использовать линейную схему с постоянными параметрами. Фазовое детектирование нельзя также.осуществить с помощью простой безынерционной нелинейной системы. Например, постоянная составляющая тока диод- ного детектора зависит только от амплитуды входного напряжения и не зависит от его фазы и частоты. Поэтому ФД можно выполнить на основе линейной системы с переменными параметрами (параметрической системы). Структурная схема ФД показана на рис. 5.36.
Эта схема совпадает со структурной схемой ПЧ; отличие состоит лишь в том, что частота гетеродина (опорное напряжение) оэ„= оэс= с!о. Под действием опорного напряжения ц„меняется активный параметр схемы, обычно крутизна 5. Парааитриясская сисгсиа 1 !.'„соа аа,Г Рис. в.зв ГЛАВА 5 202 Схема ФД совпадает также со схемой параметрического АД (см. рис, 5.2), поэтому продетектированное напряжение на выходе ФД согласно (5.2) Ен = 0,55,У,,Ян сов гр, (5.45) где Яг — амплитуда первой гармоники крутизны тока преобразовательного элемента; гр = гро- гр,. В зависимости от вида нелинейной цепи и способа ее включения различают однотактные, балансные и кольцевые ФД. В качестве нелинейного элемента используют диоды и транзисторы.
Таким образом, фазовое детектирование осуществляется с помощью параметрической цепи, в которой источник опорного напряжения должен быть синхронным с источником сигнала. 5.11. ВИДЫ ФАЗОВЫХ ДЕТЕКТОРОВ Одиотактиый диодный ФД. Для фазового детектирования к диоду (рис. 5.37) прикладывается входной сигнал и опорное напряжение; напряжение Е„на выходе ФД определяется выражением (5.45), полученным при предположении, что У„,«(7о. Характеристика детектирования диодного ФД согласно (5.45) близка к синусоиде. Принцип действия такого ФД можно пояснить, рассматривая его не как параметрическую цепь, а как систему с амплитудным детектированием суммы двух гармонических колебаний (и,„и ио). На входе такого АД действует суммарное напряжение иг= и„,+ и,= У„асов (взо~+гр)+ (4соз езоп Эти два колебания имеют одинаковую частоту, но разные фазы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
