Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 42
Текст из файла (страница 42)
5.65, а приведена схема додетекторной реализации структуры с обратными связями, где Р— регуляторы уровня проходящих сигналов; УУ вЂ” управляемые усилители. а! и„а Рис. 5.65 Детекторы радиосигналов 223 (7нн — К, (7 „0<(7, < — ""; с7и, и 0; к, г (70> Ю~ (5.51) где (7и, — амплитуды входных напряжений; К„, — крутизна регулировочной характеристики регуля~ора Рь При додетекторной реализации К~ Км Кы К~ ! К> Кг>Ка>Ка> где К, — коэффициент передачи детектора; Ка — коэффициент передачи ФНЧ.
Для выполнения требования симметричности каналов необходимо, чтобы К, = К,== К. Следует отметить, что последетекторная реализация УВОС не сложна, а при додетекторной реализации регуляторы уровня Рь Р> являются наиболее сложно реализуемыми узлами. Обычно хорошие результаты дает применение управляемых одно- и двухсторонних ограничителей с характеристикой типа зоны нечувствительности (ограничение изнутри). Дискриминационные характеристики ЧДВОС и ФДВОС нри додетекторной реализации имеют вид, представленный на рис. 5.66 и 5.67 соответственно, где (l„н и (7„,> для ЧД определяются АЧХ фильтров ПФ, и ПФ> (см.
рис. 5.62), а для ФД вЂ” соотношениями (см. рис. 5.63). (7,ы(гр) =2(7соз —; (7„, (гр) =2(7йп —; 'Р. 'Р. где (7,= (/„,= (7; (7, — амплитуда сигнала; (7,„— амплитуда напряжения гетеродина. Дискриминационные характеристики не позволяют наглядно сравнить работу различных детекторов при наличии на входе шума, так как используя АРУ, можно поддер>кивать постоянной крутизну дискриминационной характеристики при изменении отношения сигналдлум на входе, однако, при этом увеличивается и уровень шума на выходе устройства, т.е. отношение Р,7Р на выходе остается прежним.
Поэтому при наличии помех на входе сравнивать дискриминаторы удобнее по относительным дискриминационным характеристикам Зависимость выходного напряжения (7~~,~ от регулирующего (7ы имеет вид, представленный на рис. 5.65, б, и определяется со- отношением ГЛАВА 5 г24 а) /;!(К ! ! Оа Рис. 6.66 (5.52) где М(с) — зависимость математического ожидания (дискриминационная характеристика); т)(г) — зависимость дисперсии (дисперсионная характеристика). Характеристика (5.52) удобна тем, что она отражает не только такие традиционные параметры характеристик как размах, линейность и т.д., но и степень их устойчивости в условиях воздействия помех.
Рассмотрим влияние шума на крутизну относительной дискриминационной характеристики УВОС, на вход которого поступает сигнал, амплитуда которого А линейно изменяется при изменении некоторого параметра входного сигнала (2, < 2 < 2,), и шум. Пусть в первом канале УВОС при 2= 7, присутствует сигнал и шум. а во втором — только шум, что соответствует передаче сим- 225 Детекторы радиосигналов сг„, цы Ф Рис. 5.67 вола +!.
Тогда плотность вероятности процесса на входе первгн о канала распределена по закону Райса ГЛАВА 5 226 а на входе второго канала — по закону Релея х ( х >Гл1х) = —,ехр о" ~ 2о ) При передаче символа -1 при 2=7> ситуация изменится на противоположную, т.е. на входе первого канала плотность вероязности процесса будет распределена по закону Релея, а во втором канале — по закону Райса.
В промежуточных состояниях 21 < х, < х> в первом канале амплитуда А убывает, а во втором канале возрастает и плотности вероятности процессов на входах первого и второго каналов распределены по закону Райса с разными значениями параметра А. Построим относительные дискриминационные характеристики ДВОС для трех случаев: К = 0 1обычный дискриминатор).
К = 1. К=0,5. Пусть К=О, о=-1; А=5 1Р,(Р =12,5). При сильном сигнале, когда Ал о для расчета математического ожидания и дисперсии можно использовать приближенные формулы, приведенные в 18): сели плот1юсть вероятности распределена по закону Релея М =- 1,25о: л>„„„= 0,43о"; — =12,5 д дс Рис. 5.6а Детекторы радиосигналов 227 если плотность вероятности распределена по закону Райса М=А 1+ —,; .0,ик =и 1- — з По результатам расчета построены зависимости, приведенные на рис. 5.68 (сплошные линии).
Прн построении аналогичных зависимостей (А = 5) для случая К= 1 и К = 0,5 использовался метод статистического моделирования на ЭВМ. Аналогичная зависимость была рассчи~ана на ЭВМ для Р, /Р = 4,5 (А = 3), и = 1 при К = 1 — штрих-пунктирная линия, которая проходи~ выше, чем зависимость при К= 0 для А = 5 !рис. 5.68). Из сравнения кривых на рис. 5.68 следует, что уменьшение отношения сигнал/шум на входе приводит к снижению кругизны относительных дискриминационных характеристик при лю- Г>ых значениях К.
Однако, все относительные дискриминационные характеристики для УВОС (К= 11 0,5) проходят выше соответствующих кривых для обычного дискриминатора (К = О), т.е. УВОС обеспечивает повышение отношения Р,(Ри на выходе по сравнению с обычным дискриминатором. В зависимости от места применения дискриминаторов с управляемой характеристикой величина Гтг„р является функцией изменения какого-либо параметра при работе устройства. Так, при обработке в шумах ЧМ и ФМ сигналов Уле изменяется в зависимости от уровня шума на входе устройства; при использовании ФДУХ в системе ФАПЧ Г7„, изменяется при изменении частоты биений на входе ФД.
Вводя регулировку К в зависимости от значения отношения сигнал/шум на входе, можно обеспечить постоянство крутизны относительной дискриминационной характеристики. 6.15 КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕТЕКТОРОВ Современные радиоприемные устройства широко используют аналоговую и цифровую реализации отдельных функциональных узлов, в том числе де~ек~оров, поэтому следует различать цифровые схемы, которые могут либо повторять принципы аналогового детектирования, либо реализовывать алгоритмы, отличающиеся от аналоговых, широко применяемых на практике. В литературе нет установившегося названия устройствам, выполняющим операцию сравнения и одновременного преобразования одного вида сигнала в другой.
В зависимости от области применения используют понятия: различитель, дискриминатор, демодулятор, детектор. ГЛАВА 5 228 Рис. 5.69 Дискриминатором (от латинского Йзсг>пппаш — различать)— различителем называют устройство, преобразующее отклонение параметра некоторого входного воздействия Х,„ от заданной (этало~пк>й) величины Х, в выходное напряжение У„„,= Г(Х,,— Ха). 1!роведем классификацию аналоговых детекторов на основе анализа ряда установившихся терминов и понятий.
В радиосистемах различного назначения информацию обычно передают изме- ~>снись> какой-либо величины синусоидальных колебаний: амплитуды, частоты, фазы. Поэтому на приеме должен применяться соответствующий детектор (дискриминатор, демодулятор). Амплитудный детектор (АД) — это устройство, преобразующее разность амплитуд входных воздействий в выходное напряжение У„ь яд= Й (>в~ (' 0). Различают фазочувствительные и нефазочувствительные АД, их классификация приведена на рис.
5.69. В фазочувствительных АД знак выходного напряжения зависит от фазы входного напря>кения. В нефазочувствительных, схемы которых не отличаются от схем обычных выпрямителей, выходное напряжение сохраняет свой знак независимо от фазы входного напря>кения. Частотные детекторы (ЧД) преобразуют отклонение частоты входного воздействия Г„ относительно некоторой эталонной частоты ~л в выходное напря>кение и..„.,=~ (7.,-Ю =па. В соответствии с указанным, ЧД классифицируют по величине Г., способу задания 4 и другим параметрам. Классификация ЧД приведена на рис.
5.70. По способу задания эталонной частоты 7>> все ЧД можно разделить на две группы: детекторы радиосигналов 229 Рис. 0.70 с настройкой эталонного фильтра (колебательного контура); с подачей на один из входов ЧД гармонического колебания эталонной частоты. К первой группе ЧД относятся резонансные и апериодические схемы.
В Резонансных детектоРах 7а опРеделЯетсЯ Резонансными контурами. Они используются на частотах7;> 5...20 кГц. Апериодические детекторы [дискриминаторы) применяются на низких частотах при 0 <7„< 5...10 кГц. Ко второй группе ЧД относятся дискриминаторы нулевых биений с 7;,= О. К резонансным ЧД относятся детекторы на расстроенных контурах, с фазовым сравнением, кварцевые, дробные (детектор отношений), резонансные, индуктивные с фазовым автовыбором. К апериодическим ЧД относятся детекторы с )тС-цепью, с фазовращающей цепью, с ФНЧ и ФВЧ, мостовые.
Близко к группе частотных детекторов (дискриминаторов) примыкают корреляционные. Фазовый детектор (ФД) — это устройство, выходной сигнал которого определяется разностью фаз колебаний, подаваемых на его входы. Мгновенное значение выходного напряжения ФД 1 нет ол ~4 л ~»аУМ) где Г(гр) — нормированная характеристика ФД; гр — мгновенная разность фаз входных напряжений. Разнообразные схемы ФД по принципу действия можно разделить на две большие группы: нелинейные векторомерные и параметрические. Классификация ФД приведена на рис. 5.71.
К векторомерным о~носятся ФД, в которых выходное напряжение У„,„фд(г) образуется сравнением амплитуд векторных суммы и Разности колебаний Бг,(() и Бгт(г) с помощью нелинейных элементов и последующего детектирования результирующего си~нала. ГЛАВА 5 230 Рис. 5ЛЗ Детекторы (дискриминаторы) этой группы используют на высоких частотах.
Наиболее распространенными дискриминаторами этого типа являются балансные и кольцевые. Балансный ФД с квадратичными амплитудными детекторами эквивалентен пере- множителю входных колебаний с последующей фильтрацией высокочастотных составляющих.
К параметрическим относят детекторы, в которых преобразование разности фаз сигналов в выходное напряжение осуществляется при помощи линейных цепей с переменными параметрами. Параметры линейных цепей можно изменять плавно или скачкообразно. Параметрические ФД часто называют коммутационными. В коммутационных ФД одно из колебаний, называемое опорным, периодически изменяет параметры электрических цепей.
В качестве коммутатора (ключа) применяют чисто механические прерыватели; электронные или транзисторные схемы. Коммутационные ФД используются обычно на сравнительно низких частотах (до сотен килогерц). В ряде случаев, в том числе когда требуется специальная характеристика ФД, например, в цифровых синтезаторах частоты, используются импульсно-фазовые дискриминаторы. В общем случае ЧД и ФД можно рассматривать как последовательное включение преобразователя входного сигнала в изменение амплитуд и два АД. Цифровые детекторы мокнут быть реализованы как прототипы известных аналоговых, например, амплитудных детекторов. Однако в гл.7 будет показано, что повторение в цифровых детекторах решений известных аналоговых схем не всегда является наилучшим.
Различают три принципа построения цифровых ЧД (ЦЧД): )в ЧМ сигнал преобразуется в сигнал с АМ с последующим амплитудным детектированием — это ЦЧД па расстроенных резолато- Детекторы радиосигналов 231 раап 2 — в ЧМ сигнале создается дополнительная ФМ относительно входного ЧМ сигнала с последующим фазовым детектированием, причем опорным для ФД является исходный ЧМ сигнал; в автокорреллцгюнном квадро??кур?гале Щ~ реализуется 2-й принцип.
Различают также и обычные автокорреляционные ЦЧД. По 3-му принципу построен цифровой синхронно-фазовый детектор (ЦСФД). Различают обычную и квадратурную схемы ЦСФД, в них продетектированный сигнал создается в цепи управления час~отой управляемого генератора. Цифровые ФД строят на основе перемножителя и цифрового ФПЧ, а также по квадратурной схеме, включающей преобразователь Гильберта и косинусно-синусный генератор (КГС).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
