Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы (3-е издание, 2000) (1095420), страница 63
Текст из файла (страница 63)
немодулнрованный сигнал и, с выхода фазовращатеия, изменяющего фазу гармонического сигнала несущей частоты на 90' в сторону запаздывания. Таким образом, сигнал на выходе данного модулятора Ивыя(2) = У 25(2)СО5ЕЕЕГ+ Уизв!ПЕ202 (11.47) Эдвин Армстронг (1890 — 1954) — известный американский радиоинженер и изобретатель где 0„2 н У 2 — некоторые постоянные амплитуды. Получение сигналов с балансней модуляцией.
Схему амплитудного модулятора можно видоизменить ~аким образом, что на выходе устройства будет получен сигнал с подавлением несущим колебанием, т. е. сигнал с балансной модуляцией (см. гл. 4). Структурная схема балансного модулятора представлена на рис. 11.9. Здесь несущее гармоническое колебание с частотой ете синфазно подводится к нижним входам двух одинаковых амплитудных модуляторов АМ, и АМ2. Модулируюц2ий сит;, нал 5(2) поступае~ на модулятор АМ, через инвертор И„ имеющий коэффициент передачи, равный — 1. Поэтому на выходах модуляторов будут получены сигналы и, (г) = А 11 — Мз(2)3 соз езюг 2'2 (О '4 ь1 + Мз(2)з соз Озег, где А — постоянный коэффициент. Инвертор И2 изменяет знак сигнала с, на противоположный, так что выходной сигнал Глава 1!.
Преобразования снгннлон в нелинейных ленях Рне. !1.10. Модулятор Армстронга Для того чтобы убедиться, что формула (1!.47) действительно описывает си~пал с угловой модуляцией, рассмотрим векторную диаграмму этого колебания. Немолулированной составляющей (7 з з!п ае! отвечает постоянный вектор ОВ длиной (7 з. Балансно-модулированный сикнал (7 !н(г) соха,г отобрюкается вектором ВА.
Длина этого вектора (7 !х(1) непостоянна во времени, однако он всегда перпендикулярен вектору ОВ. Ясно, что результирующий вектор ОА с течением времени будет поворачиваться, имея центр вращения в точке О. Угол (р(1), входящий в выражение ф(1) = асг+ <р(!) полной фазы сигнала на выходе модулятора, очевидно, можно найти из соотношения 18!Р(1) = (7 !з(!уЮ х. Обычно стремятся получить линейную зависимость между сигналом з(1) и фазовым углом О(г). Для этого устанавливают такой режим работы модулятора, когда (7„! «к (г„ь так что 0 В А О р(1) ге и. (1)7и., (1!.48) В этом случае мгновенная частота выходного сигнала приближенно пропорциональна производной низкочастотного передаваемого колебания: а,„„(1) =ая+ и., '(!) и,.
Итак, модулятор Армстронга согласно выражению (11.48) должен работать с малым индексом модуляции, т. е. с малой девиацией частоты. Чтобы преодолеть этот недостаток, в передатчиках ФМ- и ЧМ-сигналов после модулятора предусматривают многократное умножение частоты. Если на входе умножителя девиация частоты составляет Ла, то на выходе она будет равна лба, где л — кратность умножения. Векторные диаграммы сигнала на выходе модулятора Армстронга в двапоследовательных момента вреМеии !! и !2 11.6. Амплитудное, фазовое и частотное детектирование Объединяя нелинейные элементы с соответствующими линейными частотно-избирательными звеньями, можно создавать устройства для детектирования (демодуляции) радиосигналов. Ниже будет рассмотрена теория работы важнейших видов детекторов, Принцип детектирования АМ-сигналов.
Операции амплитуд. ного детектирования прямо противоположна амплитудной модуляции. Имея на входе идеального детектора АМ-коле- 295 1!лк Амплитудное, фаэовое н частотное летектиаовиние коэффициент де- тектирования (1!.51) Схема коллектор- ного детектора епиэ бание и,„(г) = (1,„(1 + М сов йг) соя еэег, следует получить на выходе низкочастотный сигнал и„„„(г) = У,„„сок Йг, пропорциональный передаваемому сообщению. Эффективность работы детектора принято оценивать коэффициентом детектирования („„= и.,„„!(М(у.„), равным отношению амплитуды низкочастотного сигнала на выходе к «размахув изменения ампдитуды высокочастотного сигнала на входе.
Можно осуществить детектирование, подав АМ-сигнал на безынерционный нелинейный элемент и предусмотрев последующую фильтрацию низкочастотных составляющих спектра. Рассмотрим схему так называемого коллекнэорного деэиекэнора, представляющего собой транзисторное устройство с нагрузкой в виде параллельной ВС-цепи. Для того чтобы нагрузочная цепь выполняла роль частотного фильтра, подавляющего высокочастотные спектральные составляющие, потребуем выполнение неравенств Это означае~, что для сигнала с частотой модуляции Й нагрузка детектора практически резистивна и равна Л„, в то же время модуль сопротивления нагрузки, а значит, и коэффициент передачи системы на несущей частоте еэе пренебрежимо мал. Пусть входное напряжение на базе транзистора икэ(г) = ПО+ сг „(1 + М соьйг)сохе» г, причем амплитуда У „достаточно велика для того, чтобы можно было воспользоваться кусочно-линейной аппроксимацией вольт-амперной характеристики нелинейного элемента.
Положйм также для простоты, что Уе = У„и угол отсечки тока 3 = 90' независимо от изменения во времени амплитуды входного сигнала. Процессы в коллекторном детекторе иллюстрируются графиками рис. 11.11. Рис. 11.11. Осциллограммы токов и напряжений н колнекторном детекторе Неравенства (11.51) заведомо могут выполняться, если входной сигнал достаточно узкополосеи, т. е.
гоо» зт Глава! !. Преобразования сигналов я нелинейных цепях са ли кас дн ла те ра вы (11.52) с ! (11.53) режим линейного детектирования на За см яц (!1.55) (11.56) (1!.57) от нелинейные искажения при детекти- ровании Последовательность импульсов коллекторно!.о тока оказывается промодулированной по амплитуде; нулевая составляющая тока медленно (с частотой й) изменяется во времени, причем /ок (с) = Е(/н 44 (1 + М соз йс) уо (90 ) = = 0.3185(/,„(! + М соя йс) .
Выходное напряжение детектора и „„(с) = Е„„— /ок (с) В„= = Ен„, — 0.3185)с,(/ „„(1+ М соя йс), откуда коэффициент детектирования )с = 0.3185Я„. Существенно, что здесь амплитуды сигналов на входе и на выходе связаны прямой пропорциональностью. Поэтому такой режим работы детектора принято называть линейным. Его отличительная черта — отсутствие искажений передаваемого сообщения.
Квасдратичиое детектирование. Рассмотрим отдельно важ))ый для приложений случай детектирования слабых сигналов, когда вольт-амперная характеристика должна быть аппроксимирована степенной зависимостью вида сс с(и) = ао + а,(и.„ — !уо) + аз(и,„ — (уо)з + „ (11.54) Ограничимся лишь выписанными здесь членами н предположим, что на детектор подано напряжение АМ-сигнала вместе с постоянным смещением Уо.' и,„(с) = (/о+ !У -(1+ М соя йс)созсоог. Подставив (11.55) в (11.54), обнаружим среди разнообразных комбинационных колебаний, присутствующих в токе, следующую низкочастотную составляющую: СНЧ (С) = аг(/н М СОЗйг + ~/4ая(/~,„МЗ СОЗ 2йг. Благодаря фильтруюшему действию нагрузочной )сС-цепи выходной сигнал будет определяться именно этим током: и,„„(с) = Еяпн — изйо(/ мМ соз йг— г — '/сигй (/~ 44М' соз 2йс. Полезный эффект детектирования пропорционален здесь величине (/'„„, поэтому детектирование АМ-сигналов с малыми амплитудами является коадрсипичносм.
Наличие в (11.57) сла~аемого, пропорционального соя 2йс, говорит о том, что квадратичное детектирование сопровождается искажениями передаваемого сообщения. Введя коэффициент нелинейных искажений )см, равный отношению амплитуд выходных колебаний с частотами 2й и й, находим из (11.57), что )с„„= М/4. Нелинейные искажения оказываются весьма значительными при глубокой амплитудной модуляции на входе. Поэтому в радиоприемных устройствах желательно, чтобы амплитуда со со 5й га, ет. гр кр ур си ок !!.б. Амплитудное, фазовое н частотное Детектирование несущего колебания АМ-сигнала, подаваемого на детектор, составляла несколько вольт. При этом реализуется режим линейного детектирования и нелинейных искажений не возникает.
Диодный детектор АМ-сигналов. Широко используется диодный детектор, особенно пригодный для работы с сигналами большого уровня. Такой детектор образован последовательным соединением диода и параллельной 11С-цепи, которая выполняет роль частотного фильтра. Параметры ИС-цепи выбирают согласно условиям (11.51). Будем считать, что диод имеет кусочно-линейную БАХ с нулевым напряжением начала: О, и<0, к(и) = Яи, и>0. Для нормальной работы детектора необходимо, чтобы сопротивление резистора нагрузки К„значительно превышало сопротивление диода в прямом направлении, т.
е. чтобы 5Я„» 1. Пусть на. вход детектора подан немодулированный гармонический сигнал и,„(!) = (/,„созе!с!. Конденсатор заряжается через открытый диод гораздо быстрее, чем разряжается через высокоомный резистор нагрузки. Поэтому осциллограмма выходного сигнала представляет собой пилообразную кривую с малой относительной высотой зубцов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
