Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы (4-е издание, 1986) (1095423), страница 55
Текст из файла (страница 55)
а.йз. режим летектапоаа- носительное приращение, нпя АМ колебание пра боль- равное Ма 2. Переменная шнх амплитудах («лпнейппеа часть тока содержит слелетектнроаанае) дующие два слагаемых: а) полезное, воспроизводящее сигнал 2Мз(п(ай б) вредное, являющееся второй гармоникой сигнала (М",2) соз 205 Отсюда следует, что коэффициент гармоник, равный в данном случае отношению амплитуды второй гармоники к амплитуде первой, К «х — '0~5М При (00 'Ж-ной модуляции К«а = 0 25 = 25 44 При одновременной модуляции двумя частотами Ы, и (2а в выходном напряжении детектора наряду с гармониками 2Й, и 2ьаа возникают еще комбинационные частоты вида Й, + ьае и (2, — Йа с амплитудами, пропорциональными произведению парцпальных коэффициентов модуляции М, н Ме Зтот результат нетрудно получить, если в выражение (8.54) подставить Е (() = Е, (1 + М, з(пй,(+ М, з!пй«0.
При передаче сложных сигналов, содержащих большое число частот, гармоники и комбинационные частоты оказывают при глубокой модуляции очень сильное влияние на разборчивость и тембр сигнала. Поэтому применение квадратичногодетектирования нецелесообразно в тех случаях, когда требуется неискаженное воспроизведение сигналов (речь, музыка и т. д.) рассмотрим детектирование сильных сигналов.
Как и ранее, применим диодный детектор. Не изменяя схемы, представленной на рис. 8.23, допустим, что амплитуда входного сигнала достаточно велика, а )с и С выбраны таким образом, что угол отсечки тока очень мал и выпрямленное напряжение на Я почти не отличается от амплитуды Е (() входного сигнала. Подобный режим для постоянной амплитуды (выпрямление) был рассмотрен а э 8.8.
При модуляции же получается режим работы диода, изображенный иа рис. 8.32. Напряжение смещения, создаваемое постоянной составляющей тока, изменяется пропорционально амплитуде входного сигнала. Но изменяющееся напряжение смещения диода есть не что иное, как выходное напряжение детектора. На рис.
8.33, а совмещены входное (высокочастотное) и выходное (выпрямленное) напряжения (зубчатая линия). Так как при достаточно большой (по сравнению с периодом высокой частоты Т = 2л'<аа) постоянной времени )сС зубцы практически отсутствуют, напряжение на выходе воспроизводит огибающую амплитуд входного напряжения, т, е. передаваемое сообщен ие. Таким образом, связь между выходным напряженнем (выпрямленным) и,ь„(() и огибающей входной ЭДО Е (() получается почти линейной. 244 В этом смысле детектор, работающий в режиме больших амплитуд и с нагрузкой, обеспечивающей близкое совпадение напряжений и (() Е ((), называется л и н е й и ы м де т е к т о р о м. Прн этом не следует, конечно, упускать из виду, что детектор, работающий с отсечкой тока, является сугубо нелинейным устройством.
Эта нелинейность обусловлена формой характеристики не только в области и) О (где характеристика может быть близка к линейной), но и на протяжении всей области действующих на диоде напряжений. При работе с отсечкой характеристика диода пре ляет с обой ломаную линию, состоящую из участка оси абсцисс (при и ( 0) представ. и наклонной линии (при и ) 0), с изломом вблизи точки и = О.
Режим модуляции накладывает на выбор элементов нагрузки детектора дополнительные ограничения. Необходимо, чтобы постоянная времени цепи нагрузки была мала по сравнению с периодом модуляции. В противном случае изменение выпрямленного напряжения на нагрузке может отставать от изменения огибающей входной ЭДС. Подобный режим представ ис. 8.33, б. Н тавлен на р , . а участке а — б из-за чрезмерно большой инерционности )сС-цепи напряжение и, „отстает в своем росте от огибающей ЭДС. В точке б, где и„,х и амплитуда модулированной ЭДС уравниваются, ток через диод и рост и,ы„прекращаются.
На участке б — в источник ЭДС и диод не оказывают никакого влияния на нагрузочную цепь и а последней происходит разряд С через резистор )г. Таким образом, иа участке б — в напряжение изменяется по экспоненте. Получается нелинейнпе искажение сигнала. Так как эти искажения обусловлены тесным взаимодействием нелинейного элемента (диод) с линейной цепью ЯС) степень нелинейных искажений зависит не только от параметров цепи и глубины модуляции, но также и от частоты модуляции.
Эти искажения возрастают с повышением частоты, а также глубины модуляции входной ЭДС. Для устранения рассматриваемых искажений необходимо, чтобы ЯС <( 2п ьл. Однако для сглаживания высокочастотных пудьсаций требуется выполнение неравенства )тС )~ 2л 'оы (сы. (8.53)), Совмещая эти два условия, получаем неравенства 2л вц (< ЯС (( 2л: $?, (8.56) Обычно частоты оы и ь) сильно различаются (ь) (< оы) и условия (8.56) выполняются, При импульсной модуляции огибающей в правой части неравенства ( .56) вместо периода модуляпии 2п~Я следует подставлять длительность Рнс.
8.33. Днагрвммы входного н выходного напряжений в «лннейном» детекторе прн прввильном (о) н непрввнльно»1 И) выборе элементов нагрутовнод челн йС 248 Ььм й Рис. 8.34. Характеристика детектирования АМ колеба. ния Ес Рис 8.35. Подключение диодного детектора к нолебательному контуру усилителя (а) н схема замещения детектора (о), позволяющая определить входное сопротивление последнего при частоте ю« 246 импульса, ))ри этом предполагается, что интер- валы между импульсами велики по сравнению I с длительностью импульса.
При очень корот- ких импульсах, длительность которых всего / лишь в несколько раз превышает период Та = = 2п,ща («высокочастотный голод»), возникают трудности в разделении огибающей и высокочастотного заполнения. Выяснив механизм выделения огибающей модулированного колебания, рассмотрим х ар а к те р и от н к у д е т е к т и р о в а н и я, т, е, зависимость и,, (!) от амплитуды Е (г) высокочастотного колебания. В отсутствие модуляции, когда режим работы детектора ничем не отличается от выпрямления высокочастотного колебания с постоянной амплитудой Е, соотношение между и, „и Е определяется выражением (8.49), т. е.
(га = Е соз0 = сопя!. В 5 8.8 отмечалось, что угол отсечки 0 в выпрямителе весьма мал, так что с)з!Е мало отличается от единицы. В режиме модуляции соотношение между и,„„(г) и Е (г) не остается постоянным. При модуляции вверх угол отсечки еще более уменьшается и напряжение и»их (Г) — Е (Г). При модуляции вниз расхождение между и,„„. (!) и Е (г), наоборот, возрастает. При глубине модуляции близкой к !00 аа, когда амплитуда Е (г) уменьшается почти до нуля (участок а — б на рис. 8.32), выпрямление происходит на нижнем сгибе вольт-амперной характеристики. На этом участке характеристика близка к параболе и детектирование является квадратичным.
В результате характеристика детектирования принимает вид, представленный на рис. 8.34 (сплошная линия). )7ри малых амплитудах она квадратнчна, при больших — линейно. Чем больше амплитуда входного колебания, соответствующая пику модуляции, тем меньшую роль играет отклонение характеристики детектирования от прямой линии (штриховой) вблизи нуля. В заключение рассмотрим вопрос о входном сопротивлении диодного детектора, т. е.
о сопротивлении последовательной цепидиод — нагрузка ()«С). Этот вопрос имеет существенное значение для определения затухания, вносимого детектором в колебательный контур источника напряжения (рис. 8.35, а). Ограничимся случаем Я )) йь когда утол 0 настолько мал, что можно считать соз0 = ! и Е ж Ем Мощность, забираемая детектороьГот источника, равна Е!,!2, где (,— амплитуда первой гармоники тока через диод. Мощность же, выделяемая на сопротивлении нагрузки, равна Уат' . При )с '2) г(4 практически вся мощность, потребляемая детектором, выделяется на )с.
Поэтому можно приближенно считать Етт!2 (гаге Поделив левую и правую части на Е', получим ~,)2Е = (ич Е) ()а, Е), но Уо Е 1 )ыЕ= 1/й'~ а (~~Е=1:Как где )ха„ вЂ” искомое входное сопротивление детектора. Отсюда находим 1с,„. ж 0,51с. (8.57) Схема замещения цепи детектора для частоты ы, первой гармоники 1, показана на рис. 8.35, б. Основные принципы амплитудного детектирования с помощью диода можно распространить на любые друтие нелинейные элементы, обладающие односторонней проводимостью (вентильным свойством). 8.10. ЧАСТОТНОЕ И ФАЗОВОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ Входной радиосигнал представим в виде е (1) = Е (1) соз (ы,1+'(О (1)1, Для снятия нежелательной АМ обязательно применение амплитудного ограничения.
Тогда на входе собственно частотного детектора (ЧД) напряжение будет е (~) = Е, соз [ы, 1+0 (1)1, Е„=сонэ(. (8.58) Напряжение на выходе ЧД должно воспроизводить закон изменения мгновенной частоты радиосигнала. Поэтому для идеального ЧД получаем следующие функциональные соотношения: пвых(1) =гкчп 88Ф=5чд бы Ф (8.59) или и, „, (1) =5„а Л) (1), (8.60) где 5„д=сопз( — крутизна характеристики детектора, выраженная в вольтах на единицу угловой частоты (формула (8.59)1 или в вольтах на герц [формула (8.60) ~.
Предполагается, что Ь( (1), а следовательно, и и,„„(1) являются «медленными» функциями времени. Для выделения сообщения из ЧМ колебания, спектр которого состоит только из высокочастотных составляющих (несущая частота и боковые частоты модуляции), необходимо нелинейное устройство. Следовательно, частотный детектор обязательно должен включать в себя нелинейный элемент. Однако в этом случае в отличие от амплитудного детектора для образования частот сообщения одного лишь нелинейного элемента недостаточно. В 3 8.3 было показано, что при воздействии ЧМ колебания на безынерционный нелинейный элемент в спектре тока не возникаютсоставляющие с частотой модуляции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
