Андреев В.С. - Теория нелинейных электрических цепей (1982) (1266495), страница 21
Текст из файла (страница 21)
3.48 Ркс. 337 ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ДВУХПОЛОСНЫХ И ОДНОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ Наиболее удобным детектором двухполосных сигналов без несущей является синхронный детектор. Рассмотрим воздействие сигнала ДБП ит=сх®созыву (с — постоянная) на СД с коэффициентом передачи (3.99). Согласно (398) напряжение ие выходе перемножителя и= — 'г(ох(1) соз тр+ — Ксх(г) сов (його(+ ф) 2 2 содержит колебание, пропорциональное первоначальному сигналу х(4), которое и будет выделено ФНЧ на выходе СД. При отклонении фазы ф от оптимального значения фспт=0 детектирование остается неискаженным„однако амплитуда выходного сигнала уменьшится пропорционально сезар.
Если считать допустимым уменьшение амплитуды на 30"В, величина тр не должна превышать 45'. 102 Для детектирования сигналов ОБП также подходит синхронный детектор. Предположим, на вход СД действует напряжение верхней боковой полосы, образованное в результате однополосной модуляпни колебания частоты юе первичным сигналом (1.46): из = Ь (Хь соя (юа+И1) 3+Ха ооз (ма+Из) 1), (3.106) где Ь вЂ” постоянная. Используя (3.98), (3.99) и (3.106), получим на выходе СД низкочастотный сигнал Ь ииы* = — Кэ(хг соз(Иг/ — ф)+Хзсоз(Из/ ф)) 2 = — Кэ(Х созИ ~1 — — /+Х созИ ~1 — — )~. (3307) отличающийся ст первичного (1.48) временнымн сдвигами спектральных компонент: составлюошая частота И, сдвинута на зуй=ф/Иь составляющая частоты Из — на й/з ф/Из. При ИзчьИ1 ЫачьЛБ, и потому суммарный сигнал ивмз отличается по форме от первичного, которым производилась модуляпия. Таким образом, если требуется точная передача формы первичного сигнала, отклоненение фазы ф от ф,,=о недопустимо во избежание возникновении искажений.
Однако при передаче звуковых сигналов наличие фазового сдвига ф искажений не вызывает, тзк как органы слуха реагируют только на амплитуды спектральных компонент звука, оставаясь нечувствительными к фазовым соотношениям. Для синхронного детектирования сигналов ОБП, как правило, применяются кольцевые преобразователи, работающие в рассмотренном ранее (рис. 3.48) ключевом режиме. В этом случае при том же входном сигнале (3.106) согласно (3.105) и (3.104) на выходе СД имеем низкочастотный сигнал иных = — Ь 1Х1 соз (ь)14 — ф) +Ха сон (ь)я/ — ф) 1 2 такого же характера, что и (3.107), но значительно большей амплитуды, поскольку в режиме перемножения сигналов, как уже отмечалось, КсчТ.1.
Однаполосный сигнал можно детектировать и нелинейным детектором, если к принимаемому сигналу ОБП, например, и1=(/~сов(во+И)Г, где И вЂ” частота первичного сигнала, добавить колебание несущей частоты из=(/зсозюз/, восстанавливаемое в приемнике. Их сумма образует биения, При линейном детектировании искажения будут малыми только в том случае, если огибающая биений имеет почти синУсоидальнУю фоРмУ; длЯ этого нУжио, чтобы (/,/(/э~1. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ФМ КОЛЕБАНИИ Напряжение на выходе фазового детектора должно воспроизводить закон изменения фазы входного сигнала. Такое свойство имеет диодный детектор (рис. 3.49а). Если на его вход одновременно поданы детектируемое напряжение из= (/з соз (юе/+ ф) н эталонное и1 — — (/,созюо/, от которого отсчитывается фаза принимаемого сигнала, входное напряжение детектора будет и=и1+из.
Из векторной диаграммы рис. 3.49б следует, что амплитуда (/ (/зг+(/ха+2(/,(/зсозф. Напряжение на выходе линейного 163 детектора с коэффициентом передачи Кд и ~=к,и=к,)'и 1+иь,.+т,и, Р (3.103) ЗаВИСИт От фаЗЫ «Р. ЗаВИСИМОСтЬ иими(1Р) ИМЕЕТ такей жЕ ХаРаК- тер, что и зависимость огибающей биений (1.40) от времени. Рис. 3.49 и, ()д,— — ()з+ —, ° и =и — — ". ди и 2 На рис. 3.51а построена векторная диаграмма, соответствующая зтим выражениям. Напряжения на выходе детекторов: зим ~=КиУдг — — Ки~ ~ 0~+1 — Уи) +У,Уисоз~Р, (, 2 пиит =КиУди = Кд ~/ 01 + ~ — Уи) — Ц, Уи ссв ~Р. (~ 2 (3.109) 104 ПРи медленном изменении фазы 21 напРЯжениЯ ии (ФМ колебание) будет изменяться амплитуда У, а значит, и величина и,и„.
Из-за нелинейности зависимости и,„,(ф) детектировар + ' ние в такой схеме сопровожда+, °,~ ~и ется значительным искажени- Рык, их ем, что ограничивает ее приме- нение. йа Большее распространение и, получила схема двухтактного ~а~,и (балинского) фазового детекАг 1 + тора (рис. 3.50), состоящего из двух одинаковых однотактных. Элементы нагрузок каждого Рис. 3.50 детектора Я'=Я", С'=С" вы- бирают в.соответствии с (3.91).
Обходя цепь каждого диода в направлении его проводимости, определяем комплексные амплитуды напряжений на первом (Од,) и втором (Одг) диодах: Общее выходное напряжение и ы =п,— ивы а=Кд((уд! — (7дя). (3.110)' Зависимости ивь, г, — ивыхт и иры от ~р построены на рис. 3.51б. Вблизи Ф=90 и 270' характеристика детектирования ив (Ф) близка к линейной в значительных пределах; прн работе на этих Рис. 2.51 участках достигается почти неискаженное детектирование.
При «р=90 и 270' ивьгх!=ивыш и ив к=О. Поэтому, если эталонное колебание иг=Х/! созаа1, принимаемый ФМ сигнал должен быть ит= и 51П 1Гаа1+Гр(г) 1- для детектирования ФМ колебаний с неболыпими индексами модуляции пригодны устройства, осушествлшошие перемножение входных сигналов. Так, если ш=~0гсоагэь!. и,=(!аа!п(омт+~р(01 и и,~=Аигим где А — коэффици- А А евт пропорциональяасти, то ивм*= Уг(гаа!игр(0+ — Ц(!аа!п[2ыэ!+Ф(!)1, 2 2 низкочастотная компонента выходного напряжения пропорциональна гр(!) при небольших индексах ФМ: Мч;,2Ол-ЗО; поскольку сдп~р(0 ~р(1).
В качестве такого устройства может быть использован кольцевой преобраэоватевь. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ЧМ КОЛЕБАНИИ На выходе детектора ЧМ колебаний должно получаться напряжение, пропорциональное отклонение частоты колебаний от среднего значения. Существуют две группы методов решения этой задачи: 1) ЧМ сигнал преобразуется в АМ или ФМ сигнал и затем детектируется амплитудным или фазовым детектором; 2) ЧМ сигнал преобразуется в последовательность коротких импульсов той же частоты, создающих постоянное напряжение, пропорциональное числу импульсов в единицу времени. Рассмотрим работу детектора, основанного на преобразовании ЧМ в АМ с помощью расстроенного колебател ьного контура (рис.
3.32). Пусть через контур, настроенный на 1Об частоту ер, протекает ЧМ ток ~чм с постоянной амплитудой и меняющейся частотой со(1) =иис+Лси®. На рис. 3.53 приведены частотная характеристика контура Я,(си) и зависимость си(Г). Если частота в(й) изменяется достаточно медленно, можно а любой момент определять амплитуду напряжения на контуре Ц, как произведение амплитуды тока 1 на величину сопротивления Яи(си) для данной мгновенной частоты Уи(а) =1й,(си). Амплитуда (I» будет изменяться приблизительно пропорционально Лси(г), если несколько расстроить контур относительно несущей частоты сигнала сис, как показано на рис. 3.53.
Определяем Уи(() на рис. 3.53 методом проек=~им ций. Если нанести симметрично вто- рую огибающую (пунктир) и высо- к кочасготное заполнение, получим йа (., Ии С й форму напряжения и,((). Последнее Ц оказывается модулированным одно- .ременно и по амплитуде и по частоРис. 3.32 .е, причем закон изменения 0,(г) примерно такой же, что и Лги(Г). Для получения низкочастотного сигнала и, „ достаточно ии(~) подать на линейный амплитудный детектор, как показано на рис.
3.52. Недостаток схемы заключается в появлении искажений вследствие нелинейности скатов частотной характеристики контура. На (ьз 6и Рис. 3.33 грактике для приближения зависимости и, (Асс) к линейной ппнменяют балансную схему (рис. 3.54а), называемую дискриляиагором с расстроенными контурами; резонансная частота одно о из контуров берется больше несущей частоты сис сигнала на 'иь второго — меньше на бы.
Напряжение на выходе дискрими- ,!06 каторз равно разности выходных напряжений линейных амплитудных детекторов пных=пвых! и~цдхз. Напряжения на входах де-. текторов Е 1 Е1 и„= с,р где с' — наводимая в контурах ЭДС; У„=Я,Д1+1Ят) — эквивалентные сопротивления контуров: р=1/ызС=1/гзС можно считать постоянным прн изменениях м в небольших пределах. Прн одина- Вых Рис. Э.54 ковых Е и р напряжение и„„пропорционально разности модулей эквивалентных сопротивлений контуров: и,ы, (Ем — Е,з) . При некоторых бв и добротностях контуров зависимости ~2м — 2м) и и„, от Лв имеют значительный почти линейный 'участок (сплошная линия на рис.
3.54б), который и используется для детектирования ЧМ колебаний. В рассмотренных схемах детекторов, как и детекторах, основанных на преобразовании ЧМ в ФМ, выходное напряжение зависит не только от величины отклонения частоты Ли, но также н от амплитуды входного ЧМ сигнала. Последняя же может меняться, например, из-за воздействия помех, что приводит к искажениям и„, . Для предотвращения этого ЧМ сигнал перед частотным детектором пропускают через ограничитель амплитуды. Наличие индуктнвностей в рассмотренных частотных детекторах первой группы затрудняет их реализацию средствами микроэлектроники. Поэтому все большее распространение получают методы детектирования второй группы.
Процессы в них сходны с показанными на рис. 3.40: ЧМ колебание подвергается двустороннему ограничению, дифференцированию и ограничению по мини- ' муму, в результате чего получается последовательность коротких однополярных импульсов (рис. 3.42е) с частотой ш(1), пропускаемых затем через интегрирующее устройство. Выходное напряжение последнего пропорционально среднему значению этой последовательности за некоторый отрезок времени, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
