Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Результирующая кривая биений всегда асимметрична (рис. 17.24). Зто легко видно из векторной диаграммы для суммарного колебания, построенной для с1,- (7 ,. На диаграмме вектор (7„,т вращается вокруг точки 01 с постоянной угловой скоростью, равной ша — шг, причем суммарный вектор 0 больше (7 и когда конец результирующего вектора 407 в и в движется по дуге АВС, и меньше У „когда его конец проходит дугу СОА. Ввиду того что дуга АВС больше дуги СЙА, а скорость вращения постоянна, с 14, суммарный вектор У превышал в ет 0 г по длине в течение боль- и шей части 1, периода биений и меньше У г в течение меньшей Рис.
12.24. Биении диУх гаРмонике- части периода ских колебаний Если бы кривая биений была симметрична (1~=1х), то среднее значение результирующей амплитуды за период биений не отличалось бы от амплитуды большего из колебаний и наличие второго колебания с меньшей амплитудой не вызвало бы никакого приращения постоянной составляющей выпрямленного напряжения. Однако из-за асимметрии биений среднее значение результирующей амплитуды несколько превышает большую амплитуду У г, но это превышение значительно меньше амплитуды У ь причем относительное приращение выпрямленного напряжения АУ=10 а тем меньше, чем меньше отношение Й=сг' х/У ь Если напряжение с амплитудой У г является помехой, а напряжение с амплитудой У х — полезным сигналом, то наличие помехи приводит к уменьшениг9 сигнала на выходе детектора.
Другими словами, прн детектировании имеет место подавление сигнала помехой, тем большее, чем меньше отношение сигнал-помеха на входе. Подавление сигнала помехой при детектировании не является свойством детектора, Детектор лишь выявляет это.
Рассмотрим количественно детектирование двух высокочастотных колебаний при произвольной форме детекторной характеристики, когда одно из колебаний много меньше другого (34 †3. Пусть детектор безынерцнонен и его характеристика, которая может быть линейной, квадратичной, экспоненциальной и т.
д., имеет вид сг'==1(Сг ). Пусть также Юя,=У ф1+2(Ь ~~(у ~)сон огаг+ (Утх)К ~)'= = г гин 1 1 + 2Ь соз гонг + й, где гг=У х!У,— отношение слабого сигнала к сильному (отношение слабого сигнала к сильной помехе). Если йсГ1, то л' 1 У = У ~~1+ 6 соз го~1+ — — — (46~ сон~ маг+ 4Ггь соз гон1+Ь') ]= 2 8 аг 6' = У „г (1+й соз гое1+ — — — соз 2гва1~ .
4 4 Введем обозначение с1 =У г+ЛУ, 408 где Ь2 Ь2 Лит= ит1(Ь соз 0161+ — — соз 21061 ) ° 4 4 Тогда и =1(и.) =((и,+ли ) =1(и,)+( (и„,)ди + + 10(ит1) Ли', г '(17,19) (17.20) При линейном детектировании напряжение на выходе равно и==КО-и . При ((0==1 и==и и ('(и ) =1. Следовательно, в этом случае напряжение с частотой биений Иб= ит2 СОЗ 0061. (17.21) При квадратичном детектировании и==йи' . При й= 1 и =и„и ('(ит1) =2и Напряжение с частотой биений иб = 2 ит1ит2 соз 0261. (17.22) Исключая биения из постоянной составляющей выходного напряжения, получаем и =((и011) +('(ит1) ит1 — + — 10(ит1) и~01 4 2 2 2 101 212 =)(и„,)+ (( (ит,) и,+(т(и„,) итЛ'Ы~. 4 1%т1 ~ Пусть: ит1= ит10', ит2= ит20(1+1п2Соз Ю); 1112«1.
В этом случае: и =1(и „)+ — '~Г(ит„)ит„+(т(и „)ит„1М 4 Ут20 ( (1+ 2 т 2005 Г222+ т2005~ Й22) Х У' 10 ИО2= 1 (ит10) — +1 (1 т10) ~ с0520 П22 СОБ 5621 2 0,1 ° (17.23) 409 илн 02 Ь2 и==((и.,) 4-) (и.,) исп ~й.оз,.14. соз 2.,1 )+ 4 4 1 + 1 (ит1) и 0п ~Ь соз 0061+ — — соз 2ыбг) . Таким образом, прн произвольной характеристике на выходе безынерционного детектора действует напряжение с частотой биений иб 1 (ию) ит2 соз 0061.
Из (17,23) видно, что любой безынерционный детектор является квадратичным по отношению к сигналу, слабому по сравнению с помехой. ПРимеР, Пусть имеется линейный детектор с коэффициентом передачи Ко- =1. В этом случае: и-=)(и.,) =и; р(и.)=1; ("((у.)=о; 1 т, з 1 (Гтаз= — — У = — (ипо0 (г тза Следовательно, в линейном детекторе имеют место квадратичная зависимость выходнвго напряженая от амплитуды сигнала и подавление сигнала помехой.
Прймер. Пусть имеется квадратичный детектор с характеристикой у= =(у~ . В этом случае: )'((Уо ьо) =2(Гоно, ')" ((Г 1о) =2; г иаз —— 20,ззтзсоз Поз. Следовательно, при квадратичном детеитировании, так же как и при линейном, зависимость выходного напряжения от амплитуды сигнала является квадратич- ной. Однако в даевом случае подавления сигнала помехой нет, так как ампли- туда сигнала на выходе не зависит от амплитуды помехи на входе.
!7,11. ОТНОШЕНИЕ СИГНАЛ-ПОМЕХА НА ВЫХОДЕ ДЕТЕКТОРА В случае квадратичного детектирования 3 стао = 2гпг ~/о,ю, Отсюда следует, что отношение сигнал-помеха на выходе детектора при малом отношении на входе для линейного детектора Кааз 1 лг тзо ()3 (! 7.24 ьз: (г ш 2 т (гюго 3 или то г.з Аоых= — йоз 1 2 т1 (17.25), 410 Покажем, что при слабом сигнале отношение сигнал-помеха на выходе детектора Й „пропорционально квадрату отношения;,, сигнал-помеха на входе й„, и зто имеет место как при линейном, так и при квадратичном детектировании.
Согласно (17.19) для линейного детектора низкочастотная составляющая помехи равна для квадратичного детектора г и '(17.26) ~~ т10 г или ж2 в,г йвввв = — йввв вп (17.27) 3 лвх ляг ~г ввгг ~/ г ) 2 1 аг ' 4 ( г )г 1+Авв в" 1+йвв где й„— отношение амплитуд несущих для синусоидально модулированного сигнала с коэффициентом модуляции тг и немодулированной синусондальной помехи (т,=0). Из этого выражения видно, что н при сигнале, соизмеримом с помехой, имеет место подавление сигнала помехой. Например, при й„=! амплитуда сигнала на выходе детектора уменьшается примерно на 30%, а при й, =2 — на )0% по сравнению со случаем, когда помеха отсутствует.
17.12, АМПЛИТвйНОЕ ОГРАНИЧЕНИЕ Мы рассмотрели детектирование АМ-колебаний. Прежде чем приступить к изучению детектирования ЧМ-колебаний, необходимо рассмотреть принципы амплитудного ограничения, используемого при детектировании ЧМ-колебаний, а также применяемого во многих радиоэлектронных устройствах. Частотный детектор должен реагировать только на изменение мгновенной частоты.
Поэтому подавление амплитудной модуляции и изменение амплитуды вследствие действия помех должны осуществляться либо в нем самом, либо с помощью амплитудного ограничителя, включаемого перед ним. Амплитудная модуляция может возникать в результате: а) возникновения паразитной амплитудной модуляции в передатчике; 411 Следовательно, хотя й„„„ при квадратичном детектировании в два раза больше, чем при линейном, однако в обоих случаях при слабом сигнале й, „ значительно меньше, чем й„. До сих пор предполагалось, что амплитуды обоих детектируемых напряжений сильно различаются. При этом получается большое подавление слабого сигнала сильным. На практике в ряде случаев детектируемые напряжения могут быть соизмеримыми.
Для произвольного отношения амплитуд сигнала и помехи на входе линейного детектора справедливо следующее выражение для амплитуды сигнала на выходе детектора (34, 351: ыр Вв Вы а! б! Рнс. 17.26. Последовательный днодный огра ннчнтелтн а — схема ограничителя; б— переменное напряжение на выходе Рнс. 17.28, Амплитудная модуляция, возниКающая прн прохождении Чйгвколебання через резонансные цепи б) прохождения колебания через каскады резонансных усилителей в передатчике и приемнике, усиление которых в пределах полосы пропускания всегда неравномерно.
На рис. 17,25 показана амплитудная модуляция, возникающая при прохождении ЧМ-колебаний через колебательные цепи, с неравномерностью усиления в пределах полосы пропускания 3 дБ. Видно, что частота амплитудной модуляции в два раза выше, чем вызывающая ее модулирующая частота ЧМ-сигнала. Диодиое ограничение. Применяют два вида диодного ограничения: последовательное и параллельное. Принцип одностороннего последовательного ограничения иллюстрируется рис. 17.26, а параллельного — рис. 17 27. ил Вжь 12 а! г бв ' св Ряс. 17.29.
Двусторонний днодный огравнчнтель с днумя стабнлнтронами, включенными навстречу (а), н напряженне после ограннче- . ння Рнс.!7.28, Двусторовннй днодный ограничитель: а — схема ограни'гителн; б напраження иа выходе Ряс. 17.27. Параллельный дводный ограннчн. тель; а — схема ограничителя; б— переменное напряжение на выходе 4!2 Двустороннее ограничение можно осуществить с помощью кремниевых диодов в схеме параллельного ограничения (рис. 17.28). Уровни ограничения в этой схеме равны пороговым напряжениям диодов (0,5 — 0,6 В), Для увеличения уровня ограничения вдвое можно включить последовательно по два диода в каждом плече. Двустороннее ограничение с порогом ограничения в несколько вольт можно осуществить, включая навстречу два стабилитрона, как показано на рис.
17.29,а. Уровни ограничения в данной схеме равны напряжению зенеровского пробоя — напряжению стабилизации каждого из диодов. Динамическое ограничение. Еще один тип ограничителя показан на рнс. 17.30. Это схема динамического ограничения. Принцип действия схемы состоит в том, что вследствие инерционности последовательного диодного детектора, подключенного параллельно к колебательному контуру, входное сопротивление детектора изменяется с изменением амплитуды напряжения на контуре, увеличивая затухание контура при увеличении амплитуды и обеспечивая возрастание добротности контура в противном случае.
Среднее значение входного сопротивления детектора должно быть сравнимо с эквивалентным сопротивлением контура. Напряжение на нагрузке инерционного детектора не успевает следить за быстрыми изменениями амплитуды. Поэтому быстрые изменения амплитуды в сторону увеличения подавляются из-за увеличения угла отсечки тока диода (при этом входное сопротивление детектора уменьшается).
При быстрых изменениях амплитуды в сторону ее уменьшения диод запирается и входное сопротивление детектора становится равным бесконечности (при этом детектор совсем не шунтирует колебательный контур). Ограничитель должен «срезать» не только амплитудную паразнтную модуляцию, но и выбросы, вызываемые шумами и импульсными помехами. Длительность импульсов помех т)1/Л1, где Л1 — полоса усилителя промежуточной частоты. При обычной полосе пропускания усилителя промежуточной частоты приемника ЧМ-сигнала 61=200 — 250 кГц длительность импульсов помех 4— 5 мкс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
