Характеристика детектирования (ХД) – это зависимость постоянной состовляющей тока НЭ от модулируемого параметра входного сигнала.
Рисунок 4.46. Характеристика детектирования
Т.е. ХД:
- для АМ:
- для ЧМ:
- для ФМ:
Различаются 2 режима детектирования в зависимости от того, на какую часть (область) приходится огибающая:
1) квадратичное детектирование ( В);
2) линейное детектирование (при больших В).
4.16. Квадратичный детектор
Апроксимируем ВАХ диода квадратичным полиномом:
Т.к. операция детектирования нелинейная, то и
можно не учитывать, тогда
Подаем на детектор модулированный сигнал:
а b c
Подставим (4.5) в (4.4) и получим :
Составляющих ,
,
не будет, поскольку это высокие частоты, и мы их отфильтровываем ФНЧ.
В результате подстановки и преобразования получим НЧ составляющие:
В квадратичном детекторе кроме полезного продукта есть вредная состовляющая
. Это приводит к искажению сигнала на выходе детектора по отношению к модулирующему. Колличественной мерой искажений является коэффициент нелинейных искажений:
При %
% – это очень большие нелинейные искажения. В реальной аппаратуре они составлят доли процента.
Применение квадратичного детектора
Из-за высоких искажений квадратичный детектор для детектирования АМ сигналов не применяется; его применяют в следующих случаях:
1) при детектировании АМ с ;
2) для детектирования сигналов дискретной АМ;
Рисунок 4.47. а) сигнал на входе детектора;
б) сигнал на выходе детектора
3) для детектирования ОБП;
4) для детектирования биений (сигналов с близкими частотами).
Рисунок 4.48. Вид сигнала на выходе квадратичного детектора ( )
и
– близкие, т.е.
кГц.
Продукты преобразования при детектировании
1)
Для получения обязательно необходима несущая
на приеме. Таким образом, при балансной модуляции и ОБП несущее колебание на приеме должно быть восстановлено.
2)
Определяется взаимодействием боковых (вредные составляющие плохо подавляются ФНЧ, т.к. близки к ).
3) Суммарные частоты → ВЧ состовляющие.
– отфильтровываются (подавляются) ФНЧ.
Линейный детектор
Для больших сигналов с большой амплитудной ВАХ диода аппроксимируется отрезками прямых:
Рисунок 4.49. Линейная аппроксимация ВАХ
– тангенс угла наклона,
– крутизна вольтамперной характеристики [мА/В].
Два режима линейного детектирования:
1) детектор класса «В»: ;
2) детектор класса «С»: .
Детектор класса «В»
Рисунок 4.50. а) сигнал на входе детектора;
б) форма тока, протекающего через диод;
в) сигнал на выходе детектора
– Коэффициент Берга.
Недостатки:
Коэффициент передачи детектора:
для детектрора класса «В»:
т.е. – низкий коэффициент передачи.
Рисунок 4.51. Принципиальная схема детектора класса «В»
– сопротивление диода в прямом направлении.
Детектор класса «С»
Рисунок 4.52. Принципиальная схема детектора класса «С»
Емкость заряжается через диод во время импульсов и не успевает разрядиться между импульсами. Напряжение на емкости является смещением для диода (автоматическим). Детектор класса «С» может работать в режиме выпрямления и в режиме детектирования.
Рисунок 4.53. Работа детектора класса «С» в режиме выпрямления
Работа детектора класса «С» в режиме детектирования (схема детектора аналогична рис. 4.52) показана на рис. 4.54.
Рисунок 4.54. Работа детектора класса «С» в режиме детектирования
,
.
Если , то
;
Если , то
.
Требования к параметрам RC -фильтра; их влияние на искажения
Рисунок 4.55. Работа детектора при разных значениях емкости фильтра ( )
Величина выбирается из условия, что бы напряжение на ней отслеживало изменение огибающей.
Детектор на транзисторе
Рисунок 4.55. Принципиальная схема детектора класса «С» на транзисторе
Непосредственное детектирование в базовой цепи, усиление – в коллекторной цепи.
5. Угловая модуляция (частотная и фазовая)