3.1.5 Структура импульсных сигналов

Импульсная последовательность становится сигналом, если в соответствии с передаваемой информацией изменяются ее параметры: амплитуда импульсов, их длительность или фаза. Различают амплитудно-импульсную (АИМ), фазо-импульсную (ФИМ) и широтно-импульсную (ШИМ) модуляции. При каждом виде модуляции один из параметров импульсной последовательности принимает значение, пропорциональное величине непрерывного модулирующего сигнала в момент присутствия импульса.

Импульсный сигнал называют дискретным, так как он составляется элементами – импульсами, действующими в отдельные (дискретные) моменты времени. Эти импульсы являются выборками (отсчетами) непрерывного сигнала. Процесс взятия отсчетов называется дискретизацией непрерывного сигнала, а их период – периодом дискретизации.

Вместо передачи непрерывного сигнала можно передавать соответствующий ему дискретный сигнал. В основе этого утверждения лежит теорема Котельникова: сигнал, спектр которого не имеет частот выше , однозначно определяется своими мгновенными значениями (выборками, отсчётами), разделенными одинаковыми интервалами, не превышающими .Это означает, что на каждый период наивысшей частотной составляющей сигнала должно быть по меньшей мере два отсчета. Иными словами, частота отсчетов должна по меньшей мере вдвое превышать высшую частоту спектра .

Передачу непрерывного сигнала его выборками можно вести потому, что на приемной стороне канала связи по этим выборкам непрерывный сигнал однозначно восстанавливается фильтром нижних частот, подавляющим все составляющие с частотами выше .

Тема 3.2 импульсные усилители и ключи

3.2.1 Некорректированный импульсный усилитель

Обычный усилитель с резистивно-емкостной связью с нагрузкой, что обеспечивает широкую полосу пропускания.

Рисунок3.8 Принципиальная схема некорректированногоимпульсного усилителя

Искажение фронта импульса. Искажение фронта импульса (искажение в области верхних частот) обусловливается инерционностью транзистора VT и наличием внешней емкости , шунтирующей нагрузку каскада.

Длительность фронта, добавляемая каскадом, зависит от суммарной постоянной времени:

t_н=2,2τ_к=2,2(τ+ τ_i+ τ_н),

где - постоянная времени усилителя в области ВЧ; - суммарная постоянная времени каскада; – постоянная времени перезарядки ёмкости через выходное сопротивление транзистора и нагрузку ; τ_н - постоянная времени цепи нагрузки;

Чтобы обеспечить заданное значение t_н , транзистор VT должен иметь верхнюю граничную частоту:

f_a≥3/ t_н ,

где f_a – частота, на которой коэффициент передачи тока эмиттера уменьшается по сравнению с низкочастотным значением в раз.

Искажение плоской вершины импульса.

Искажение плоской вершины импульса обусловлено наличием конденсаторов и . С целью уменьшения искажений эти конденсаторы выбирают большой емкости, чтобы их заряд длился дольше, чем длительность импульса.

Относительный спад вершины за счёт определяется выражением:

=>

Относительный спад вершины за счёт определяется выражением:

где -проводимость в прямом направлении; - входная проводимость.

Ёмкость конденсатора выбирают:

3.2.2 Корректированный импульсный усилитель

3.2.2.1 Параллельная индуктивная коррекция фронта импульса

Параллельная т.к. индуктивность включена параллельно конденсатору

Рисунок 3.9 Принципиальная схема корректированного

импульсного усилителя с параллельной

индуктивной коррекцией фронта импульса

Как и в некорректированном усилителе, начальный ток заряда конденсатора равен полному выходному току , т.к. в первый момент времени емкость представляет собой короткозамкнутый участок цепи. Поэтому начальная скорость заряда конденсатора в корректированном и некорректированном каскадах одинакова:

,

где - начальный скачок напряжения на входе цепи, содержащей емкость

- постоянная времени цепи в области верхних частот.

Но в усилителе без коррекции зарядный ток и скорость заряда С_н быстро спадают, в то время как в схеме с коррекцией индуктивность L, препятствуя нарастанию зарядного тока в цепи L-R_к, способствует медленному убыванию тока заряда. Это приводит к более быстрому заряду и к уменьшению длительности фронта выходного импульса.

Чем больше индуктивность L, тем больше добротность Q (Q=0.8-0.9) контура , тем меньше длительность фронта импульса.