Интегралдық аналогтық көбейткіштегі жиіліктік модуляция детекторы.

Радиоқабылдағыш құрылғылардағы қазіргі заманғы ЖМ – сигналдары детекторларының көбісін интегралдық аналогтық көбейткіштер негізінде

-

3.27 –сурет. Аналогтық көбейткіштегі жиіліктік детектор схемасы

жасайды. Мұндай схемада (3.27 – сурет) аналогтық көбейткіш (ПС) кірісіне,

тасымалдаушы жиілікке бапталған параллелді резонанстық контурды қосады, ал шығысына пайдалы сигналды бөліп шығарып беретін төменгі жиілік сүзгісін (ФНЧ).

Аналогтық көбейткішіндегі ЖМ-детектор кірісіне модуляцияланбаған гармоникалық кернеу u_кір (t) = U_кірcost келіп түсті дейік. Аналогтық көбейткіштің үлкен кіріс кедергілері бар, сондықтан оның кірістері токты іс жүзінде тұтынбайдыда, барлық кіріс ток i_кір (t) = I_кірcost С1 сыйымдылық және параллелді LC- контур арқылы өтеді. С1 конденсатордағы кернеу токтан фаза бойынша /2 –ге қалып отыратындықтан, көбейткіш кірісіндегі кернеу

u₁(t) = U_С cos(t - /2 ), (3.45)

мұнда U_С - С1 конденсаторындағы кернеудің амплитудалық мәні.

Контурдағы кернеу

u₂(t) = U_К cos(t + ), (3.43)

мұнда U_К –контурдағы кернеудің амплитудалық мәні, ал фазалық жылжу

 = - arctg (2Q/₀), (3.44)

мұнда  = - ₀ - контурдың абсолютті бапталмауы; Q – контур сапалылығы.

(3.43) және (3.44) көмегімен көбейткіш шығысындағы кернеуді анықтайық. Косинустердің көбуйтіндісінің тригонометриялық формулаларын пайдалана отырып, жазамыз

(3.45)

Схемаға төменгі жиілік сүзгісін (ФНЧ) қосу екі еселенген жиілікті құрастырушыдан құтылуға мүмкіндік береді, сондықтан детектордың шығыс кернеуі

. (3.46)

Ережеге сәйкес, резонанстық контур үшін ақиқатты  1, сондықтан . Осы теңдікті ескере отырып, аламыз

U_шығ= - k_дU_C U_КQ/₀ . (3.47)

Сонымен, (3.47) қатынасына сәйкес, 3.27 – суретте көрсетілген схема, шығыс кернеу сигнал жиілігінің тасымалдаушыдан ауытқуына пропорционал болатын, ЖМ-сигналдарды сызықты детектрлеуді іске асырады

Фазалық детектор.

Фазалық детектордың схемасы фазалық модуляцияланған тербелісті модуляциялайтын сигнал заңы бойынша өзгеретінтөменгі жиілікті кернеуге түрлендіреді. ФМ (фазалық модуляция) детекторы шығысындағы кернеу екі салыстырылатын сигналдар фазалары айырмасымен анықталады (3.29,а-сурет):

ФМ-тербеліс және тіректік генератор өндіріп шығаратын тіректік кернеуден.

3.28 – сурет. Фазалық детектор: а- схемасы; б – векторлық диаграммасы

Диодтар кірісіндегі кернеулер амплитудаларын векторлық диаграмма (3.28,б –сурет) көмегімен табуға болады. Одан көрініп тұр,

,

.

Мысал 3.1. Амплитудалы модуляцияланған сигналдың

спектрлік құрамын анықтап, оның аналитикалық түрдегі өрнегін жазыңдар.

Шешімі. (3.6) теңдеуді пайдаланып, бастапқы фазалар ₀ = ₀ = 0 деп есептеп табамыз, тасымалдаушы жиілік ₀ = 10⁵; модуляция жиілігі  = 10³ , бүйірлік жиіліктер ₀ +  = 1,0110⁵; ₀ -  = 0,9910⁵; тасымалдаушы амплитудасы

U_т = 20 В; модуляция коэффициенті M = 0,5. Сондықтан, (3.6) өрнекке сәйкес табамыз:

Мысал 3.2. Аналогтық радиохабар тарату желісі үшін кГц жиілік девиациясында =20 Гц-тен = 20 кГц дейінгі дыбыстық жиіліктер спектрі бар ЖМ-сигналды тарату керек. Жиілікті көбейту каскадтары санын анықтаңдар.

Шешімі. Таратылатын сигналдың спектрінің төменгі шектік жиілігі үшін жиіліктік модуляция индексі

m = / = /20 = .

Армстронг модуляцияларында кішкене модуляция индекстері рұқсат етіледі, мысалы m =0,25. Көрсетілген жағдайда ЖМ -сигналдың спектрінің төменгі шектік жиілігі үшін модуляция индексін 10000 есе ұлғайту қажет.

Көбейткіштің бір сенімді жұмыс істейтін каскады жиілікті 4...5 еседен артық көбейте алмайтындықтан, 10000 есе көбейту үшін алты каскадтан кем емес көбейткіш керек (мысалы 5х5х5х5х4х4). Мұндай жиіліктік модулятор өте күрделі болып шықты. Сондықтан фазалық модуляциясы бар таратқыштарда (модуляция индексі үлкен болғанда) автогенератор контурында варикапы бар және жиілікті автоматты фазалық жөнге келтіруі бар схемалы модуляторды қолданады.

Мысал 3.3. Аналитикалық түрде

жазылған біртоналды модуляциясы бар амплитудалы модуляцияланған сигнал сызықтық диодтың детектор кірісіне берілген. Детектор жүктемесі кедергісі R_ж=20 кОм, диодтың сипаттамасы тіктігі

S = 15 мА/В. Детектордың шығыс сигналы амплитудасын табыңдар.

Шешімі:

SR_ж = 300 параметрі мәні жеткілікті үлкен болғандықтан, (3.39) формулаға сәйкес детектрлеу коэффициенті

k_д = U_шығ /U_кір =

Кіріс АМП-сигналдың өрнегінен оның амплитудасын табамыз

U_кір = 5(1+0,8) = 9 В. Онда шығыс сигнал амплитудасы U_шығ = k_дU_кір = 8,55 В.

Бақылау сұрақтары

1. Амплитудалық модуляцияны қандай әдіспен жүзеге асырады?

2. Транзисторлық амплитудалық модулятор схемасын сызып көрсет.

3.Транзистордың коллектор тоғы импульстері спектрінде қандай гармоникалық

құрастырушылар бар?

4. Жиіліктік модуляторды схемалық түрде қалай жүзеге асырады?

5. Жиіліктік модуляторда варикап не үшін қолданылады?

6. Цифрлық жиіліктік модуляцияны қалай іске асырады?

7. Цифрлық жиіліктік модуляцияда жиіліктік девиация индексі неге тең?

8. Минималды жылжуы бар манипуляция дегеніміз не?

9. Цифрлық жиіліктік модуляцияда фаза өзгерісі неге тең?

10. ММС бар модулятор құрылымы қандай бөліктерден тұрады?

11. Цифрлық модуляторда Гаусс сүзгісін не үшін қолданады?

12. Цифрлық модулятордың қандай артықшылықтары бар?

13. Детектрлеу қандай процесс?

14. Сызықтық детектор схемасын көрсет.

15. Детектрлеу кезінде зыянды жоғары жиілікті құрастырушыларды басып тастау үшін қандай тепе-теңсіздіктер орындалуы тиіс?

16. Детектрлеу кезіндегі сигналдар диаграммасын көрсет.

17. Детектордың беру коэффициенті өрнегін көрсет.

18. Операциялық күшейткіштегі амплитудалық детектор қандай жағдайда қолданылады?

19. Операциялық күщейткіштегі детектор схемасын сызып бер.

20. ЖМ және ФМ детектрлеуді қалай іске асырады?

21. Неге жиіліктік модуляцияны амплитудалыққа түрлендіреміз?

22. Жиіліктік детектор анытамасын айтып бер.

23. ЖМ детектордың детекторлық сипаттамасы дегеніміз не?

24. Детекторлық сипаттаманың тіктігі өрнегін жазып бер.

25. Жиіліктік детектордың тарату коэффициенті қандай өрнекпен анықталады?

26. Жиіліктік детектордың жиіліктік сипаттамасы қандай тәуелділік?

ІY - ТАРАУ