4.7. Детекторы

Детектором называют устройство, которое преобразует модулированное колебание высокой (обычно промежуточной) частоты в напряжение или ток, изменяющийся по закону модуляции.

Рис. 4.6. Схема детекторного устройства

Рассмотрим цепь с последовательным включением диода и нагрузки. Ко входу приложена гармоническая ЭДС . Напряжение на выходе представляет собой пульсирующую около среднего значения u₀ кривую (см. рис. 4.7, а, б).

Рис. 4.7. Напряжение на входе и выходе однополупериодного выпрямителя (а) и ток в цепи диода (б)

Это напряжение является отрицательным по отношению к диоду. Поэтому ток через диод возможен только в течении отрезков периода, когда положительная волна u_вх превышает напряжение u_вых. Иными словами, ток через диод имеет форму импульсов, показанных на рис. 4.7, б. В промежутках между импульсами тока, происходит разряд конденсатора С_н через резистор R_н. Напряжение u_вых убывает. В промежутке t₁<t<t₂ конденсатор подзаряжается импульсом тока и u_вых растет.

Если постоянная времени разряда цепи велика по сравнению с периодом , то амплитуда пульсаций напряжения u_вых мала и можно считать u_вых = u₀.

Таким образом, происходит процесс однополупериодного выпрямления. В соответствии с видом модуляции различают амплитудные, частотные, фазовые детекторы. Такая трансформация спектра возможна только в устройствах, имеющих нелинейные или параметрические элементы. Роль таких элементов выполняют обычно полупроводниковые диоды. Выделение частот модуляции и устранение высокочастотных составляющих спектра осуществляется фильтрами нижних частот.

Амплитудный детектор осуществляет преобразование амплитудно-модулированного колебания высокой частоты в модулирующее колебание.

4.8. Амплитудный детектор

Рассмотрим процессы, протекающие при детектировании простого импульсного радиосигнала. С приходом радиоимпульса в течении действия положительного полупериода входного напряжения начинается заряд С_н через малое сопротивление открытого диода. Во время действия отрицательного полупериода происходит разряд С_н через резистор R_н.

Затем снова подзаряд и частичный разряд. Выходное напряжение детектора увеличивается до тех пор пока приращение напряжения на емкости за время ее заряда не станет равным уменьшению напряжения на С_н за время ее разряда. По окончании радиоимпульса С_н разряжается через R_н. Из эпюр видно, что огибающая видеоимпульса будет отличаться от прямоугольной, т.е. имеют место искажения. Степень этих искажений можно оценить временем установления переднего фронта _у и временем спада заднего фронта видеоимпульса. _у и _с определяются постоянными времени заряда и разряда С_н

Начальный участок ВАХ диода является нелинейным и может быть аппроксимирован квадратичной зависимостью

На этом основании амплитудный детектор при условии малых сигналов на его входе U<U₁ называют квадратичным. Участок детекторной характеристики при U>U1 характеризуется линейной зависимостью выпрямленного тока от амплитуды детектируемого напряжения. А АД, использующий линейный участок детекторной характеристики называют линейным. Линейный режим обеспечивается путем усиления колебаний в УПЧ до величины U₁  0,5В Разновидностью импульсного детектора является пиковый детектор, предназначенный для выделения на нагрузке напряжения, пропорционального амплитуде огибающей входных сигналов. В пиковом детекторе время заряда нагрузочной емкости выбирается примерно равным длительности детектируемого импульса, а время разряда из условия, чтобы за период повторения детектируемых импульсов Т_п нагрузочная емкость С_н не успела существенно разрядиться.