2. Каскады радиоприемных устройств

   1. Детекторы радиосигналов

      1. Классификация детекторов

Современные радиоприемные устройства широко используют аналоговую и цифровую реализации отдельных функциональных узлов, в том числе детекторов, поэтому следует различать цифровые схемы, которые могут либо повторять принципы аналогового детектирования, либо реализовывать алгоритмы, отличающиеся от аналоговых, широко применяемых на практике.

В литературе нет установившегося названия устройствам, вы­полняющим операцию сравнения и одновременного преобразова­ния одного вида сигнала в другой. В зависимости от области при­менения используют понятия: различитель, дискриминатор, демодулятор, детектор.

Дискриминаторам (от латинского discriminato - различать) различителем называют устройство, преобразующее отклонение параметра некоторого входного воздействия от заданной (эталонной) величины в выходное напряжение

. (54)

Проведем классификацию аналоговых детекторов на основе анализа ряда установившихся терминов и понятий. В радиосистемах различного назначения информацию обычно передают изменением какой-либо величины синусоидальных колебаний: амплитуды, частоты, фазы. Поэтому на приеме должен применяться соответствующий детектор (дискриминатор, демодулятор). Амплитудный детектор (АД) - это устройство, преобразующее разность амплитуд входных воздействий в выходное напряжение

. (55)

Различают фазочувствительные и нефазочувствительные АД их классификация приведена на рис. 28.

Рис. 28

В фазочувствительных АД знак выходного напряжения зависит от фазы входного напряжения. В нефазочувствительных, схемы которых не отличаются от схем обычных выпрямителей, выходное напряжение сохраняет свой знак независимо от фазы входного напряжения.

Частотные детекторы (ЧД) преобразуют отклонение частоты входного воздействия относительно некоторой эталонной частоты в выходное напряжение

. (56)

В соответствии с указанным, ЧД классифицируют по величине , способу задания и другим параметрам. Классификация ЧД приведена на рис. 29.

Рис. 29

По способу задания эталонной частоты все ЧД можно разделить на две группы:

• с настройкой эталонного фильтра (колебательного контура);

• с подачей на один из входов ЧД гармонического колебания эталонной частоты.

К первой группе ЧД относятся резонансные апериодические схемы. В резонансных детекторах определяется резонансными контурами. Они используются на частотах кГц. Апериодические детекторы (дискриминаторы) применяются на низких частотах при кГц. Ко второй группе ЧД относятся дискриминаторы нулевых биений с .

К резонансным ЧД относятся детекторы на расстроенных контурах, с фазовым сравнением, кварцевые, дробные (детектор отношений), резонансные, индуктивные с фазовым автовыбором. К апериодическим ЧД относятся детекторы с RC-цепью, с фазовращающей цепью, с ФНЧ и ФВЧ, мостовые. Близко к группе частотных детекторов (дискриминаторов) примыкают корреляционные.

Фазовый детектор (ФД) – это устройство, выходной сигнал которого определяется разностью фаз колебаний, подаваемых на его входы. Мгновенное значение выходного напряжения ФД

, (57)

где - нормированная характеристика ФД;

- мгновенная разность фаз входных напряжений.

Разнообразные схемы ФД по принципу действия можно разделить на две большие группы: нелинейные векторомерные и параметрические. Классификация ФД приведена на рис. 30.

Рис. 30

К векторомерным относятся ФД, в которых выходное напряжение образуется сравнением амплитуд векторных суммы и разности колебаний и с помощью нелинейных элементов и последующего детектирования результирующего сигнала.

Детекторы (дискриминаторы) этой группы используют на высоких частотах. Наиболее распространенными дискриминаторами этого типа являются балансные и кольцевые. Балансный ФД с квадратичными амплитудными детекторами эквивалентен перемножителю входных колебаний с последующей фильтрацией высокочастотных составляющих.

К параметрическим относят детекторы, в которых преобразование разности фаз сигналов в выходное напряжение осуществляется при помощи линейных цепей с переменными параметрами. Параметры линейных цепей можно изменять плавно или скачкообразно. Параметрические ФД часто называют коммутационными. В коммутационных ФД одно из колебаний, называемое опорным, периодически изменяет параметры электрических цепей. В качестве коммутатора (ключа) применяют чисто механические прерыватели; электронные или транзисторные схемы. Коммутационные ФД используются обычно на сравнительно низких частотах (до сотен килогерц). В ряде случаев, в том числе, когда требуется специальная характеристика ФД, например, в цифровых синтезаторах частоты, используются импульсно-фазовые дискриминаторы.

В общем случае ЧД и ФД можно рассматривать как последовательное включение преобразователя входного сигнала в изменение амплитуд и два АД.

Цифровые детекторы могут быть реализованы как прототипы известных аналоговых, например, амплитудных детекторов.

Различают три принципа построения цифровых ЧД (ЦЧД):

1. ЧМ сигнал преобразуется в сигнал с AM с последующим амплитудным детектированием - это ЦЧД на расстроенных резонаторах;

2. в ЧМ сигнале создается дополнительная ФМ относительно входного ЧМ сигнала с последующим фазовым детектированием, причем опорным для ФД является исходный ЧМ сигнал; в автокорреляционном квадратурном ЧД реализуется 2-й принцип; различают также и обычные автокорреляционные ЦЧД;

3. по 3-му принципу построен цифровой синхронно-фазовый детектор (ЦСФД).

Различают обычную и квадратурную схемы ЦСФД, в них продетектированный сигнал создается в цепи управления частотой управляемого генератора.

Цифровые ФД строят на основе перемножителя и цифрового ФНЧ, а также по квадратурной схеме, включающей преобразователь Гильберта и косинусно-синусный генератор (КГС).