книги из ГПНТБ / Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие]

Аналитически доказано, что рассматриваемые искажения от­ сутствуют, если постоянная времени нагрузки детектора соответ­ ствует неравенству

где т —коэффициент глубины модуляции детектируемого на­ пряжения;

FB—высшая частота информационного сигнала (высшая частота модуляции).

Рис. 2.159. Нелинейные искажения в диодном детек­

но бывает порядка тысяч ом, а емкость С н порядка тысяч пикофарад.

Нелинейные искажения информационного сигнала могут воз­ никать по причине значительного различия в величине нагрузки для постоянного тока диода и для его переменной составляющей звуковой частоты. Если входное сопротивление следующего каска­

этому приходится применять очень слабую связь с контуром пре­ дыдущего каскада. Flo тогда сигнал на входе детектора оказы­ вается столь малым, что детектирование получается квадратич­ ным. Оно сопровождается значительными нелинейными искаже­

400

уменьшается с повышением модулирующей частоты. Следствием этого является зависимость коэффициента передачи детектора от частоты модуляции. Частотные искажения заметны только при

Рис. 2.160. Схема диодного детектора с раз­ деленной нагрузкой

детектировании импульсных сигналов. Они могут явиться причи­ ной искажения формы выделяемых видеоимпульсов. В детекторе приемника связи частотные искажения ничтожно малы.

5. Детекторы с усилением

а) Сеточный детектор. Сеточное детектирование осуществляет­ ся в цепи сетки усилительной лампы, а ее анодная цепь исполь­ зуется для усиления выделяемых информационных сигналов. Сле­ довательно, одна и та же лампа выполняет функции детектора и усилителя. Схема сеточного детектора с использованием триода

лись рис. 2.153. На среднем графике этого рисунка изображено напряжение на аноде диода. В схеме сеточного детектора такое напряжение действует между сеткой и катодом усилительной лам­ пы. В результате этого анодный ток лампы пульсирует с высокой частотой, а его среднее значение изменяется по закону звуковой

.40.1

высокочастотных составляющих анодного тока и большое сопро­ тивление для тока звуковой частоты. По этой причине коэффи­ циент усиления каскада по низкой частоте получается большой, а по высокой частоте он обычно меньше единицы.

Существенный недостаток сеточного детектора заключается в появлении значительных нелинейных искажений при детектиро­ вании сильных сигналов. Объясняется это тем, что при возраста­ нии входного сигнала происходит увеличение напряжения на со­ противлении Rg, которое можно рассматривать как напряжение смещения. В результате этого рабочий участок динамической ха­

Величина сопротивления смещения Ri выбирается значительной (тысячи ом), чтобы рабочий участок находился на нижнем изгибе

нем напряжение звуковой частоты. Высокочастотные составляю­ щие анодного тока (гармоники) проходят через конденсатор Са , не создавая на нем заметной разности потенциалов.

в) Транзисторный детектор. Процесс детектирования можно осуществить в любой цепи транзистора. Поэтому детектор может быть коллекторным, эмиттерным или базовым. Однако на прак­ тике обычно применяют коллекторные варианты Детектора с об­ щим эмиттером.

Транзисторный детектор представляет собой каскад УНЧ с комплексной нагрузкой. Ее сопротивление велико для токов зву-

403

ковой частоты (тысячи ом) и очень мало (доли ома) для токов высокой частоты. Детектор может быть трансформаторным или резисторным (рис. 2.165).

Рис. 2.164. Графики процесса детектирования амплн- тудно-модулированных колебаний анодным детектором

Рис. 2.165. Варианты транзисторных детекторов!

а — трансформаторный; б — резисторный

Обязательным элементом схемы детектора является конденса­

404

Для получения небольших нелинейных искажений выделяемого информационного сигнала при значительном коэффициенте пере­ дачи (десятки и даже сотни) надо правильно выбрать напряже­ ние смещения на базу. Наиболее часто оно бывает от 0,05 до 0,1 в. Иногда встречаются детекторы с нулевым смещением. Их схемы очень просты.

Режим работы транзисторного детектора в большинстве слу­ чаев квадратичный. Входное сопротивление детектора бывает по­ рядка тысяч ом. Оно больше входного сопротивления усилителя, выполненного на таком же транзисторе. Тип транзистора рекомен­ дуется выбирать такой же, как у предыдущего каскада. Следова­ тельно, он должен быть высокочастотным. Низкочастотные тран­ зисторы применять можно, но качественные показатели детектора

Особенность супергетеродинного приемника заключается в пре­ образовании принимаемых высокочастотных колебаний в колеба­ ния другой частоты, величина которой для данного приемника

в большинстве случаев она ниже несущей частоты принимаемых колебаний, но выше всех частот модуляции.

Процесс преобразования высокочастотных колебаний в коле­ бания промежуточной частоты осуществляется в преобразователь­ ном каскаде приемника. Обычно его называют преобразователем частоты. В результате работы этого каскада происходит пониже­ ние несущей частоты сигнала и его боковых частот, но закон мо­ дуляции сигнала остается неизменным (рис, 2.166),

405

Величина промежуточной частоты в радиолокационных прием­

большая величина позволяют иметь в приемнике большое число усилительных каскадов, содержащих колебательные контуры, не перестраиваемые в процессе его эксплуатации. Благодаря этому супергетеродинные приемники могут обладать очень высокой чув­ ствительностью, хорошей избирательностью и равномерным уси­ лением в пределах требуемой полосы пропускания.

Схемы преобразователей частоты бывают различные, но в лю­ бой из них имеются гетеродин и смеситель. Гетеродин представ­ ляет собой маломощный генератор вспомогательных колебаний высокой частоты, перестраиваемый одновременно с изменением настройки высокочастотных каскадов приемника. Смеситель яв­ ляется устройством, в котором происходит смешивание колебаний гетеродина с колебаниями принимаемого сигнала и детектирова­ ние их при помощи нелинейного элемента.

Выделение напряжения промежуточной частоты осуществляет­ ся при помощи резонансной системы смесителя, состоящей из од­ ного или нескольких колебательных контуров.

2. Преобразование частоты в радиолокационных приемниках

В задачу преобразователя частоты радиолокационного прием­ ника входит понижение частоты радиоимпульсов без изменения их формы и длительности (рис. 2.166,6). При этом желательно, чтобы процесс преобразования частоты радиоимпульсов сопровож­ дался их усилением по напряжению. К сожалению, это не всегда возможно. Для радиолокационных приемников характерно при­ менение односеточного и диодного преобразования частоты.

Од н о с е т о ч н о е п р е о б р а з о в а н и е

ча с т о т ы

электродной или пятиэлектродной лампы, работающей в режиме анодного детектирования. Иногда применяется сеточное детекти­ рование.

Односеточное преобразование частоты типично для диапазона метровых волн. Оно применяется также (исключительно на три­ оде) в приемниках дециметрового диапазона. Один из возможных

чины лампа работает с отсечкой анодного тока и поэтому выпол­ няет роль анодного детектора.

406

Физические процессы, происходящие D преобразователе часто­

Рис. 2.167. Пример схемы односсточного преобразова­ теля частоты

никает напряжение сигнала (радиоимпульс) с амплитудой Umc порядка десятков микровольт (рис. 2.168,а). Частота колебаний сигнала несколько отличается от частоты колебаний гетеродина. При этом безразлично, какая из этих частот выше. В результате сложения (смешивания) двух напряжений, имеющих различные

периодическое изменение амплитуды и частоты. Амплитуда изме­

Оба процеоса происходят с частотой биений колебаний сигнала и гетеродина. Она равна разности их частот.

строении предполагалось, что координатная система вращается по часовой стрелке с угловой скоростью шг. Поэтому вектор напряже­ ния UmT, вращающийся против часовой стрелки со скоростью <аг, оказывается неподвижным во времени.

Вектор напряжения Umc вращается вокруг точки О' по часовой стрелке с угловой скоростью ш4- — ш0 . Вектор результирующего на-

407

пряжения качается относительно вектора UmT, а его величина при этом периодически изменяется. Скорость качания результирую­ щего вектора неодинакова. Она максимальна в те моменты вре-

ирез=Чс*"гк

О

Рис. 2.168. Графическое изображение процесса понижения частоты радиоимпульса в односеточном преобразователе

мени, когда амплитуда результирующего напряжения принимает максимальную или минимальную величину. Наибольшей ампли­ туде суммарного колебания соответствует минимальная частота

Наименьшая амплитуда получается при максимальной часто­

те со м а к с = сог + 4 "We = ">г + ( w r ~ <»с) = 2сог — сос.

408

Таким образом, в результате сложения колебаний гетеродина с колебаниями сигнала создается колебание с изменяющимися амплитудой и частотой. Закон периодического изменения ампли-

Рис. 2.169. Образование биений при сложении колебаний гетеродина с ко­ лебаниями сигнала для случая, когда шг >шс

туды и частоты результирующего колебания очень близок к сину­ соидальному (так как Umc <^„,г).

Рис. 2.170. Образование биений при сложении колебаний гетеродина с ко­ лебаниями сигнала для случая, когда шг >шс

409