Работа 21. Детектор огибающей сигнала

Работа «Детектор огибающей сигнала» предназначена для изучения идеального линейного детектора АМ сигналов. Она содержит четыре задания:

1. Моделирование идеального линейного детектора АМ сигналов.

2. Исследование влияния частоты среза Fв ФНЧ 1-го порядка на качество детектирования простого АМ сигнала.

3. Исследование влияния порядка цепи ФНЧ на качество детектирования простого АМ сигнала.

4. Исследование детектирования сложного АМ сигнала.

Задание 1

Рассмотрите и зафиксируйте схему исследования, содержащую последовательно соединенные односторонний ограничитель и ФНЧ.

Установите в ограничителе нижний порог Uнп = 0 В и неограниченный верхний порог (Uвп > 1 В). Такой ограничитель может служить моделью полупроводникового диода в режиме сильного сигнала.

На входе ограничителя s(t) установите АМ сигнал с Fнес = 10 кГц и m = 1, модулированный гармоническим колебанием с F = 0,9 кГц. Для этого активизируйте пункты меню «Сигнал s(t)» / «Генератор сигналов» и в появившейся панели генератора сигналов выберите форму «Cos», установите размах А = 1 В, частоту F= 0,9 кГц, угол отсечки 180°, включите модулятор в режиме АМ, установив Fнес = 10 кГц и коэффициент модуляции m = 1. После запуска канала наблюдения 1 этот сигнал будет присутствовать на входе s(t) до тех пор пока не будет изменен аналогичным образом на другой.

Наблюдайте и зафиксируйте осциллограммы и спектрограммы сигналов в следующей последовательности (по каналам):

1) АМ сигнал s(t) (т. 1),

2) на выходе ограничителя сигналов (т. 2),

3) на выходе идеального ФНЧ с Fв=1 кГц (т. 3),

4) на выходе реального ФНЧ 1-го порядка с Fв = 1 кГц (т. 3).

Сделайте выводы по результатам наблюдений.

Комментарии и выводы

В данной работе детектор огибающей (амплитудный детектор) выполнен в виде каскадного соединения безынерционного нелинейного элемента (БНЭ) – ограничителя с идеальной кусочно-линейной характеристикой (аналог идеального диода) и ФНЧ. БНЭ служит для обогащения спектра реакции низкочастотными колебаниями модулирующей F_м частоты (F_м = f – f_бок), которые отсутствуют во входном напряжении. ФНЧ предназначен для выделения полезных составляющих спектра выходного тока (его низкочастотных составляющих) и подавления всех остальных побочных продуктов нелинейного преобразования. Для этого его частота верхнего среза F_в выбирается из условия F < F_в < f, где F – максимальная частота в спектре модулирующего сигнала, f – несущая частота входного АМ сигнала.

Степень подавления побочных продуктов нелинейного преобразования по отношению к полезным составляющим определяется качеством ФНЧ (его порядком). Чем выше порядок ФНЧ, тем меньше отклонение выходного напряжения детектора от огибающей входного сигнала.

Из результатов выполнения задания 1 видно, что:

1) спектр реакции ограничителя обогащается как полезной спектральной составляющей с частотой модуляции 0,9 кГц, так и побочными продуктами нелинейного преобразования;

2) при использовании идеального ФНЧ выходное напряжение не отличается от огибающей АМ сигнала на входе детектора,

3) при использовании простейшего ФНЧ 1-го порядка заметны искажения выходного сигнала, связанные с неполным подавлением ВЧ составляющих реакции БНЭ.