Нарисуйте принципиальную схему диодного амплитудного детектора.
AM (ЧМ) вход
│
├─> D1 (диод)
│ │
│ C1
│ │
├─< R1
│
└───> RC-цепь
│
выход
Uвых
│
GND
Обозначения и назначение элементов:
D1 – детекторный диод (германиевый или Шоттки); проводит только положительные полуволны AM-сигнала, выпрямляет огибающую.
C1 – фильтрующий конденсатор; накапливает заряд за время проводимости диода и разряжается через R1, сглаживая высокочастотную «насадку».
R1 – резистивная нагрузка; задаёт постоянную времени τ = R1·C1, при которой цепь следит за огибающей, но не «проваливается» между её полупериодами.
GND – общий провод (минус источника).
Принцип работы:
• При положительном полупериоде AM-сигнала диод открывается, C1 быстро заряжается до мгновенного пика напряжения.
• При отрицательном полупериоде диод закрыт, C1 медленно разряжается через R1; если τ выбрана правильно (1/fc ≪ τ ≪ 1/fm), на выходе получается копия огибающей – исходное модулирующее напряжение.
Рассчитайте спектр тока на выходе квадратичного и линейного амплитудных детекторов.
Входной AM-сигнал
s(t) = Ac [1 + m cos(Ωt)] cos(ω₀t),
Ω = 2πfm, ω₀ = 2πfc, m ≤ 1.
ЛИНЕЙНЫЙ детектор (идеальный выпрямитель)
i(t) = G · env[s(t)] = G · Ac [1 + m cos(Ωt)], G – проводимость нагрузки.
Спектр тока:
I_lin(f) = G Ac δ(f) + ½ G Ac m [δ(f – fm) + δ(f + fm)].
Полоса: fm (одна боковая пара).
КВАДРАТИЧНЫЙ детектор (i ∝ s²(t))
i(t) = k s²(t) = k Ac² [1 + m cos(Ωt)]² cos²(ω₀t).
Разворачиваем:
[1 + m cos(Ωt)]² = 1 + 2m cos(Ωt) + ½m²(1 + cos(2Ωt)),
cos²(ω₀t) = ½[1 + cos(2ω₀t)].
Перемножаем и оставляем только низкочастотные члены (высокочастотные фильтруются RC-цепью):
i_LF(t) = (k Ac²/2) [1 + 2m cos(Ωt) + ½m² cos(2Ωt)].
Спектр тока на выходе:
I_quad(f) = (k Ac²/2) [δ(f) + m (δ(f – fm) + δ(f + fm)) + (m²/4)(δ(f – 2fm) + δ(f + 2fm))].
Полоса: 2 fm (появляется вторая гармоника модулирующего тона).
Итог:
• Линейный детектор воспроизводит только исходную гармонику fm.
• Квадратичный детектор добавляет вторую гармонику 2 fm и имеет постоянную составляющую, пропорциональную m².
Нарисуйте принципиальную схему частотного детектора.
ЧМ вход
│
L1 C1 Контур 1 (f01)
│ │
├─┴─> D1 (диод)
│ │
│ C2
│ │
├─< R1
│
├───> НЧ выход
│
L2 C3 Контур 2 (f02)
│ │
├─┴─> D2 (диод)
│ │
│ C4
│ │
├─< R2
│
└───> Общий (GND)
• L1C1 и L2C2 – два резонансных контура, настроенные на частоты f01 = f0 – Δf и f02 = f0 + Δf соответственно.
• D1, D2 – детекторные диоды; выпрямляют амплитуды выходов контуров.
• C2, C4 – фильтр-конденсаторы, сглаживают высокочастотную «насадку».
• R1, R2 – нагрузочные резисторы, задают постоянную времени RC.
• НЧ выход – разность выпрямленных напряжений:
Uвых = U1 – U2.
При f = f0 амплитуды равны → Uвых = 0;
при f > f0 доминирует контур 2 → Uвых < 0;
при f < f0 доминирует контур 1 → Uвых > 0.
Таким образом, частотные отклонения преобразуются в амплитудные, которые затем выпрямляются – получаем на выход екопию модулирующего сигнала.
