32. Последовательный диодный амплитудный детектор – принцип работы. Коэффициент передачи в режиме сильного сигнала.

Высокочастотное напряжение попадая на нелинейный элемент – диод, обуславливает появление тока в диоде множества спектральных компонент, в том числе составляющих тока. Постоянные составляющие тока диода создает на сопротивление нагрузки Rн, падение напряжения Uн, которое является выходным напряжением. Для получения большого значения коэффициента передачи АМ детектора необходимо обеспечить малую величину сопротивления источника сигнала по сравнению с Rн (Ri<<Rн). -амплитуда вх. Напряжения АД.

В общем случае анализ схемы очень сложный в виду её нелинейности. С целью упрощения анализа рассмотрим 2-а режима работы АД: 1) режим сильного сигнала. В этом случае ВАХ апраксимируется кусочно-ломанной прямой и диод рассматривается как электронный ключ. Данный режим является основным для детектора и при проектировании приемника стараются его обеспечить. 2) режим слабого сигнала. Он возникает когда приемник работает на пределе своей чувствительности. В это случае ВАХ апраксимируется степенным рядом, и т.к. амплитуда сигнала не велика, то анализ работы детектора можно провести используя малое количество членов степенного ряда. Т.к. при слабом сигнале работа диода происходит на начальном участке ВАХ которое характеризуется малой крутизной и ярко выраженной нелинейностью, то в данном режиме коэффициент передачи мал и нелинейные искажения велики.

Режим сильного сигнала

Основными параметрами АД являются: коэффициент передачи; уровень нелинейных искажений в вых. напряжении детектора и вх. сопротивление детектора которое определяет нагрузку последнего каскада УПЧ.

Коэффициент передачи.

При росте величины вх. напряжения через открытый диод происходит относительно зарядCн. В момент времени t₁ напряжение на нагрузке=U_вх и с дальнейшим течением времени напряжение на входе становится меньше напряжения на нагрузки – диод запирается, и начинается медленный разряд Cн через Rн. В момент времени t₂ вновь напряжение на нагрузки сравнивается с Uвх и с дальнейшим течением времени Uвх становится больше Uн. Диод открывается и происходит быстрый заряд Сн до момента t₃ .Далее все процессы повторяются.

На основе вышеизложенного: U_Д=Uвх(t)-Uн(t). Если крутизна диода достаточно велика и велико Rн, то коэффициент передачи АД близок к 1. Он полностью определяется SRн (S-крутизна).

Из приведенных эпюров, следует, что диод в открытом состоянии находится в очень малом промежутки времени по сравнению с периодом вх. сигнала.

33. Нелинейные искажения в амплитудном детекторе.

Основными причинами нелинейных искажений является инерционность нагрузки и нелинейность ВАХ диода. Рассмотрим первую причину: если постоянная времени нагрузки (RнСн) очень велики, то вых. напряжение детектора «не успевает» отслеживать быстрое изменение амплитуды вх. сигнала – возникают нелинейные искажения. Считаем, что ВЧ сигнал промодулирован НЧ гармоническим напряжением.

₁= R_н1С_н1<₂= R_н2С_н2

Из приведенных временных эпюр следует, что при большом значении постоянного времени нагрузки выходное напряжение детектора не отслеживает изменение амплитуды сигнала когда последние принимает минимальное значение.

Чтобы нелинейные искажения не возникали необходимо подобрать такое значение постоянной времени, чтобы скорость разряда конденсатора была > или = скорости изменения амплитуды вх. сигнала.

. Запишем выражение для нагрузки которое начинается в момент времени t₁:

Найдем производную:

Определим значение производной в момент времени t₁:

Подставим полученное выражение для производных в условие отсутствия нелинейных искажений:

Постоянная времени зависит от момента t₁ в котором начинается разрядка конденсатора. Необходимо найти такое значение t₁ чтобы его правая часть приняла минимальное значение:

Примем

Подставим полученное значение в выражение для выбора постоянной времени, при этом значение

Если спектр модулированного сигнала состоит из нескольких спектральных компонентов, то выбор постоянной времени  в детекторе необходимо осуществить, ориентируясь на max частоту спектральной компоненты, модулированного сигнала. Из полученного выражения следует, что нельзя использовать коэффициент модуляции близкий к 1, т.к. при этом 0, нарушается работоспособность детектора, поэтому на передатчике глубину модуляции ограничивают и испытание всех приемных устройств производят при М=0,3.