Детектирование

Детектирование – это процесс, обратный модуляции: при детектировании AM колебаний восстанавливается низкочастотный сигнал, управляющий амплитудой высокочастотных колебаний. Детектор должен содержать нелинейный (параметрический) преобразователь, осуществляющий трансформацию спектра сигнала, и фильтр нижних частот, выделяющий низкочастотные компоненты (рис. 5).

Постоянная времени  = RC фильтра нижних частот выбирается так, чтобы обеспечить неискаженное воспроизведение огибающей AM колебаний и необходимое сглаживание высокочастотных пульсаций: ,

где ₀ – несущая частота AM колебаний;  – наивысшая частота в спектре модулирующего сигнала.

Важными характеристиками амплитудных детекторов являются характеристики детектирования, под которыми подразумевают зависимость изменений постоянной составляющей токаI_д или напряжения на выходе детектора U_д = I_д R от амплитуды высокочастотных колебаний или изменения модулируемого параметра.

При анализе работы диодного детектора следует учитывать, что к диоду приложено напряжение .

Режим работы диодного детектора определяется амплитудой высокочастотных колебаний; для слабых сигналов, наибольшая амплитуда которых не превосходит 0,1 – 0,2 В, имеет место квадратичное детектирование; для сильных сигналов, амплитуда которых  не менее 1 В, режим детектирования линейный.

При детектировании слабых сигналов можно считать, что U_д  0, U = U_вх , а вольтамперная характеристика диода приближенно аппроксимируется степенным полиномом

. (1)

В этом случае характеристика имеет квадратичный характер:

, (2)

где U – амплитуда высокочастотных колебаний.

При квадратичном детектировании колебаний, амплитуда которых изменяется по закону

, (3)

возникают нелинейные искажения: на выходе детектора появляется колебание с частотой 2 и амплитудой . Коэффициент нелинейных искажений k_г пропорционален глубине модуляции

. (4)

При анализе работы диодного детектора в режиме сильных сигналов применяется кусочно–линейная аппроксимация вольтамперной характеристики диода:

. (5)

В этом случае увеличение амплитуды колебаний вызывает увеличение смещения U_д , причём угол отсечки  остаётся величиной постоянной, зависящей только от параметров схемы:

, (6)

характеристика детектирования линейна:

, (7)

коэффициент передачи детектора

, (8)

а входное сопротивление линейного диодного детекторе по первой гармонике

. (9)

Оборудование и аппаратура

1. Лабораторный стенд.

2. Осциллограф.

3. Генератор высокой частоты (ГВЧ).

4. Генератор низкой частоты (ГНЧ).

5. Вольтметр.

Лабораторное задание и методические указания

Передняя часть установки укреплена на фронтальной плоскости лабораторного стенда (рис. 6). На ней находятся 5 гнёзд для подключения осциллографа, генератора высокочастотных (ВЧ) колебаний, генератора низкочастотных (НЧ) колебаний, два многоконтактных разъёма для подключения стандартных ячеек с исследуемыми схемами. На передней панели стенда также установлены тумблер включения источника питания, две пары гнёзд для контроля выходного напряжения источника питания, потенциометр регулировки напряжения смещения от 0 до 2 В.

Амплитудный модулятор на транзисторе собран в съёмной плате № 1 по схеме, представленной на рис. 7.

Исследуемый диодный детектор собран в съёмной плате № 2 по схеме, представленной на рис. 8.

Необходимая коммутация съёмных плат № 1 и № 2 с источником питания и гнёздами на передней панели установки осуществляется при помощи внутреннего монтажа и многоконтактных разъёмов.

В лабораторной работе приняты обозначения:

f	 частота ВЧ сигнала на входе модулятора (подаётся с ВЧ генератора)
Uбm	 амплитуда ВЧ сигнала на входе модулятора (от 0,1 до 1 В)
Uкm	 напряжение ВЧ сигнала на колебательном контуре (наблюдается по осциллографу)
Uбо	– напряжение смещения (контролируется вольтметром)
U	– амплитуда НЧ сигнала на входе модулятора (подаётся с НЧ генератора)
F	– частота НЧ сигнала (подаётся с НЧ генератора)
mU	– коэффициент модуляции
Umo	– амплитуда ВЧ сигнала на входе детектора