5.2.4. Нелинейные искажения в детекторе больших амплитуд

При входных сигналах U_ВХ 0.3В можно считать, что детекторная характеристика полупроводникового диодного детектораI=(U_) линейна. За счет характеристики нелинейных искажений не будет. Однако

Рис. 5.11. Иллюстрация возникновения нелинейных

искажений в детекторе

нелинейные искажения могут возникнуть при неправильном выборе постоянной времени =RC(рис. 5.11).

Если произведение RCмало (рис. 5.11 а), то напряжение на конденсаторе успевает следить за изменением огибающей АМ-сигнала. Продетектированное напряжение изменяется по закону изменения огибающей. Это случай безинерционной работы амплитудного детектора.

Если произведение RCвелико (рис. 5.11 б), то в интервале времениt₁-t₂диод заперт, напряжение на конденсаторе (U_C =U_вых) не отслеживает изменений подводимого к диоду детектора высокочастотного напряжения. Детектор инерционен, т.е. он вносит искажения.

Условие безинерционной работы детектора (условие Сифорова) имеет вид

_вR_нC(1+m²_max)^0..5/m_max , (5.12)

где _В– верхняя модулирующая частота;m_max - максимальное значение глубины модуляции.

5.2.5. Линейное детектирование в амплитудных детекторах

При U_{вх min} 0.3В детекторная характеристика линейна. Амплитудный детектор называется линейным, если в нем наблюдается прямо пропорциональная зависимость приращения тока от подводимого напряжения.

Пусть в схеме последовательного амплитудного детектора (рис. 5.8) входной сигнал описывается выражением

u_вх(t)=U_mcos.

За счет протекания постоянной составляющей тока через нагрузку детектора на диод подается постоянное смещение

U₀=I_срR_H,

а в целом к диоду приложено напряжение

u(t)=U_mcost-U₀=U_m(cost-cos),

где cos=U₀/U_m;- угол отсечки.

Тогда ток, протекающий в цепи ди-ода, равен

i(t)=S u(t)=S U_m (cost-cos),

где S- крутизна вольт-амперной характеристики диода.

Определим среднее значение тока в цепи диода

Итак, приращение тока зависит от амплитуды высокочастотного колебания и от угла отсечки.

Определим, от чего зависит угол отсечки .

cos=U₀/U_m=(I_срR_H)/U_m=

=(SR_H/)*(sin-cos).

Откуда

(sin-cos)/cos=tg-=/(SR_H). (5.13)

Итак, угол отсечки зависит только от крутизны вольт-амперной характеристики и сопротивления нагрузки. Он не зависит от амплитуды высокочастотного колебания.

Обычно угол отсечки задают порядка 10⁰-20⁰, поэтомуcosблизок к 1.

Пусть на вход детектора подан ам-сигнал

u(t)=U_(1+mcost)cost.

Рис. 5.12. Линейное детектирование: а - идеальная детекторная характеристика; б - входные воздействия; в - ток в цепи детектора

С учетом выражения, которое определяет среднее значение тока в цепи диода, запишем

I_ср=[(SU_(1+mcost))/](sin-

-cos)=I₀+I_=(SU_/)(sin - cos)

+(SU_m)/)*(sin-cos)cost. (5.14)

Таким образом, среднее значение тока в цепи диода состоит из постоянной составляющей и составляющей низкой частоты, что было показано ранее (рис. 5.7 в, г).

Определим коэффициент детектирования

К_д=U_/mU_=I_R_H/mU_.

С учетом выражений, описанных выше,

К_д=cos. (5.15)

Итак, коэффициент детектирования не зависит от амплитуды несущей частоты.