Вопрос 20
Детектирование – процесс обратный модуляции. Если на входе детектора существует амплитудно модулированный сигнал вида , то на выходе необходимо получить сигнал вида :.
Эффективность работы детектора оценивается коэффициентом детектирования:
(4.31)
равным отношению амплитуды низкочастотного выходного сигнала к амплитуде входного высокочастотного сигнала.
Детектирование осуществляется путем подачи модулированного сигнала на нелинейный элемент с последующей высокочастотной фильтрацией.
В качестве примера можно рассмотреть детектор на основе биполярного транзистора с нагрузкой в виде RC цепи (рис.4.18а). Для того чтобы нагрузочная цепь играла роль высокочастотного фильтра, необходимо выполнение следующих условий:
(4.32)
Условия (4.32) означают, что на частоте , контурCнRн представляет очень маленькое сопротивление, и следовательно, коэффициент усиления устройства пренебрежимо мал. Для низкой частоты , контур представляет собой в основном резистивную нагрузку. В этом случае выходное напряжение определяется выражением:
(4.33)
Будем считать, что:
Вольтамперная характеристика транзистора имеет кусочно – линейную аппроксимацию;
Постоянное входное напряжение равно напряжению открывания эммитерного перехода;
Входное напряжение определяется выражением
Осциллограммы токов и напряжений амплитудного детектора показаны на рис.4.18б.
Используя разложение в ряд Фурье низкочастотной составляющей выходного тока, будем иметь:
(4.34)
где функция Берга нулевого порядка.
Тогда выходное напряжение имеет вид:
Легко видеть, что переменная составляющая выходного сигнала составит:
(4.35)
Так как переменная составляющая входного сигнала равна:
, (4.36)
то разделив (4.33) на (4.34) получим коэффициент детектирования:
(4.35)
Анализ выражения (4.35) показывает, что входной и выходной сигналы связаны между собой линейной зависимостью. Этот режим работы коллекторного детектора называется линейным.
Пусть вольт-амперная характеристика нелинейного элемента (рис.4.18б) представлена полиномом второй степени:
(4.36)
Использование квадратичной аппроксимации справедливо, когда входной сигнал имеет малую амплитуду.
Пусть на вход детектора подан амплитудно - модулированный сигнал с постоянной составляющей:
(4.37)
Подставив (4.37) в (4.36) будем иметь:
(4.38)
Низкочастотная составляющая тока на выходе коллекторного детектора имеет вид:
(4.39)
В результате действия нагрузочной цепи RнCн, напряжение выходного сигнала будет определяться током (4.39):
(4.40)
Анализ выражения (4.40) показывает, что:
выходной сигнал пропорционален и, следовательно детектирование входных сигналов с малыми амплитудами является квадратичным;
наличие в выражении гармоник вида говорит об искажении передаваемого сообщения;
в радиоприемных устройствах, для снижения искажений, желательно чтобы амплитуда несущего амплитудно – модулированного сигнала, подаваемого на детектор, была более 1 вольта. При этом будет реализован режим линейного детектирования.