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 , контурC_нR_н 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 R_нC_н, 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.