5

Лекция №15 Тема: Детектирование сигналов с амплитудной модуляцией

Цель:

изучить назначение, принцип действия и характеристики амплитудного детектора (АД).

Вопросы:

1. Назначение обработки сигналов в демодуляторах. Принцип действия ампли­тудного детектора (АД) на диоде.

2. Основные характеристики АД.

3. Функциональные и схемотехнические особенности РПрУ с амплитудной модуляцией сигналов. Типы АД.

Материальное обеспечение: проектор, рисунки 15.1 - 15.

Литература: [2] - стр. 335 - 343; 361 - 375.

Содержание лекции

1 Назначение обработки сигналов в демодуляторах. Принцип действия ад на диоде

АД предназначен для преобразования амплитудно - модулированных сиг­на­лов высокой частоты в напряжение, изменяющееся по закону модуляции. Не­пре­менной составляющей любого АД является - нелинейный элемент (НЭ) (полупроводниковые приборы, электронные лампы). Наиболее распространены полупроводниковые диодные АД (рисунок 15.1).

Рисунок 15.1

Собственно АД включает: диод , резистор нагрузки , конденсатор на­грузки . В качестве источника сигнала на схеме показан выходной КК УПЧ, настроенный на частоту . Нагрузкой АД служит входное сопротивление УНЧ.

Для простоты сначала рассмотрим работу АД при подаче на его вход не­мо­дулированного сигнала вида:

.

При положительной полуволне ВЧ - напряжения плюс приложен к аноду дио­да. Диод открыт и конденсатор заряжается через прямое сопротивление дио­да ; до некоторого значения . Постоянная времени цепи заряда кон­денсатора равна

.

При отрицательной полуволне диод заперт и конденсатор разряжается через резистор . Постоянная времени цепи разряда конденсатора равна

.

Обычно

и ,

где - период ВЧ - напряжения на входе.

Поэтому за время конденсатор не успевает полностью разряжаться и на нем накапливается пульсирующее с периодом положительное напряжение (см. рисунок 15.2). Это напряжение подзапирает диод, т.к. прикладывается к като­ду.

Рисунок 15.2

Среднее значение напряжения на рисунке 15.2. обозначено как . Это- по­лез­ный результат детектирования и называется выпрямленным напряжением де­тектора. Для его увеличения необходимо уменьшить и увеличивать . То­гда конденсатор будет быстро заряжаться и не успевать существенно разрядиться за время .

Уменьшить можно только уменьшением емкости ; - величина по­сто­янная. Однако при этом уменьшится и , т.к. . Последнее компенсируют увеличением .

На практике выбирают:

; ,

где - паразитная емкость «анод - катод» диода.

Высокочастотными составляющими тока на выходе АД:, можно пренебречь, т.к. они замыкаются через на корпус. Таким образом,

,

т.е. при подаче на вход АД немодулированного напряжения на его выходе по­лучается почти постоянное выпрямленное напряжение.

При подаче на вход модулированного напряжения имеем:

,

где - коэффициент глубины модуляции;

- частота модуляции;

- амплитуда несущего колебания (рисунок 15.3, а).

Рисунок 15.3

Выпрямленное напряжение при этом меняется в такт с изменениями амплитуды входного сигнала (рисунок 15.3, б). Теперь это напряжение представляет со­бой сумму постоянной составляющей , пропорциональной амплитуде не­су­щей , и переменной составляющей, повторяющей закон модуляции

.

Переменная составляющая проходит на выход АД. Это - полезный результат. Постоянная же составляющая не пропускается конденсатором и через за­мы­кается на корпус. Выходное напряжение при этом описывается так

.

Более высокочастотные составляющие замыкаются на корпус через .