9. Детекторы рпру
Назначение: выделение полезного сигнала из сигнала на радиочастоте. В зависимости от вида модуляции делятся на: амплитудные, частотные и фазовые.
9.1. Амплитудные детекторы (ад)
АД составляют основу также частотных и фазовых детекторов. Эти детектора выделяют огибающую радиосигнала с одновременной фильтрацией несущего колебания.
В качестве несущего колебания могут быть использованы гармонические сигналы, последовательность радио и видеоимпульсов.
Детектор состоит из нелинейного элемента и фильтра.
Структурная схема АД выглядит следующим образом:
В качестве нелинейного элемента обычно используют полупроводниковые или вакуумные диоды, а также полевые и биполярные транзисторы.
В качестве фильтра обычно используют низкочастотный НЧ RC-фильтр.
Для улучшения фильтрации при гармоническом несущем сигнале может быть использован дроссель:
- Фильтр АД .
Дроссель играет роль режекторного фильтра.
Принцип работы АД можно пояснить с помощью следующих временных спектральных диаграмм:
Временные диаграммы и спектральные диаграммы этого сигала:
9.1.1. Основные параметры ад
1. Коэффициент передачи для немодулированных сигналов:
К = U / U0;
где: U =U - Un , здесь U - приращение постоянной составляющей напряжения U на выходе детектора, Un - напряжение покоя при условии Uвх = 0,
U0 - амплитуда входного сигнала.
-
Коэффициент передачи детектора для модулированных сигналов:
,
где: U - амплитуда огибающей на выходе; m - коэффициент глубины амплитудной модуляции.
3. Входное сопротивление: .
4. Выходное сопротивление:
5. Коэффициент линейных искажений (частотных и фазовых). Определяется как для любых усилителей; т.е.- это коэффициент передачи на нижней и верхней граничной частоте: Kв , в.
6. Коэффициент нелинейных искажений:
В числителе - суммарная мощность паразитных составляющих, в знаменателе - мощность основной составляющей гармонического сигнала на выходе.
Все параметры зависят от режима работы детектора. Режимы работы определяются амплитудой входного сигнала.
9.1.2. Детектирование «слабых» сигналов
I = f ( U =Uп + Uвх ), где f - функция, которая описывает нелинейность ВАХ диода.
Функция раскладывается в ряд I = I - Iп =
= f’(Uп)Uвх + 1/4 f’’(Uп)Uвх2 + 1/8 f’’’(Uп)Uвх3 +...
Слагаемыми больше второго по счету пренебрегаем
I f’’’(Uп)Uвх2 )/4 ;
U =I R = (f’’’(Uп)RUвх2 )/4 ,
где (f’’’(Uп)RUвх2 )/4 = A = const,
т.е. приращение постоянной составляющей U пропорционально Uвх2, т.е. в случае слабого сигнала детектор является квадратичным.
Режим квадратичного детектирования имеет неприятную особенность: подавление полезного сигнала шумом.
Т.к.шум - случайный процесс, а сигнал и шум статистически не зависимы, то после фильтрации
Рассмотрим отношение сигнал/шум на входе и выходе детектора:
, .
График помехоустойчивости АД.
- коэффициент помехоустойчивости.