4. Расчет детектора

Важнейшей задачей любого радиоприемника является преобразование тока высокой частоты на входе приемника в колебаниях звуковой частоты на его выходе. Этот процесс называется детектированием.

Для осуществления такого преобразования один из элементов детектора должен иметь нелинейную ВАХ. В качестве таких элементов могут выступать полупроводниковые диоды, электрические лампы или транзисторы. Все эти элементы при небольших входных напряжениях U_вх<0,2÷0,5 В имеют ВАХ вида:

, (4.1)

где i – выходной ток,

U – входное напряжение,

А и В – постоянные коэффициенты.

При увеличении входного сигнала имеем:

при U>0,5 В,

при U>-0,5 В. (4.2)

Детекторы первого типа, т.е. при малых входных сигналах называют квадратичными, а детекторы второго типа (при больших входных сигналах) – линейными.

Важной задачей любого детектора является коэффициент передачи, т.е. отношение выходного напряжения низкой или звуковой частоты к входному напряжению высокой частоты. Из приведенных выше формул очевидно, что коэффициент передачи квадратичного детектора пропорционален величине входного напряжения, а у линейного детектора он является величиной постоянной.

Преимущество квадратичного детектора является возможность приема более слабых сигналов, а недостатком – нелинейные частотные искажения, поскольку кроме полезного тока звуковой частоты на выходе схемы будет протекать ток двойной звуковой частоты. Основными типами амплитудных детекторов является:

1. детектор на полупроводнике или ламповом диоде;

2. анодный, катодный и сеточный детектор;

3. коллекторный и эммитерный детектор.

Если в передатчике используется амплитудная модуляция, то детектирование также должно быть амплитудным.

Простейшим амплитудным детектором является детектор на полупроводниковом или ламповом диоде.

Рассмотрим схему на полупроводниковом диоде.

Рис. 4.1. Схема амплитудного детектора на полупроводниковом диоде

Если к зажимам полупроводникового диода приложено напряжение небольшой амплитуды, то и выходной ток детектора будет периодическим, но не синусоидальным (рис.4.2).

Рис.4.2.

За счет нелинейной характеристики диода в детекторе будет протекать высокочастотный ток I с частотами и т.д., - входная частота и постоянный ток I₀, при правильном выборе параметров детектора высокочастотные составляющие тока замыкаются через конденсатор С, а постоянные составляющие выделяются на активном сопротивлении r.

Если входной сигнал прерывается в такт с передаваемыми импульсами, то на выходе детектора импульс постоянного тока (рис.4.3).

Эти импульсы используются для приведения в действие телеграфного аппарата.

Рис.4.3.

Если на вход детектора подается высокочастотный сигнал, модулированный по амплитуде, то на сопротивлении нагрузки будет выделятся напряжение низкой или звуковой частоты, несущую переданную информацию.

Для нормальной работы детектора необходимо иметь быстрый заряд конденсатора С, т.е. малое сопротивление диода и медленный заряд, т.е. достаточно большое сопротивление r.

Данные для расчета детектора

Для расчетов используем последовательный амплитудный диодный детектор.

1. Частоты модулирующего сигнала: F_H = 300 Гц; F_В= 3400 Гц.

2. R_Н=8 кОм.

Рассчитать параметры последовательного диодного амплитудного детектора:

1. Определить величины С, С_р, R_Н, параметры колебательного контура, прямой ток детектора и входное напряжение УНЧ.

2. По входной частоте f₀ и прямому току I_пр выбрать тип диода.

Расчет детектора

Определим сопротивление кОм.

Найдем величину емкости С:

, (4.3)

где рад/с.

Подставляя полученное значение в формулу (4.3) имеем:

нФ.

Определим величину емкости С_р:

, (4.4)

где рад/с.

мкФ.

Параметры колебательного контура выбирается равным параметрам колебательного контура УРЧ. Тогда напряжение на входе детектора равно:

В.

Найдем выходное напряжение детектора пренебрегая падением напряжения на прямом сопротивлении диода:

В.

Для определения прямого тока схему детектора сворачиваем к следующему виду:

Чтобы определить прямой ток в схеме детектора представим ее ввиде эквивалентного сопротивления :

; (4.2.9)

; (4.2.10)

; (4.2.11)

Подставив найденные значения в (4.2.9) получим:

; (4.2.12)

Прямой ток найдем по закону Ома:

; (4.2.13)

Выберем тип диода, исходя из прямого тока и частоты:

Диод Д10А – средний выпрямленный ток 5 мА, частота до 150 МГц.

.