Детектирование ам – колебаний

Детектир-е эл. колебаний – одна из важнейших ф-ций любого приемника. Необходимость детектир-я вытекает из основного назначения приемника заключающегося в извлечении полезной информации из сигнала поступившего на его вход. Детектир-ем АМ сигнала называется процесс преобразования его в напряжение воспроизводящее закон изменения амплитуды детектируемого сигнала. Этот закон соответствует исходному модулирующему напряжению отображающее передаваемое сообщение. Модулирующее напряжение обычно является напряжением НЧ или представлением последовательности видеоимпульсов. Если, например, на вход детектора подается простое АМ напряжение, определяемое выражением U_ВХ=U_m(1+mCost)Cos₀t, где U_m и ₀ – амплитуда и частота несущей; m – коэффициент модуляции;  - круговая частота модулирующего напряжения, то на выходе его д.б. получено напряжение звуковой частоты U_ВЫХ=U_mCost. Поскольку в составе простого АМ сигнала имеются лишь ВЧ составляющие несущей и 2-х боковых частот, т.е. U_ВХ=U_mCos₀t+(mU_m/2)Cos(₀-)t+(mU_m/2)Cos(₀+)t, (5) то очевидно, что усилением входного напряжения или фильтрацией его составляющих нельзя добиться желаемого результата. Поэтому в детекторе входной сигнал должен преобразовываться так, чтобы в его частотном спектре появилась НЧ составляющая (Рис.9).

Амплитудное детектирование может осуществляться в нелинейных системах и в системах с периодически изменяющимися параметрами. К основным нелинейным детекторам относятся детекторы на ламповых и п/п диодах, сеточные, анодные или катодные, на триодах и пентодах и детекторы на транзисторах. Примером линейного детектора с переменными параметрами является т.н. синхронный детектор. При исследовании амплитудных детекторов обычно исходят из двух типичных режимов их работы: режима детектирования слабых сигналов и режима детектирования сильных сигналов. Работа в режиме детектирование слабых сигналов соответствует криволинейному участку детекторной характеристики. Этот режим находит применение в простейших детекторных приемниках и в ряде других случаев, когда нецелесообразно или затруднительно довести амплитуду ВЧ напряжения до значений соответствующих режиму сильных сигналов, что соответствует линейному уч-ку детекторной характеристики. Этот режим работы, называемый режимом линейного детектирования является основным и широко используется в современных приемниках. Он обеспечивается при амплитудах ВЧ напряжений от 1.5 до 3В в детекторе на электровакуумном диоде и U0.2…0.3В в детекторе на германиевом транзисторе. Основными качественными показателями детекторов являются следующие.

1. Коэффициент передачи (K_g) – отношение амплитуды напряжения ЗЧ на вых. Детектора к амплитуде огибающей модулированного напряжения на его вых. K_g=U_m/(mU_m). В схемах детектора с усилителем, этот коэффициент наз-ют коэф-том усиления детектора.

2. Входное сопротивление детектора (R_ВХ) – сопротивление между точками подключения его к контуру предыдущего каскада. Оно равно отношению амплитуды синусоидального ВЧ напряжения на вх. детектора к амплитуде 1-й гармоники вх-го тока. R_ВХ=U_m/I_m1. Вх. сопротивление детектора определяет степень шунтирующего действия детектора на контур, с кот-го снимается ВЧ напряжение. Желательно, чтобы R_ВХ было как можно больше.

Для уяснения принципа действия детектора рассмотрим качественную картину явлений происходящих в АМ детекторе на ПП диоде. (рис. 10)

Особенностью ПП диода, отличающей его от лампового диода, является наличие обратного тока. Это свойство отражено в его реальной ВА характеристике. (Рис. 11)

Для режима сильных сигналов сложную форму этой характеристики с некот-ми допущениями можно представить в виде ломаной линии (Рис 12) кот-я является идеализированной характеристикойПП – диода.

При воздействии на вход ВЧ напряжения (АМ), через диод протекает переменный ток i_g той же частоты, но кривая тока оказ-ся несимметричной относительно оси времени. Анализ такого тока показывает, что в нем имеется переменная составляющая звуковой частоты i воспроизводящая закон изменения амплитуды вх. сигнала. Эта составляющая протекая по нагрузке детектора R_Н (рис. 10), создает на ней переменное напряжение ЗЧ, которое через конденсатор C_P передается на УНЧ. Емкость конденсатора С_Н выбирается такой, чтобы сопротивление резистора R_Н было значительно больше емкостного сопр-я конденсатора для ВЧ гармонических составляющих тока i_g , и значительно меньше для НЧ гармонических составляющих этого же тока. 1/(2fC_Н)<<R_Н<<1/(2FC_Н) (7). Это условие легко реализуется и средний ток детектора i_g=i_СР=I₀+i_, проходящий через резистор R_Н, создавая на нем падение напряжения U_R=i_gR_Н=I₀R_Н+i_R_Н=U₀+U_. Т.о. на резисторе R_Н создается падение напряжения не только от i, но и от постоянной составляющей I₀ тока диода. Из-за наличия конденсатора С_Р на выходе детектора будет действовать напряжение ЗЧ. К диоду в этом случае будет приложено напряжение U_ (рис. 13) которое является результатом сложения ВЧ входного напряжения U_ВХ и пульсирующего отрицательного напряжения U_R. Среди детекторов на ПП диодах широко используют детектор на обычном кристаллическом диоде. В последнее время применяют детекторы на транзисторах, а с появлением новых типов диодов – на туннельных и обращенных диодах. Использование детекторов на туннельных диодах наиболее целесообразно в диапазоне ДМ и СМ волн, вплоть до миллиметровых волн.