Радиоприемные устройства (стр. 10 )

, (3.13)

где – максимальная частота модулирующего сигнала.

Кроме рассмотренных выше нелинейных искажений в режиме детектирования «сильных» сигналов возникают частотные искажения, обусловленные присутствием в выходном напряжении гармоник высокочастотного колебания. С целью уменьшения уровня колебания высокой частоты на выходе амплитудного детектора величина емкости конденсатора Cн выбирается из условия:

,

а коэффициент фильтрации в этом случае определяется выражением: , где – сопротивление диода в открытом состоянии.

3.1.3.Транзисторный детектор

Основным преимуществом такого детектора, по сравнению с диодным, является возможность одновременного детектирования и усиления сигнала, что облегчает работу последующих каскадов. В транзисторных детекторах детектирование может выполняться за счет нелинейной вольтамперной характеристики базового, коллекторного и эмиттерного токов; причем далеко не всегда возможно создание чисто базового, коллекторного или эмиттерного детектирования и на практике используют смешанные режимы, например, коллекторно-базовый или эмиттерно-базовый режим детектирования.

Входное сопротивление и входную емкость транзисторного детектора при малых и средних амплитудах входного сигнала в первом приближении находят так же, как аналогичные параметры для усилительных схем в режиме короткого замыкания на выходе. При наличии отсечки базового тока (в режиме «сильных» сигналов) входное сопротивление транзисторного детектора оказывается выше, чем у диодного.

Благодаря указанным преимуществам, в интегральных микросхемах, как правило, используются транзисторные детекторы. Примером является микросхема, состоящая из усилителя промежуточной частоты с автоматической регулировкой усиления и амплитудного транзисторного детектора.

3.1.4. Синхронный детектор

В качестве синхронного детектора обычно используется аналоговый перемножитель сигналов. При этом на один из входов аналогового перемножителя поступает амплитудно-модулированный сигнал , на другой вход – опорное когерентное колебание . В результате перемножения колебаний на выходе образуются низкочастотная составляющая и высокочастотная составляющая , которая устраняется на выходе с помощью фильтра низкой частоты .

К основным преимуществам синхронного детектора относятся:

·  малые нелинейные искажения , вследствие работы при достаточно больших напряжениях опорного колебания в режиме детектирования «сильных» сигналов;

·  возможность подключения в качестве нагрузки ФНЧ с полосой прозрачности, величина которой не зависит от значений частоты модулирующего колебания;

·  высокое входное и низкое выходное сопротивления, что обеспечивает хорошее согласование с соседними каскадами устройств обработки сигналов.

Однако преимущества синхронного детектирования амплитудно-модулированных сигналов реализуются лишь при точной синхронизации опорного и несущего колебаний. В реальных устройствах возможен фазовый сдвиг y между указанными колебаниями, вызванный задержкой в цепи формирования опорного колебания.

При наличии фазового сдвига амплитуда колебания на выходе синхронного детектора будет равна:

.

Разлагая его в степенной ряд и ограничиваясь первыми членами разложения, можно получить:

.

Если входной сигнал имеет амплитудную модуляцию вида , то полезный сигнал на выходе синхронного детектора (без учета коэффициентов усиления) имеет вид:

.

Из этого выражения следует, что максимальное значения достигается при величине , что и следовало ожидать.

3.2. Домашнее задание

При подготовке к лабораторной работе необходимо:

1. Изучить принципы действия различных типов амплитудных детекторов.

2. Изучить варианты схем амплитудных детекторов

3. Ответить на контрольные вопросы данной лабораторной работы.

3.3 Лабораторные приборы и оборудование

В лабораторной работе используются следующее оборудование:

1. Блок «Амплитудный детектор»;

2. Генератор звуковых частот;

3. Высокочастотный генератор;

3. Милливольтметр;

4. Осциллограф.

3.4. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка предназначена для экспериментальных исследований процесса детектирования АМ сигналов, выполняемого на основе:

-  диодного детектора;

-  транзисторного детектора;

-  синхронного амплитудного детектора на основе аналогового перемножителя.

Структурная схема установки, состоящая из трех блоков, приведена на рис.3.3.

Блок I служит для исследования характеристик амплитудного детектора на основе полупроводникового диода, к выходу «Вых.1» которого подключены элементы нагрузки . Через разделительный конденсатор =1 мкФ, подключен резистор, сопротивление которого эквивалентно входному сопротивлению УНЧ и равно 4,7 кОм.

Блок II позволяет проводить исследование характеристик амплитудного детектора на транзисторах, выполненного на ИМС К152ХА2. Входной АМ сигнал поступает через усилитель на транзисторный детектор, к выходу которого «Вых.1» подключены элементы нагрузки . Через разделительный конденсатор , подключен резистор .

Рис.3.3. Структурная схема лабораторной установки

Блок III предназначен для экспериментальных исследований амплитудного синхронного детектора. В его состав входят: компаратор напряжения (усилитель – ограничитель) на ИМС К554СА2, полосовой пьезоэлектрический фильтр ПФ со средней частотой =465 кГц и полосой прозрачности =48 кГц, аналоговый перемножитель на ИМС К140МА1 и согласующий усилитель на ИМС К574УД2, к выходу которого подключен ФНЧ . Через разделительный конденсатор , подключен резистор .

Соединение лабораторной установки с контрольно-измерительной аппаратурой приведено на рис. 3.4

Источники питания 12В подключаются к разъему, расположенному на задней стенке корпуса установки. С помощью милливольтметра постоянного тока происходит измерение постоянной составляющей напряжения на нагрузке детектора. Выбор величины этой нагрузки при исследовании амплитудных детекторов на диодах (Блок I) и транзисторах (Блок II) осуществляется путем включения соответствующих значений нажатием кнопок. Допускается одновременное включение кнопок и , и и . Для измерения уровня модулирующего сигнала на выходе детектора используется милливольтметр переменного тока. Для визуального контроля формы выходного напряжения на «Вых.1» и «Вых.2» используется двухлучевой осциллограф.

Рис. 3.4. Схема подключения лабораторной установки к вспомогательной и контрольно-измерительной аппаратуре

Выбор одного из блоков для проведения экспериментальных исследований происходит с помощью кнопочного переключателя блоков I, II и III («Тип детектора» на стенде). При этом включение требуемого блока производится нажатием соответствующей кнопки при отжатых кнопках двух других блоков.