8.4.1. Informații generale despre detectarea
Detectarea (demodulare) - procesul de conversie a unei oscilații modulate de înaltă frecvență în tensiune (sau curent), care se modifică în conformitate cu o lege de modulare. Acest proces este pus în aplicare dispozitive numite detectoare.
Detectorul generează un semnal de ieșire, legea de variație care urmează legea de variație a posturilor undelor modulate transmise. În funcție de tipul de modulare care este utilizat de către dispozitivul de transmisie (amplitudine, frecvență sau fază) se realizează în detecția amplitudinii aparatelor de recepție, frecvență sau fază. Detector implementează procesul de modulare proces invers. Prin urmare, este numit uneori un demodulator.
Scopul funcțional al detectorului indică faptul că oferă o transformare spectrală a semnalului de intrare. Esența acestei transformări este aceea că semnalul de intrare este modulat cu un spectru de bandă îngustă în regiunea de înaltă frecvență este transformată într-un semnal de ieșire baseband la spectrul la frecvențe joase. De aceea, procesul de detectare pentru orice formă de modulare poate fi realizată numai prin circuite parametrice sau neliniare.
Structura detectorului în cazul unui element neliniar prezentat în Fig. 8.11
. pentru modulația de amplitudine;
. în timpul fazei de modulare;
. pentru modulație de frecvență,
Fig. 8.11. circuit detector structural
elementul Nonlinear convertește spectrul semnalului de intrare. Filtru low-pass selectează componentele necesare ale spectrului semnalului modulator.
8.4.2. detector de amplitudine
detector Amplitude generează un semnal care coincide în formă cu anvelopa oscilației modulate în amplitudine de intrare. Procesul va fi luat în considerare pentru detectarea semnalului AM modulat cu tonală, adică pentru tipul de semnal de intrare
Semnalul de ieșire detector trebuie să fie egal
Practic circuit detector de amplitudine este prezentată în Fig. 8.12, de asemenea.
Fig. 8.12. Diagrama funcțională a diodei detector de amplitudine și Bax
Ca element neliniar, o diodă este folosit a cărui caracteristică (fig. 8.12, b) un neliniar (OA) și liniară porțiuni (AB). filtru low-pass sunt conectate în paralel capacitanță și rezistența de sarcină a detectorului. Caracteristicile de amplitudine-frecvență și fază-frecvență a filtrului discutată în secțiunea. 5.4.
Fenomene fizice în circuitul detectorului de amplitudine explica, folosind circuitul detector (Fig. 8.12, a) graficele de intrare și ieșire tensiuni (Fig. 8.13, a).
Fig. 8.13. Detector de intrare și tensiunea de ieșire
Tensiunea de intrare este aplicată anodul diodei. Tensiunea pe condensator, care este în esență tensiunea de ieșire este aplicată catodul diodei. curge curent prin dioda în caz tensiunea anodică mai mare decât tensiunea pe catod.
Intervalul de timp când valoarea curentă a tensiunii de intrare este mai mare decât tensiunea pe condensator (de la un punct la altul. Cm. Ris.8.13 a), dioda este deschis, curentul trece prin acesta și un condensator este încărcat de acest curent (cu un mic decalaj de creștere de intrare tensiune).
Intervalul de timp când valoarea curentă devine mai mică decât tensiunea pe condensator (punct. Cm. Ris.8.13 a), potențialul anodului potențialului dioda catodic devine mai mică, având ca rezultat închiderea diodei. Condensatorul începe să se descarce lent, printr-o rezistență mare filtru. procesul de evacuare continuă prin timpul de închidere dioda (până la un punct), tensiunea la bornele condensatorului, și, prin urmare, asupra scăderilor de ieșire detector. De la punctul. procesul se repetă.
Interne Rezistența dioda este semnificativ mai mică decât rezistența filtrului. Prin urmare, taxa condensator este mai rapid decât descărcarea și un condensator este încărcat în fiecare jumătate de ciclu al tensiunii de intrare la aproape valoarea sa de vârf. În consecință, tensiunea pe condensator, și, prin urmare, tensiunea de ieșire urmează învelișul formei semnalului de intrare cu un anumit nivel de pulsații.
Amploarea pulsațiilor este determinată și calitatea de filtrare depinde de timpul de filtrare constant. și anume timpul de încărcare și descărcare a condensatorului. Pentru detecția a fost realizată cu un minim de denaturare, se impune respectarea anumitor condiții, timp de filtru constant în perioada undei purtătoare și perioada semnalului modulator de legare. Această condiție este. Defectarea chiar una dintre aceste inegalități, tensiunea condensatorului nu coincide cu forma anvelopei semnalului de intrare (Fig. 8.13, b)
În funcție de caracteristicile de amplitudine a semnalului de intrare și forma elementului neliniar sunt două moduri de detectare a pătratice (modul semnal slab) și linia (modul mare semnal). In primul detector modul de funcționare are loc în porțiunea neliniară a ființei sale caracteristice aproximată printr-un polinom de gradul al doilea. În al doilea mod, activitatea detectorului pe porțiunea liniară a caracteristicii care ne permite să aplice aproximarea liniară pe porțiuni.
a. detecție pătratic
La semnal de intrare redus (zeci de milivolți) ale detectorului are loc în caracteristica ori mai mic curent-tensiune a elementului neliniar (fig. 8.14, a), care cu o precizie suficientă practic aproximată printr-un polinom de gradul al doilea.
Fig. 8.14. Pătratice (a) liniar și (b) detectarea
Dacă intrarea la detector în acest mod intră în semnalul modulat-amplitudine a formei. elementul neliniar este un curent
Componente de inalta frecventa de frecvente pentru a trece printr-un filtru trece jos pe ieșirea detectorului. Informații utile sunt conținute în componenta de joasă frecvență egală. Proporționalitatea acestei componente pătratul anvelopei semnalului detectorului modulat în amplitudine determinat nume în acest mod - detectorul pătratică.
Pentru semnal AM modulate cu un interval tonal al componentei de joasă frecvență a curentului va fi egal.
In aceasta expresie componentele spectrale sunt aranjate în ordinea crescătoare a frecvenței. Printre ei există o componentă a unei frecvențe. care trebuie să fie alocat un filtru trece-jos.
Pentru a izola componenta de frecvență joasă a filtrului trebuie să fie o bandă îngustă. În cazul în care modularea nu este tonal și frecvența semnalului modulator variază de la. filtrul trebuie să aibă o lățime de bandă. și anume fie un filtru de frecvență bandpass.
componenta DC este filtrată prin condensatorul de separare în serie în circuit după detector. O componentă de frecvență cauzează distorsiunea armonică a semnalului dorit, care este mai mare, cu atât mai mare factorul de modulare și filtru mai mic constantă de timp.
Gradul de distorsiune neliniare caracterizat în mod uzual coeficient de distorsiune neliniar, care este determinat de expresia
în cazul în care - amplitudinea componentelor armonice curente ale elementului neliniar.
În cazul în cauză.
În consecință, pătratice detectorul de distorsiune armonică la detectarea semnalului de la tonul AM modulat depinde de coeficientul de modulare. Pentru distorsiune armonică mici este mică, pentru că se poate ajunge la valori de 0,25, ceea ce reprezintă o cantitate semnificativă. Reducerea adâncimii de modulare pentru a reduce distorsiunea nu este benefică din punct de vedere energetic.
In detectarea unui detector de spectru pătratic semnal complex elementul neliniar curent va conține o combinație a frecvențelor în partea de joasă frecvență a spectrului, care va fi trecut printr-un filtru trece bandă frecvențe joase. Acest lucru va crește distorsiunea semnalului util.
Astfel, semnalul de ieșire al detectorului atunci când funcționează în semnale slabe este proporțională cu pătratul amplitudinii semnalului AM. De aceea, precum și din cauza denaturarii semnificative non-liniară a modului de detecție este evitată în căile de recepție, se aplică un câștig la detector.
Dacă este necesar, detectarea semnalelor slabe folosite detectori, construite pe baza amplificatoare operaționale (Op amperi).
Asemenea detectori (Fig. 8.15, a) efectua operații de detecție și de amplificare. amplificator operațional inversează și amplifică tensiunea de intrare. Prin urmare, în timpul pozitive pe jumătate perioadele dioda este deschisă și dioda este închisă. Datorită acestui, tensiunea. iar tensiunea de ieșire a amplificatorului este absent, adică . Pe parcursul negativ jumătăți de perioade ale diodei este închis și dioda este deschisă. În acest caz, tensiunea de ieșire amplificator este egal. Este un inversat și amplificat ciclurile jumătate negative ale tensiunii de intrare (fig. 8.15, b).
Fig. 8,15. detector Amplitude la adăpost
Dacă detectorul de tensiune este semnalul de intrare AM, spectrul conține componente de frecvență joasă care asigură formarea semnalului scăzut de ieșire filtru trece. forma care coincide cu semnalul baseband.
b. detecție liniară
distorsiune Nonlinear detector pătratice caracteristică poate fi redusă dacă detectorul este operat utilizând porțiunea liniară a caracteristicii diode. Astfel, o diagramă schematică a unui detector liniar nu diferă de circuitul detector pătratică. Numai amplitudinea tensiunii de intrare trebuie să fie astfel (aproximativ 1,5 ... 1) la porțiunea de exploatare situată pe porțiunea liniară a caracteristicii elementului neliniar (vezi. Fig. 8.14, b). Este posibil să se utilizeze o aproximare liniară a porțiuni caracteristicile diodă.
După cum se vede din figură, curentul dioda este o secvență periodică de impulsuri modulate în amplitudine. Tensiunea la ieșirea detectorului este creat doar o componentă de curent continuu, care în acest caz nu va fi constantă în sensul deplin al cuvântului. Acesta va varia în conformitate cu legea de modulare a semnalului de intrare. Astfel, semnalul de ieșire al detectorului va fi egal cu
Având în vedere că semnalul de intrare AM este furnizat și că unghiul de tăiere este constantă (va fi prezentată mai jos), obținem
Astfel, tensiunea de ieșire detector în acest mod depinde liniar de amplitudinea semnalului de intrare, în cazul în care unghiul de tăiere - constantă. De aici numele detectorului - detector liniar.
Noi arată că valoarea prag a unghiului este determinată numai de parametrii detectorului și nu depinde de amplitudinea semnalului de intrare.
Luând în considerare (8.2), obținem
La rândul său. aici
Echivalând (8.3) și (8.4) și împărțind dreapta și stânga pe. obține
Prăvăliș caracteristicii dioda IV - este în mod esențial inversul rezistenței interne deschise a diodei. Astfel, ecuația pentru a determina un grafic al relației dintre unghiul de decuplare (fig. 8.16).
Fig. 8.16. Influența unghiului de cut-off în alegerea rezistenței și
Graficele și expresia care rezultă că unghiul de prag nu depinde de amplitudinea semnalului de intrare. Valoarea sa este determinată numai de valoarea lucrărilor. Unghiul prag inferior, este mai mare raportul. Acest rezultat este utilizat pentru a determina parametrii de filtrare și dioda.