Детектирование АМ сигналов

Детектирование - процесс восстановления модулирующего сигнала, являющийся процессом, обратным модуляции.

В результате детектирования АМ сигнала происходит процесс преобразования АМ сигнала в напряжение, соответствующее огибающей сигнала. Т.к. модулированное колебание описывается соотношением:

,

детектированием является процесс выделения составляющей:

.

Рассмотрим процесс детектирования на основе использования нелинейного элемента с характеристикой, описываемой полиномом 2-й степени.

Считаем, что входное напряжение равно .

В этом случае ток, протекающий через нелинейный элемент, равен:

Составляющие высоких частот w и 2 w лишние и отфильтровываются в схеме детектора. Нас интересуют составляющие .

Если бы амплитуда U_m была постоянной, то и ток i _д - постоянный. В этом случае схема играет роль выпрямителя. Однако амплитуда

,

Следовательно,

Таким образом, ток детектора содержит постоянную составляющую:

и переменные низкочастотные составляющие:

.

Первая составляющая является полезной, а вторая составляющая с частотой 2W вызывает нелинейные искажения.

В связи с тем, что амплитуда частоты W пропорциональна квадрату амплитуды несущей частоты , подобное детектирование носит название квадратичного. Диаграмма работы квадратичного детектирования приведена на рис.6.15.

Наиболее часто для квадратичного детектирования используются полупроводниковые диоды.

Недостатком квадратичного детектирования является большой коэффициент нелинейных искажений g, зависящий от коэффициента модуляции m АМ колебания / / и достигающий значения g =0,25 при m =1.

В том случае, если на вход детектора поступает АМ сигнал с большой амплитудой, пренебрегают квадратичным участком характеристики и используют

кусочно-линейную аппроксимацию (рис.6.15).

При такой аппроксимации ток, протекающий через нелинейный элемент, принимает вид остроконечных импульсов, возникающих при положительных значениях модулированного напряжения.

Амплитуда импульсов I _{а мах} пропорциональна амплитуде АМ колебания. Поэтому постоянная составляющая тока детектора также пропорциональна амплитуде АМ колебаний. В силу такой зависимости подобный детектор называется линейным. В случае линейного детектирования значительно снижены нелинейные искажения. Большинство детекторов, в зависимости от амплитуды сигналов, являются квадратичными при малых сигналах и линейными - при больших.

Как следует из анализа работы детектора, в цепи нелинейного элемента протекают токи различных частот. Колебания требуемой частоты можно выделить с помощью RC -фильтра.

Элементы R и C фильтра выбираются таким образом, чтобы постоянная времени удовлетворяла следующему соотношению:

.

Так как частоты w и W сильно различаются, выполнение условия не вызывает затруднения.

Возможны последовательная и параллельная схемы диодного детектора.

В последовательной схеме (рис.6.16а) через нагрузку может протекать постоянная составляющая, а высокочастотная- нет. В схеме последовательного диодного детектора нагрузочное сопротивление R ₁ включено последовательно с диодом. При работе детектора на сопротивлении выделяется переменное напряжение низкой частоты, а также постоянная составляющая. Для того, чтобы воспрепятствовать попадению постоянной составляющей на следующие каскады, включается разделительный конденсатор C ₂, емкость которого должна быть»10000 пФ, для того чтобы он хорошо пропускал напряжение звуковой частоты.

Диодный детектор позволяет получить высокое качество сигнала (малые линейные искажения) и используется в большинстве радиовещательных приемников, однако не позволяет получить усиление сигнала, что является его самым основным недостатком.

1. Для детектирования АМ колебаний необходимо использование нелинейного элемента. При использовании квадратичного участка характеристики, описываемой полиномом 2-й степени, осуществляется квадратичное детектирование, при котором амплитуда частоты W пропорциональна квадрату амплитуды несущей частоты . При использовании характеристики, описываемой кусочно-линейной аппроксимацией, осуществляется линейное детектирование. При линейном детектировании амплитуда частоты W пропорциональна амплитуде несущей частоты U _m.

2. Линейное детектирование позволяет получить значительно меньшие искажения, чем квадратичное.

3. В цепи детектора должен быть включен фильтр, выделяющий огибающую АМ колебания с частотой W. В качестве такого фильтра используется RC -цепь.

Поиск по сайту: