Студопедия

Главная страница Случайная лекция


Мы поможем в написании ваших работ!

Порталы:

БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика



Мы поможем в написании ваших работ!




Детектирование (демодуляция) сигналов АМ

Читайте также:
  1. Виды радиосигналов и их основные характеристики
  2. Дискретизация сигналов во времени
  3. Запаздывание сигналов.
  4. ЗНАЧЕНИЕ И ЧЕРЕДОВАНИЕ СИГНАЛОВ
  5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗВУКОВЫХ И СВЕТОВЫХ СИГНАЛОВ ПРИ РАСХОЖДЕНИИ
  6. Квантование сигналов по уровню
  7. Кодирование квантованных сигналов
  8. Корреляционные функции сигналов
  9. Методы передачи сигналов телевидения.

8.1.Диодный детектор сигналов АМ

Детектор сигналов АМ предназначен для того, чтобы из ВЧ АМ сигнала получить НЧ модулирующий сигнал. Схема простейшего амплитудного диодного детектора показана на рис.8.1.

 

Д

 
 


Æ Æ

 

uAM(t) R C uнч(t)

 

Рис.8.1.

Æ Æ

Назначение нелинейного элемента, диода – преобразование ВЧ АМ сигнала, его нелинейное преобразование с целью создания нужных нам низких, модулирующих частот.

Назначение линейной цепи, т.е. RC фильтра нижних частот (ФНЧ),

выделение низкой частоты, т.е. выделение спектра модулирующего сигнала.

Вольамперная характеристика ВАХ диода показана на рис. 8.2.

 
 


i

 
 

 

 


Рис. 8.2.

 
 


-A 0 A u

 

 

1. Для маленьких напряжений ВАХ диода хорошо аппроксимируется полиномом 2-ой степени (i=aU2), поэтому детектор для маленьких напряжений называется квадратичным. Рабочий участок ВАХ для квадратичного детектора А-А (рис.8.2).

2. Для больших напряжений ВАХ диода аппроксимируется отрезками прямых (линейно-ломанная аппроксимация).

Для сигналов с большой амплитудой детектор называется "линейным".

i

заданная ВАХ

аппроксимирующая ВАХ

 
 

 


a Рис.8.3.

Б Б u

 

Рабочий участок Б-Б не линейный, а линейно-ломанный.

 

8.2.Квадратичный детектор.

Как мы уже говорили, в этом случае ВАХ диода аппроксимируется полиномом второй степени и, следовательно, для определения спектра тока через диод используется метод "кратных дуг". На вход детектора подаем амплитудно-модулированный сигнал, т.е. выражение для АМ сигнала надо подставить в полином:

i = aU2 = / Uвх(t)= Uам(t) = Um(1+Macos(Wt)cos(w0t) / =

=aU2m(1+Macos(Wt))2cos2(w0t)=aU2m(1+2Macos(Wt)+ = (8.1)

В соответствии с полученным выражением построим спектр тока через диод (см. рис.8.4):

i

 

 

           
   
     
 


Рис.8.4.


0 W 2W (2w0 - 2W) 2w0 ( 2w0 +2W) w

(2w0 - W)

( 2w0 +W)

 
 

ФНЧ выделяет низкочастотные составляющие тока, т.к. его АЧХ, показанная пунктиром на рисунке 8.4 имеет вид:

Следовательно, ФНЧ выделяет:

- постоянную составляющую с частотой равной 0,

- полезную составляющую с частотой модулирующего колебания W ,то есть: IW= aUm2 MА ,

- вторую гармонику полезного сигнала с частотой 2W, I2*W = , которая определяет степень нелинейных искажений полезногосигнала.

Постоянная составляющая легко отделяется разделительной емкостью, которая включается между выходом детектора и входом следующего каскада (обычно, это УНЧ) .

При квадратичном детектировании кроме полезной составляющей с частотой W возникают нелинейные искажения полезного сигнала с частотой 2W. Коэффициент нелинейных искажений равен:

Кн.ч.= (8.2)

Чем глубже, т.е. лучше модуляция, тем больше нелинейные искажения.

 

8.3. Линейный детектор.

Для сильных сигналов с большой амплитудой ВАХ диода аппроксимируется отрезками прямых (см. рис.8.3).

i = , где S=tg a



Метод анализа : метод «угла отсечки». Ток через диод имеет вид импульсов, которые мы можем представить в виде ряда Фурье. Таким образом, ток через диод может быть записан в виде:

i =

Ik=Imax (t)ak(q)=

(8.4)

Спектр тока через диод для режима "линейный детектор" показан на рис.8.5.

 

i

Рис.8.5.

 

           
   
     
 


……..

w

0 W (w0-W) w0 (w0+W) (2w0-W) 2w0 (2w0 +W)

 

Спектр тока содержит только полезную, модулирующую частоту W в низкочастотной области. При линейном детектировании отсутствуют нелинейные искажения полезного сигнала. ФНЧ отфильтровывает высокочастотные составляющие тока, ослабляет их в соответствии с сопротивлением RC цепи для разных частот:

(8.5)

Напряжения различных составляющих на выходе ФНЧ, соответственно , равны:

U00 = SUm(1+cosq)a0(q)R - напряжение постоянной составляющей,

- напряжение низкой, модулирующей частоты,

- напряжение несущей частоты.

 

Cпектр напряжения на выходе RC-цепочки имеет вид:

u

Рис.8.6.

       
 
   
 

 


……..

w

0 W (w0-W) w0 (w0+W) (2w0-W) 2w0 (2w0 +W)

Сравнение спектров рис.8.5 и 8.6 показывает, что ФНЧ заметно ослабляет несущую частоту по сравнению с низкой частотой, т.е. улучшает качество детектирования.

8.4.Статическая характеристика детектора (СХД)

Статическая характеристика детектора-зависимость постоянной составляющей тока диода I0 от амплитуды входного ВЧ сигнала:

I0 = f (Um)

Получим выражение для СХД:

а) для слабых сигналов

i = aUm2 = ( Uвх= Umcosw0t ) = aUm2cos2w0t =

, следовательно

б) для сильных сигналов

I0 = SUm(1-cosq)*a0(q) (8.6)

 

СХД имеет вид параболы для малых амплитуд и прямой линии для больших амплитуд:

I0

 

Рис.8.7.

 
 


0 Um

 

Вопросы для самопроверки.

1. Что такое квадратичный и линейный детектор?

2. Порядок расчета тока на выходе квадратичного детектора.

3. Порядок расчета тока на выходе линейного детектора.

4. Рассчитайте амплитуду спектральных составляющих напряжения на выходе детектора.

5. Нарисуйте принципиальную схему амплитудного детектора.

6. Каково назначение линейной и нелинейной цепей в детекторе?

7. Рассчитайте АЧХ фильтра нижних частот детектора.

8. Запишите неравенство для выбора постоянной времени ФНЧ.

 


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Статическая модуляционная характеристика (СМХ) | Частотная модуляция (ЧМ)

Дата добавления: 2014-09-08; просмотров: 705; Нарушение авторских прав




Мы поможем в написании ваших работ!
lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.014 сек.