1. Основные характеристики и параметры радиоприёмных устройств (рпу)

Вид материала

Документы

Содержание 9.3.1 Транзисторные детекторные. 10. Детектирование импульсных сигналов Основные параметры 12. Частотные детекторы (ЧД). Основные параметры Главный недостаток

Подобный материал:

• Лекция Внешние устройства компьютера, 309.96kb.
• Проект №3/271 «Параметры семантической характеристики слова в толковом словаре», 40.33kb.
• Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зет (108 час), 49.28kb.
• Программа междисциплинарного экзамена для поступления в магистратуру по направлению, 51.62kb.
• Методические указания к лабораторным работам по курсу «Электроника», 384.45kb.
• Назипов Рамиль Хайретдинович Назначение и устройство компьютера урок, 165.22kb.
• Классификация и основные параметры, 145.52kb.
• Типы и характеристики интерфейсов, 204.95kb.
• Термины и терминологические сочетания: основные характеристики, 619.93kb.
• Руководство по эксплуатации лтк10У. 11. 00. 000Рэ ООО "цинус завода гаро", 463.33kb.

tg( = K .


5. Частотные характеристики: К_ = f() - модуль коэффициента передачи от модулирующей функции.




- без учета параметров нагрузки.




Верхняя граничная частота без учета нагрузки зависит:

1/_в=_в=С(R_i||R).

С точи зрения частотной характеристики сопротивления нагрузки R надо уменьшать. _в>_max - определяет безинерционный режим работы детектора.




- условие безинерционной работы, где m - глубина модуляции.

U_^ - безинерционный детектор.

U_^ - инерционный детектор.


9.3. Особенности построения АД.

Схема АД реализуется двумя способами - последовательная и параллельная.

Ранее мы рассматривали последовательные диодные детекторы.

Один из ее недостатков - непосредственно к диоду прикладываются большие значения постоянного тока и напряжения.

Рассмотрим параллельный детектор.




Главное назначение - защита диода от больших токов и потенциалов со входа ( эту роль выполняет емкость С ).

Недостаток: включение дополнительного RC-фильтра. Наличие этого фильтра влияет на параметры детектора.

Различие последовательного и параллельного детектора в параметрах в основном только во входном сопротивлении: R_вх||=R_вх ||R||R_ф , т.е. наличие R_ф уменьшает входное сопротивление параллельного детектора.

Еще одной разновидностью детектора является следующая схема:




Здесь улучшена фильтрация ВЧ - колебания за счет С. С - шунтирующая блокировочная емкость.


Недостатки: меньшее входное сопротивление , остальные параметры также хуже.

Возможный вариант - двухтактовая схема детектора:




Достоинства: в 2 раза больше входное сопротивление, выше К_д, улучшена фильтрация несущего колебания.

Все рассмотренное относится к кристаллическим и вакуумным диодами.

К особенностям детекторов на полупроводниковых диодах относится: обратное сопротивление диода.




- различная для разных полупроводниковых диодов.


Наличие R_обр. приводит к изменению сопротивления нагрузки: R_н =R||R_обр. Таким образом уменьшается коэффициент передачи детектора. R_вх=R||R_обр. - уменьшается также входное сопротивление.

Увеличивается верхняя граничная частота и уменьшается условие безинерционности работ детектора.

Вторая особенность - влияние емкости p-n-перехода, которая влияет на выходной каскад УПЧ.

Должно быть: С_к>>C_д , где С_к - емкость контура, С_д - собственная емкость диода.

Все рассмотренные схемы (их работа) зависит от амплитуды входного сигнала.

Режим квадратичный: U_вх>0,05-0,01В.

Экономичный режим: U_вх>0,1-0,5 В.

Квадратичный режим: U_вх>0,7-0,8 В.

9.3.1 Транзисторные детекторные.

Используются когда надо совместить две операции - детектирование и усиление.

Используемые здесь нелинейности обоих переходов - база-эмиттер, база-коллектор.

Рассмотрим эмиттерный детектор:




( транзистор включен по схеме с общим эмиттером).


9.3.2. Коллекторный детектор.




( транзистор включен по схеме с общим коллектором).


Эмиттерная схема используется чаще. Сопротивление базового делителя выбирается меньше, чем у усилителя.

Это нужно, чтобы лучше развязать базу-эмиттер (базу-коллектор) и чтобы транзистор был в режиме отсечки.

Условие для выбора блокировочной емкости: 1/C_бл<б1||R_б2 , где  и для несущего и для модулирующего колебания.

Т.к. С_бл. параллельна входу транзистора, то С_бл.>>C_{вх транзистора} в первом случае и С_бл.<вх _{транзистора (эмиттера)} во втором случае

В таких схемах R_вх в два-три раза выше, чем входное сопротивление усилителя на этих транзисторах.

С_вх здесь в два-три раза меньше, чем входная емкость усилителя на таких же транзисторах.


10. Детектирование импульсных сигналов.

В качестве несущего колебания используется последовательность радио- или видеоимпульсов.В зависимости от вида входного сигнала на практике различают три вида детекторов:

1. Импульсный детектор - выделение огибающей каждого импульса.

2. Пиковый детектор - выделение огибающей последовательности радиоимпульсов.

3. Детектор видиоимпульсов - выделение огибающей последовательности видеоимпульсов.

10.1. Импульсный детектор.

Обычно используется схема параллельного и последовательного детектора.

Последовательный детектор:






Рассмотрим режим детектирования сильных сигналов.



t_сп - время спада;

t_у - время установления.

ИД вносит искажения сам в передний и задний фронты радиоимпульса.

t_уСR_ок , где R_ок - резонансное сопротивление контура. , где SR>>1

t_у2,3CR, где R - нагрузка, и SR меньше либо равно 0.5.

t_сп2,3C(R||R_обр), где R_обр - обратное сопротивление диода.


10.2. Пиковый детектор (ПД).




в огибающей последовательности импульсов полезный сигнал;

_max - его максимальная частота.

Т - период следования.

Т_ - период несущего колебания.


Обычно используется схема параллельного диодного детектора.

Выбор параметров аналогичен случаю параллельного детектора для режима сильного детектирования.

Но есть и различия: _р=RC, где _р - время разряда, либо _р=C(R||R_обр), где _р>>T.

_з=RC_i , где _з - время заряда, R_i - сопротивление диода, где _р<.

Для работы нужно, чтобы Т<_max .

10.3. Детектор видеоимпульсов.




Здесь должно выполняться условие:

_р>>T, _з<<_и.

- условие безинерционности детектора.


11. Фазовый детектор (ФД).

Его назначение: преобразование мгновенной фазы сигнала в напряжение, изменяющееся по закону модулирующей функции (полезного сигнала).

, где - полная фаза.

Главная задача - выделить _с(t). Таким образом надо иметь информацию о _ и_ ,таким образом нужно иметь некоторый опорный генератор.

Основные параметры:

1. Детекторная характеристика: U =f(_с), где U₀=const.



рабочие области характеристики там, где сохраняется линейность.

а) Крутизна детекторной характеристики:

S_ФД = dU /d_c , при /2 и 3/2.

б) Область линейности характеристики: _c. Отсюда следует - надо иметь максимальную крутизну и максимальную область линейности характеристики.


2. Входное сопротивление ФД.

3. Выходное сопротивление ФД.

4. Допустимый уровень линейных и нелинейных искажений. Уровень линейных искажений определяется допустимым уровнем частотных и фазовых искажений.

Нелинейные искажения определяются максимальным изменением амплитуды U₀, которые дают допустимый уровень нелинейных искажений.

Встречаются три схемы построения ФД:

1) ФД вектромерного типа;

2) ФД коммутационного типа;

3) ФД синхронного типа.


11.1. ФД вектромерного типа.

В них образуется векторная сумма опорного и выходного напряжения При этом полученная информация заключена в величине угла между этими векторами.

Изменение фазы (угла) преобразуется в изменений результирующего вектора, т.е. фазовая модуляция превращается в амплитудную.



Затем происходит операция амплитудного детектирования.


Используются две схемы построения: однотактная и балансная.


Рассмотрим однотактную схему:









С увеличением _с растет U_д.

Найдем детекторную характеристику:

; U₀>>U_c

Тогда U = ,где K_Д - коэффициент передачи амплитудного детектора.




_с - рабочая область.


Достоинство: простота.

Недостатки: малый линейный участок, малая крутизна детекторной характеристики, детекторная характеристика не проходит через 0.

Поэтому на практике обычно применяются балансные схемы:




U =

Считаем, что ₀=0.

;

;

; .


Здесь имеются три случая:







а) _с=/2 б) _с</2 в) _с</2


Тогда выражение для детекторной характеристики:

U ==

=, где



<< 1 ; 

 U =


Т.к. U₀>>U_c U K_дU_c cos(_c).

Достоинства: Большая линейность характеристики, если U₀=U_c/2, то будет максимум области линейности характеристики; большая крутизна; характеристика проходит через ноль.

Недостаток: более сложное построение.


11.2. Фазовый детектор коммутационного типа.

Строятся на балансной схеме и основа их - два ключевых элемента.

Опорное напряжение здесь - последовательность прямоугольных импульсов.




В качестве ключей используются диоды или транзисторы.

Опорное напряжение на ключи подается синфазно, т.е. на выходе не влияет.


U_вх подается парафазно:



Пусть _с - между опорным и выходным сигналом.

U будет максимально т.е. разность I₁ и I₂ на сопротивление.



Пусть _с=/2, т.к. I_ср1 и I_ср2 

U =0.


Детекторная характеристика:

U K_дU_c cos(_c) , где К_д - коэффициент передачи.


Достоинства: больший диапазон линейности характеристики; возможность реализации этого детектора в интегральном исполнении.


11.3. Синхронный фазовый детектор.




, где _c - информационная фаза.



.

После фильтрации на выходе будет: U 


12. Частотные детекторы (ЧД).

Осуществляют мгновенное преобразование частоты входного сигнала в амплитуду выходного сигнала, изменяющегося по закону модулирующего сообщения.

Основные параметры:



1. Детекторная характеристика: U =(f), U_c=const , f₀ - центральная частота (частота перегиба характеристики). Только такая форма характеристики используется в системах АПЧ ( цифрами 1 и 2 обозначены формы скатов).

а) Крутизна детекторной характеристики:

, при f = f₀ .

б) Полоса характеристики: f_чд;

в) Область линейности характеристики: f_лд;

г) Форма скатов характеристики.

2. Выходное сопротивление.

3. Выходное сопротивление.

4. Допустимое искажение выходного сигнала при изменении U_c.

Если ЧД используется в основном тракте приемника ЧМ-сигнала, то здесь должна быть широкая полоса и большая область линейности характеристики.

В другом случае ЧД является чувствительным элементом системы АПЧ; здесь главное требование - детекторная характеристика должна проходить через 0 и должна иметь максимальную крутизну.

Все разновидности ЧД делятся на две группы:

1) В начале ЧМ-сигнал преобразуется в АМ-сигнал, который подвергается амплитудному детектированию;

2) ЧМ-сигнал преобразуется в ФМ-сигнал, который подвергается фазовому детектированию.

12.1. ЧД на основе амплитудного детектора.

, где _c - закон ЧМ-сигнала.

- идеальная дифференциальная цепь; на нее падает U_вх.

Тогда: .



Второй вариант использования - идеальное избирательное устройство, у которого:


Тогда схема такого детектора:


на расстроенном колебательном контуре ЧМ-сигнал превращается в АМ-сигнал.

Главный недостаток: малая крутизна детекторной характеристики; малая область линейности и узкая полоса. Поэтому обычно применяют балансный ЧД:







- обобщенная расстройка:



,, f₀ = f_p1 - f_p2 ,

f = f - f₀.


d_э - эквивалентное затухание колебания контура: , где С_ - эквивалентная емкость колебательного контура, т.е. :

, где m₁ и m₂ - коэффициент включения к трансформатору и диоду.

R_экв - эквивалентное сопротивление колебательного контура (собственное сопротивление контура параллельно выходному сопротивлению транзистора и параллельно входному сопротивлению АД). U = K_d K₀ U_вх (), где K₀ - коэффициент усиления резонансного усилителя на резонансной частоте: , K_d - коэффициент передачи АД. , где - нормированная детекторная характеристика.

Достоинства: большая крутизна, большая область линейности, большая полоса, и характеристика проходит через ноль, т.е. схему можно применять в АПЧ.

Недостаток: зависимость детекторной характеристики ( выходное напряжение ) от амплитуды входного сигала, т.е.: если U_вх меняется, то появляется паразитная АМ сигнала.

Подобные ЧД распространены в СВЧ-диапазоне. Они используются для демодуляции несущего колебания и чувствительного элемента системы АПЧ.

Основу их составляют высокодобротный избирательный колебательный контур.