Материал: Радиоприемные устройства учебник.

Схема кольцевого (двойного балансного) преобразователя частоты [6] приведена на рис. 7.36. В этом преобразователе цепь диодов об­ разует кольцо, обладающее односторонней проводимостью.

Кольцевые преобразователи исключают взаимную связь контуров сигнала и гетеродина, компенсируют токи сигнала и гетеродина в на­ грузке, и выходной ток в них содержит только составляющие с часто­ тами/г + / с и /г — / с.

Кольцевые преобразователи применяют на частотах / < 100 МГц, так как на более высоких частотах практически трудно реализовать симметрию схемы.

7.14. Гетеродин

Гетеродин является маломощным генератором высокой частоты. Для гетеродинов используют различные схемы автогенераторов, из­ вестные из курса радиопередающих устройств. Для гетеродинов при­ меняют те же резонансные системы, что и для УРЧ.

На частотах до 300 МГц для гетеродинов используют контуры с со­ средоточенными параметрами. Гетеродины выполняют по трехточеч­ ной схеме (см. рис. 7.21, а) и по схеме с индуктивной обратной связью (см. рис. 7.21, б). Используют также другие схемы на лампах с диско­ выми выводами.

На частотах 300—1000 МГц применяют гетеродины с резонансными линиями. На частотах выше 1000МГц в качестве гетеродинов применяют отражательные клистроны и лампы обратной волны (ЛОВ). Гетеродины на ЛОВ позволяют получить широкий диапазон перестройки частоты

иэффективно работают в диапазоне миллиметровых волн.

Ктребованиям, предъявляемым к гетеродинам, относится следую­

щее:

— устойчивое генерирование в заданном диапазоне частот;

— достаточная стабильность частоты;

— достаточная и возможно мало изменяемая по диапазону величина

амплитуды напряжения гетеродина;

— малая амплитуда напряжений гармоник.

Рассмотрим влияние нестабильности частоты гетеродина Д/г, обус­ ловленной рядом дестабилизирующих факторов, на величину промежу­ точной частоты /г ± Д/г — /о = /п ± А/п> где Д/п = А/Р. Следова­ тельно, изменение частоты гетеродина вызывает такое же изменение промежуточной частоты. Для того чтобы при этом промежуточная час­ тота оставалась в пределах полосы пропускания УПЧ, должно выпол­

частоты гетеродина можно обеспечить параметрической или кварцевой стабилизацией или автоматической подстройкой частоты гетеродина.

Стабилизацию частоты автогенераторов рассматривают в курсе

радиопередающих устройств.

Эксперименты показывают, что при применении высококачествен­ ных деталей и при температурной компенсации в контуре гетербДина

271

получают нестабильность частоты 10_3ч10~4. Применение кварцевых резонаторов обеспечивает нестабильность частоты 10~5 , а при термостатировании кварцевого гетеродина нестабильность частоты достигает

10- в .

В последнее время в профессиональных широкодиапазонных при­ емниках в качестве гетеродина применяют декадные синтезаторы. Они формируют от опорного высокостабильного кварцевого генератора дискретные частоты с интервалом 10—100 Гц в диапазоне от 1 до 10 МГц

ивыше (см. гл. 10).

Впрофессиональных диапазонных радиоприемниках иногда гра­ дуировку шкалы настройки контролируют с помощью кварцевых калибраторов, в качестве которых используют кварцевые автогенера­

торы с малым температурным коэффициентом частоты, размещаемые в блоке приемника. На шкале приемника маркируют контрольные точ­ ки, по которым корректируют настройку, подстраивая частоту контура гетеродина, что обеспечивает высокую точность установки частоты на шкале приемника.

В метровом диапазоне обычно применяют широкополосные методы модуляции и поэтому приемлемой оказывается нестабильность частоты гетеродина порядка 10~4. Такую нестабильность легко практически осу­ ществить.

Применение автоматической подстройки частоты гетеродина компен­ сирует уходы его частоты в процессе приема, а это обеспечивает бесподстроечный прием.

Список литературы

7.«Радиоприемные устройства». Под ред. Н. В. Боброва. М., «Сов. радио», 1971. Авт.: Н. В. Бобров, Г. В. Максимов, В. И. Мичурин, Д. П. Николаев.

12.Радиотехнические схемы на полупроводниковых приборах. Куйбышевское книжное изд-во, 1969. Авт.: П. Д. Берестнев, А. Т. Баланов, В. Г. Иванова и др.

13.Радиотехнические схемы на транзисторах и туннельных диодах. Под ред. Р. А. Валитова. М., «Связь», 1966. Авт.: Г. Т. Балан, В. Я. Баржин, Р. А. Валитов и др.

14.Радиоприемные устройства. Справочник по радиоэлектронике. Под ред.

272

8. Амплитудные детекторы

8.1. Общие сведения

Детектирование электрических колебаний — одна из важнейших функций любого приемника. Необходимость детектирования вытекает из основного назначения приемника, заключающегося в извлечении полезной информации из сигнала, поступившего на его вход. Полезная информация передается с помощью амплитудной, частотной, фазовой и других видов модуляции. Соответственно этому различают ампли­ тудные, частотные, фазовые и другие виды детекторов.

В этой главе будут рассмотрены амплитудные детекторы. Они слу­ жат для детектирования непрерывных гармонических и импульсных сигналов без амплитудной модуляции и с амплитудной модуляцией. Такие детекторы находят применение в основных каскадах приемника, во вспомогательных устройствах автоматических регуляторов усиле­ ния, являются составной частью частотных и фазовых детекторов и ис­ пользуются в других устройствах.

Амплитудное детектирование может осуществляться в нелинейных системах и в системах с периодически изменяющимися параметрами. Нелинейные детекторы; преимущественно используемые на практике, состоят из резистивного нелинейного элемента, которым служит элек­ тровакуумный или полупроводниковый прибор, и линейной пассивной цепи Z, являющейся нагрузкой. К основным нелинейным детекторам относятся детекторы на ламповых и полупроводниковых диодах, сеточ­ ные, анодные и катодные на триодах или пентодах и детекторы на тран­ зисторах. Примером линейного детектора с переменными параметрами является так называемый синхронный детектор.

Простейшим и широко используемым на практике является нели­ нейный диодный детектор, имеющий последовательную или параллель­ ную схему включения диода. В последовательном детекторе (рис. 8.1, а) нелинейный элемент — ламповый или полупроводниковый диод — и нагрузка включены последовательно с источником входного высоко­ частотного напряжения, причем нагрузка представляет параллельное включение активного сопротивления R и емкости конденсатора С.

273

В схеме параллельного детектора (рис. 8.1, б), по принципу действия аналогичной схеме рис. 8.1, а, напряжение ивх подается через конден­ сатор С в цепь, состоящую из параллельного соединения диода и со­ противления нагрузки R. В такой схеме детектор можно подключать непосредственно к зажимам, находящимся под высоким постоянным напряжением, и что не менее важно, постоянная составляющая тока диода не протекает через контур, с которого снимается входное напря­ жение. Как правило, напряжение, подводимое к детектору, снимается с контура, являющегося нагрузкой выходного каскада усилителя про­ межуточной частоты.

8.2. Принцип действия детектора непрерывных гармонических сигналов

Физические процессы, протекающие в различных схемах нелиней­ ных детекторов, аналогичны наблюдаемым в диодном детекторе. Рас­ смотрим качественно работу последовательного детектора на электро­ вакуумном диоде. На рис. 8.2, а представлена статическая вольт-ам- перная характеристика диода.

Если в схеме на рис. 8.1, а на­ коротко замкнуть нагрузку де­ тектора, то получим схему ненагруженного детектора. При отсутствии входного сигнала в цепи ненагруженного (короткозамкнутого) детектора проте­ кает постоянный ток / = нач, обусловленный термоэлектрон-

Рис. 8.2

ной эмиссией раскаленного катода; его величина определяется точ­ кой 0 на статической ВАХ. В цепи нагруженного детектора будет протекать уже ток, равный / = 0, величина которого может быть опреде­ лена графически или найдена из совместного решения двух уравнений:

274

где !—(р (и) выражает статическую ВАХ диода, a i = —u/R— уравне­ ние нагрузочной прямой. Указанному режиму работы детектора соот­ ветствует точка А на статической ВАХ.

Приложим теперь ко входу детектора напряжение высокой часто­ ты «вх = U0 sin (a>t + ty). Заметим, что величина емкости С нагрузки должна быть выбрана такой, чтобы сопротивление нагрузки детектора

шемся режиме займет положение Б.

Приращение постоянной составляющей, вызванное действием толь­

где /=, — постоянная составляющая тока в цепи детектора при наличии

из которых Д11=, — постоянная составляющая напряжения, характе­ ризующая полезный результат детектирования; £/= — постоянная со­ ставляющая напряжения на нагрузке, полярность которого показана на рис. 8.1, а, и поэтому полное напряжение на диоде получается рав­ ным и = U0 cos (a>t + i)}) — t/= .

Очевидно, каждому значению амплитуды высокочастотного сигнала U будет соответствовать некоторое значение выпрямленного тока Д/=. Зависимость Д/= — cp (U) называют детекторной характеристикой, являющейся важнейшей характеристикой любого детектора. Семейст­ во характеристик, типичное для диодного детектора, представлено на рис. 8.3. Для короткозамкнутого детектора (Rx — 0) характеристика существенно отличается от прямолинейной. При больших сопротивле­ ниях нагрузки R (R — R a) характеристика почти линейна, что свиде­ тельствует о наличии пропорциональности между приращением ам­ плитуды высокочастотного напряжения и приращением выпрямлен­ ного тока; только при достаточно малых значениях U характеристика

275

имеет криволинейный участок, увеличивающийся с уменьшением со­ противления R.

Пусть на входе детектора действует амплитудно-модулированное напряжение ивх = U (t) sin (со/ + Ф), амплитуда или огибающая кото­ рого изменяется по некоторому закону. При синусоидальном законе модуляции огибающая имеет вид U (t) = U0 [1 + т cos (Ш + ф)] и полезным колебанием, несущим передаваемое сообщение, является отклонение огибающей AU (t) — AUm cos (Ш + ф), где AUm = mU0— амплитуда отклонения огибающей; 0 0 — амплитуда напряжения час­ тоты несущей (рис. 8.4, а). При нелинейном режиме работы детектора величина тока А/= (t) будет изменяться пропорционально изменению

Рис. 8.4

амплитуды входного напряжения и полезным результатом детектиро­

амплитуде входного напряжения. Форма переменного напряжения на нагрузке детектора будет примерно такой же, как и форма огибающей входного напряжения, если сопротивление нагрузки детектора на час­ тоте модуляции равно ее сопротивлению постоянному току, т. е. Z (/Q) = = R. Это возможно при выполнении неравенства 1/QC > R и соот­ ветствует случаю идеального линейного детектирования, при котором детектор не вносит никаких искажений (нелинейных и линейных).

При исследовании амплитудных детекторов обычно исходят из двух типичных режимов их работы — режима детектирования слабых сиг­ налов и режима детектирования сильных сигналов. Работа в режиме детектирования слабых сигналов соответствует криволинейному участку детекторной характеристики. Этот режим находит применение в простейших детекторных приемниках и в ряде других случаев, когда нецелесообразно или затруднительно довести амплитуду высокочастот­ ного напряжения до значений, соответствующих режиму детектирова­ ния сильных сигналов. Режим детектирования сильных сигналов соответствует линейному участку детекторной характеристики. Этот режим работы, называемый режимом линейного детектирования, яв­

276