Материал: Радиоприемные устройства учебник.

ляется основным и широко используется в современных приемниках;

Свойства любого амплитудного детектора (на диоде, пентоде, тран­ зисторе) оценивают рядом характеристик. В § 8.3 будут рассмотрены важнейшие из них для детекторов непрерывных колебаний без моду­ ляции и с амплитудной модуляцией.

8.3. Электрические характеристики детекторал

Детектор немодулированных сигналов, осуществляющий выпрями­ тельные функции, характеризуют основными качественными пара­ метрами: коэффициентом передачи, входным сопротивлением и коэф­ фициентом пульсаций.

К о э ф ф и ц и е н т о м п е р е д а ч и /Сд, определяющим эффек­ тивность или качество детектирования, называют отношение абсо­ лютного значения полезного результата детектирования к амплитуде входного сигнала:

Как будет показано, при слабых сигналах Кя == U, а при сильных сиг­ налах /<д не зависит от амплитуды входного ВЕЯсокочастотного напря­ жения.

В х о д н о е с о п р о т и в л е н и е детектора характеризует степень его влияния па питающий контур. Под действием входного на­ пряжения ивх (t) в цепи детектора протекает несинусоидальный ток. В спектре этого тока имеются постоянная составляющая, колебания несущей частоты и ее гармоник. При протекании тока через питающий контур, обладающий резонансными свойствами, на нем практически создается падение напряжения 1-й гармоники тока. Учесть влияние детектора на питающий контур можно с помощью входного сопротив­ ления (входной проводимости) детектора. Входным сопротивлением называют отношение амплитуды напряжения высокой частоты на входе детектора (U = £/а) к амплитуде 1-й гармоники высокочастотного тока (/ = / ш) также на входе детектора

(8.5)

В общем случае между током г'(1) и напряжением «вх имеется сдвиг

фаз; вследствйе этого Z BX оказывается комплексным, содержащим ак­ тивную и реактивную составляющие. Это позволяет заменить детектор эквивалентной схемой, состоящей из параллельного соединения двух проводимостей — активной gBX и реактивной jbBX, причем проводи­ мость jbBX имеет емкостной характер (Упх = 1/ZBX = gBX + /соСвх).

Детектор содержит нелинейную цепь, и его эквивалентные парамет­ ры gBX и Свх зависят от амплитуды входного сигнала. Поэтому в про­ цессе настройки усилителя соответствующим изменением параметров

277

контура L K или С„ не удается полностью скомпенсировать действие небольшой по величине входной емкости детектора; всегда сохраняется достаточно малая некомпенсированная часть АСБХэтой емкости. Однако ею можно пренебречь, поскольку величина активной составляющей существенно превышает величину реактивной составляющей полной входной проводимости детектора. На этом основании входное сопро­

В линейном детекторе на электровакуумном диоде R BXзависит толь­ ко от произведения SR, где 5 — крутизна статической ВАХ; R — со­ противление нагрузки.

Отметим, что с уменьшением R BX увеличивается шунтирующее дей­ ствие детектора на контур, а следовательно, увеличивается мощность сигнала, потребляемая детектором,

подавления высокочастотного напряжения, проникающего на выход детектора, и определяется выражением

где Лживых, Uа — амплитуды напряжений высокой частоты на вы­ ходе и входе детектора соответственно.

Напряжение A£/aBbtx возникает вследствие конечного сопротивле­ ния нагрузки детектора на частоте входного напряжения (величина С — конечна); проникновение этого напряжения в цепи, следующие за де­ тектором, загружает лампы и транзисторы высокочастотными токами и при наличии обратной связи через источник питания может нарушать устойчивую работу приемника. Очевидно, при использовании схемы параллельного детектора особенно важно введение дополнительного фильтра между выходом детектора и последующими цепями, посколь­ ку в ней входное напряжение полностью приложено как к диоду, так и к нагрузке.

При детектировании амплитудно-модулированного (AM) колеба­ ния наряду с коэффициентом передачи, входным сопротивлением, коэф­ фициентом пульсаций, качество детектирования определяется величи­ ной нелинейных, частотных и фазовых искажений; последние характе­ ризуют степень искажения формы огибающей детектируемого AM ко­

278

где Кда = Ual&Um — Ua/mUg — модуль коэффициента передачи; Аф = Ф — Фп — фазовый сдвиг, вносимый детектором в синусоидаль­ ную составляющую передаваемого сообщения.

Н е л и н е й н ы е , ч а с т о т н ы е и ф а з о в ы е и с к а ж е ­ н ия . Нелинейные искажения обусловлены в первую очередь нелиней­ ностью детекторной характеристики. При синусоидальной модуляции спектр тока на выходе детектора (рис. 8.4, б) содержит полезную со­ ставляющую, высшие гармоники модуляции (Q, 2П, 3S2), а также по­ стоянную составляющую и составляющие гармоник высокочастотного сигнала (о, 2со, Зсо). Степень нелинейных искажений можно определить, как и для усилителей низкой частоты, коэффициентом нелинейных ис­

Что касается составляющих высоких частот, то они не оказывают вред­ ного влияния, поскольку могут быть легко отфильтрованы в детекторе или в последующих за ним цепях приемника.

Частотные и фазовые искажения обусловлены наличием в детекторе инерционных элементов (емкостей, а иногда и индуктивностей.) Коэф­ фициент передачи Кдп и фазовый сдвиг Аф оказываются неодинаковы­ ми для различных частот модуляции. Степень частотных и фазовых ис­ кажений определяется по частотной Кда = <Pi (&) и фазовой Аф = ф2 (Q) характеристикам детектора.

Для входного сопротивления и коэффициента пульсаций остаются справедливыми определения (8.5) или (8.6) и (8.7). Однако для вход­ ного сопротивления они верны лишь в первом приближении, посколь­ ку в общем случае влияние детектора AM колебания на питающий кон­ тур проявляется не только в уменьшении напряжения на нем, но и в искажении формы огибающей входного напряжения; поэтому очень важно, чтобы входное сопротивление детектора было достаточно боль­ шим [1.2].

8.4. Общая теория детектирования непрерывных гармонических сигналов

Любой детектор независимо от его схемы, типа нелинейного элемен­ та, величины входного сигнала можно представить в виде нелинейного четырехполюсника (рис. 8.5). К входным зажимам a — а четырехпо­ люсника подводится напряжение детектируемого сигнала, а к выход­ ным б — б присоединен пассивный линейный двухполюсник, явля­ ющийся нагрузкой детектора.

Если к зажимам a—а приложить синусоидальное немодулированное напряжение с амплитудой Ua, а сопротивление нагрузки детектора

279

то напряжение, образующееся на зажимах б—б (U = (Л=), будет обус­ ловлено только действием постоянной составляющей /= общего неси­ нусоидального тока, протекающего в цепи с нелинейным элементом,

и не будет содержать переменных составляющих. Первая гармоника

самплитудой 1а несинусоидального тока на входе детектора достаточ­ но полно определяет реакцию детектора на питающий его контур.

Таким образом, для нелинейного четырехполюсника можно соста­

вить два нелинейных уравнения:

Аналогичные уравнения можно получить также в случае изменения амплитуды входного напряжения по гармоническому закону. Тогда параметры нагрузки детектора нужно выбирать из условия выполне­

ния дополнительного к (8.11) требования Z (/Q) Ф 0. Нелинейные соотношения (8.12) в этом случае можно представить в виде

U (0 = ч>1 (t), и_ (01, /= (0 - ф2 \иа (0, (01. (8.13)

Уравнения (8.12) и (8.13) являются основой общей теории детекти­ рования, разработанной В. И. Сифоровым; они описывают основные процессы в детекторе и позволяют определить его характеристики.

Сначала рассмотрим нелинейные уравнения (8.12). Соотношение 1<л*= Ф1 (1ЛД при Ua = const соответствует семейству характеристик, называемых колебательными характеристиками. Другое соотношение

■= const — семейство характеристик выпрямления.

Отметим, что эти характеристики описывают только свойства не­ линейного элемента и не зависят от свойств нагрузки. Наличие в схеме на рис. 8.5 двухполюсника Z принципиально не меняет положения, так как выпрямленное напряжение образующееся на нем при протека­ нии тока /= и определяющее режим работы детектора, всегда может быть заменено некоторым источником постоянного напряжения Е0, равного /У=, действующим в выходной цепи детектора.

Введем внутренние параметры детектора, позволяющие получить линейную эквивалентную схему детектора по полезному результату детектирования и упрощающие определение ряда характеристик детек­ тора. Предположим, что входное напряжение получило бесконечно малое приращение. Тогда значение приращения выпрямленного тока

280