Материал: Радиоприемные устройства учебник.

представляющим собой полный дифференциал нелинейного уравнения

/= = Ф (б/ш, UJ).

К р у т и з н о й х а р а к т е р и с т и к и д е т е к т о р а 5 Д называют первую частную производную выходного тока по входному переменному напряжению при условии, что выходное напряжение

Детекторные параметры аналогичны соответствующим параметрам усилительных ламп и связаны между собой соотношением рд — S nRin. Принципиальное различие между ними заключается в том, что рд, 5 Д, Riд характеризуют детектор по выходному выпрямленному эффекту,

Если входной сигнал представляет собой AM колебание с огибающей U (t) — U0 [1 + т cos (Ш +. ф)1, то при условии малого коэффициен­ та модуляции т будет также справедливо другое линейное уравнение вида

Вводя комплексные амплитуды огибающей входного сигнала Д Ua (t) = = mU0, входного тока Д/= (t) —/п и выходного напряжения Д£/= (/)= = уравнение (8.16) записываем в виде

Уравнения (8.15) и (8.17) при принятых допущениях позволяют пред­ ставить детектор линейными эквивалентными схемами, для которых справедлив закон Ома (рис. 8.6). Действительно, напряжение на на-

281

грузке равно A Un = Д/=/? == —U= при немодулированном входном

сигнале и О® = —IqZ при модулированном сигнале. Тогда, решая уравнения (8.15) и (8.17) относительно выходного тока, получаем

где £ э — э. д. с. эквивалентного генератора напряжения, равная £ э =

= цд1У0 в первом случае и £ э = рдт £ 0 во втором; /?,д — внутреннее сопротивление генератора напряжения.

Рис. 8.6

На основании эквивалентных схем нетрудно найти коэффициент передачи детектора. Схема на рис. 8.6, б позволяет построить частот­ ную и фазовую характеристики детектора. При выполнении условия Z (jQ) « R значение Кда получаем в виде

численно равном коэффициенту передачи для немодулированного ко­

лебания (Кда = Кд)- На рис. 8.7 изображена примерная зависимость внутренних пара­

метров от амплитуды входного сигнала, типичная для детектора на электровакуумном диоде. При детектиро­ вании сильных сигналов, наиболее часто встречающемся на практике, параметры рд, 5 Д, R ia практически сохраняются неизменными при значительных откло­ нениях амплитуды входного напряжения и эквивалентная схема справедлива при больших значениях коэффициента мо­ дуляции (т < 0,8 ч- 0,9). При слабых сигналах эти параметры сильно зависят от амплитуды входного напряжения и пользование схемой возможно лишь при малых значениях m (т <; 0,2 ч- 0,3).

Внутренние параметры детектора рд, 5 Д, R tn могут быть определе­ ны аналитически, а также рассчитаны по характеристикам выпрямле­ ния. Эти характеристики часто определяют экспериментально, что в ряде случаев оказывается более целесообразным по сравнению с их аналитическим определением. С помощью экспериментальных ха­ рактеристик можно найти полезный результат детектирования (А£/=, (JQ) и оценить степень нелинейных искажений.

282

Согласно изложенному параметры детектора можно рассчитывать аналитическими, графоаналитическими и графическими методами. В частности, графические методы широко используются для расчета па­ раметров детектора на электровакуумном диоде при средних сигналах

ческих методах требуется задание статической нелинейной характери­ стики, например статической ВАХ диода, некоторым аналитическим выражением. Это представление, называемое аппроксимацией истин­ ных характеристик, предусматривает выражение их в простой форме, удовлетворяющей инженерным требованиям и правильно отобража­ ющей реальные физические процессы в детекторе.

8.5. Детектирование слабого сигнала на ламповом диоде

Детектор на электровакуумном диоде выгодно отличается от детек­ торов на ламповых триодах и пентодах или на транзисторах тем, что наряду с работой при слабых сигналах может работать при сильных сигналах, не вносит при этом существенных нелинейных искажений и не нуждается в источнике постоянного напряжения. В различных схе­ мах радиотехнических устройств широко используют диоды типа

6X6, 6Х2П.

При работе детектора в режиме слабых сигналов используют паи- ' более криволинейный участок статической ВАХ диода (см. рис. 8.2). Этот режим соответствует амплитудам входного напряжения U ^

^ 0,1 -г 0,15 В и детектор работает без отсечки тока. Поэтому эффек­ тивность детектирования оказывается тем выше, чем больше асиммет­ рия статической ВАХ диода (см. рис. 8.2). Для повышения эффекта вы­ прямления в цепь детектора можно включить дополнительный источ­ ник постоянного напряжения. Однако при наличии его в цепи детекто­ ра AM сигналов возрастают нелинейные искажения модулирующего низкочастотного напряжения. Как правило, такой источник включают в цепь детекторов, работающих во вспомогательных устройствах, на­ пример в системах автоматической регулировки усиления (АРУ).

где 6/=0 — —/=0/? — напряжение на нагрузке R, создаваемое током /=0, протекающим в цепи нагрузки детектора при отсутствии входно­ го напряжения; А(7= = — M =R — приращение постоянной составля­ ющей, вызванное действием входного напряжения.

283

В режиме детектирования слабых сигналов как само входное на­

в ряд Тейлора по степеням малой переменной е и ограничиться первыми тремя членами разложения ввиду малости последующих членов:

I - ф ( Ц - о ) + Ф' ( и = о) в + ■Y - в2 + ... (8 . 2 2 )

Третий член разложения представляет полезный результат детектиро­ вания, поэтому, несмотря на малость этого члена, им пренебрегать нельзя, чтобы не оказалось Ai/= = 0.

В соответствии с разложением (8.22) постоянную составляющую то­ ка и амплитуду 1-й гармоники тока детектора определяем как

Найдем приращение постоянной составляющей тока Д/= вызванное действием входного напряжения. Это приращение может быть пред­ ставлено в виде

где /=0 —ф (t/=0), если при его определении во втором члене соотноше­ ния /= (8.23) пренебречь вторым слагаемым (величина Д(/1 At/=) и подставить значение At/= , равное At/= — —Д/=/?.

Соотношения (8.23) и (8.24) позволяют охарактеризовать основные свойства детектора слабых сигналов. Во-первых, на основании выраже­ ния (8.24) можно сделать важный вывод о том, что детекторная характе­ ристика диодного детектора при слабых сигналах практически квадра­ тична. В результате коэффициент передачи детектора получается про­ порциональным амплитуде входного напряжения, т. е.

что является одним из существенных недостатков режима квадратич­ ного детектирования и причиной его сравнительно редкого примене-, пня на практике.

Во-вторых, что не менее важно, входное сопротивление детектора оказывается обратно пропорциональным крутизне статической харак­

284

Отсюда следует, что входное сопротивление получается малым. Это значит, что такой детектор будет сильно шунтировать питающий кон­ тур. Очевидно, для получения более высокого значения R BX, что также соответствует большему значению /Сд, необходимо обеспечить рабочую точку, соответствующую малому значению тока и малому значению крутизны статической ВАХ диодов.

Можно показать, что детекторные параметры определяются выраже­ ниями

содержит приращение постоянной составляющей AU=t низкочастотное

и так же, как и /Сд, зависит от амплитуды входного напряжения, сопро­ тивления нагрузки и формы первичной характеристики нелинейного элемента.

Существенным недостатком квадратичного детектора является высо­

При выводе соотношений предполагалось, что величина емкости нагрузки детектора выбрана из условия

1/соС « R « 1/QC.

8.6. Детектирование сильного немодулированного сигнала на ламповом диоде

В современных приемниках, обеспечивающих достаточно большое усиление до входа детектора, как правило, используется режим детек­ тирования сильных сигналов. Для такого режима характерна работа

285