Материал: Радиоприемные устройства учебник.

Задача воздействия двух сигналов на линейный детектор содержит ряд других вариантов. В частности, полученные результаты можно распространить на случай воздействия двух AM колебаний, огибающие которых изменяются по гармоническому закону:

разностной частоте Лео, а указанные частоты модуляции соизмеримы, т. е. £Д Q2 ^ Лео.

Можно показать [2], что в этом случае подавление слабого высоко­ частотного колебания сильным колебанием будет характеризоваться

показывающим, что подавление слабого колебания по сравнению с оп­ ределяемым по (8.101) уменьшается вдвое.

Исследования показывают, что при сильной инерционности детек­ тора на разностной частоте Дсо (Лео > Q1( Лео > Q2) подавление слабо­ го колебания сильным будет отсутствовать.

8.10. Синхронный детектор

До сих пор рассматривалось детектирование переменных напряже­ ний в нелинейных системах. Синхронный детектор представляет со­ бой линейную систему с периодически изменяющимися параметрами. В этом принципиально новом типе детектора отсутствует подавление

от случая, рассмотренного в § 8.9, частоты гетеродинного и принимае­ мого колебаний равны (сос = сог). Поэтому синхронный детектор пред­ ставляет собой, по-существу, некоторый преобразователь частоты с раз­ ностной частотой выходного напряжения, равной нулю (/пр = | / с —

— Д, | = 0). В качестве примера рассмотрим синхронный детектор на пентоде (рис. 8.26). В нем под действием большого гетеродинного на­ пряжения крутизна пентода периодически изменяется с частотой вы­ сокочастотного напряжения; одновременно на управляющую сетку воздействует принимаемый слабый сигнал, который не влияет практи­ чески на изменение крутизны пентода (Ur > U0).

Крутизну ламповой характеристики, как периодическую функцию времени, разложим в ряд Фурье

313

Тогда переменную составляющую выходного тока можно представить в виде

В выражениях (8.109), (8.110) принято озс = озг и для удобства учтена только фаза принимаемого сигнала фс, а фаза напряжения гетеродина принята равной нулю (фг = 0),

L ---J

5

Рис. 8.26

В отличие от нагрузки обычного преобразователя частоты нагруз­ кой синхронного детектора является пассивная ЯС-цепь. Заметное напряжение на выходе детектора будет создаваться составляющей тока

где Sx — амплитуда 1-й гармоники крутизны ламповой характеристи­

ки.

Как и прежде, полезным напряжением на выходе детектора является AL/вых (0 — (/), представляющее собой отклонение от среднего значения постоянного напряжения (У=0 и соответствующее средней амплитуде принимаемого сигнала U0, т. е.

Таким образом, напряжение на выходе синхронного детектора ли­ нейно зависит от амплитуды принимаемого сигнала, причем наиболь­ шее значение выходного низкочастотного сигнала обеспечивается толь­ ко при равенстве фаз гетеродинного и принимаемого колебаний, т. е. при фс =0. При начальных фазах гетеродинного напряжения фг Ф О и принимаемого сигнала фс ^ 0 необходимо обеспечение ф = |фс —

— фг | = 0. Очевидно, при несовпадении фаз двух высокочастотных напряжений напряжение низкочастотного сигнала на нагрузке детек­ тора будет уменьшаться и при значении ф — я/2 станет равным нулю. Заметим, что в общем случае при несовпадении частот бзг и <йс и началь­ ных фазах фг и фс фазовый сдвиг двух колебаний равен фх = (ort —

— озct -f фр — фо = ф0 + ф, где ф0 ■== о)ct — озс/ — разность фаз,

314

обусловленная разностью частот двух колебаний. Наличие ф0 является характерной особенностью фазовых детекторов, рассматриваемых в гл. 9.

Как видно из (8.112), для получения максимального значения на­ пряжения на выходе детектора следует обеспечить также максимальное значение амплитуды 1-й гармоники крутизны Sx. Это значение 5 Х=* = 51макс получается, как известно, при угле отсечки анодного тока,

равном 0 = 120°.

В соответствии с определением (8.9) коэффициент передачи синхрон­

и получается наибольшим при условии фс = 0, а максимальное его

Следовательно, эффективность детектирования в синхронном детек­ торе определяется фазой высокочастотного заполнения принимаемого сигнала. При одновременном воздействии на синхронный детектор двух сигналов, например полезного сигнала в смеси с напряжением шума, причем при отношении сигнал/шум, меньшем единицы, можно выде­ лить полезный сигнал при ослаблении сильной помехи. Для этого час­ тота и фаза сигнала и гетеродинного напряжения должны быть равны, т. е. принимаемый сигнал должен быть синхронным, когерентным с сильным гетеродинным сигналом (юс = юг, фс = фг). В этом случае будет отсутствовать подавление слабого сигнала сильной помехой. По существу, из-за сильного гетеродинного сигнала улучшается отно­ шение сигнал/помеха и на входе детектора оно как бы становится боль­ ше единицы.

Параметры нагрузки детектора, образующей фильтр низких час­ тот, выбирают, как и в случае обычного нелинейного детектора модули­ рованного высокочастотного напряжения, из условий безынерцион­ ное™ детектора и допустимых частотных искажений и фильтрации вы­ сокочастотных составляющих выходного тока или напряжения. На рис. 8.26, б изображена одна из возможных схем приемника с синх­ ронным детектором. Во вспомогательной цепи этой схемы узкополос­ ный резонансный фильтр настроен на несущую частоту / пр, напряжение с выхода которого после усиления в УПЧ поступает на синхронный детектор одновременно с принимаемым сигналом, снимаемым с выхода последнего каскада основного УПЧ. Трудность обеспечения равенства фаз гетеродинного и принимаемого сигналов препятствует широкому применению синхронных детекторов в схемах приемников.

8.11. Особенности детектирования импульсных сигналов

При детектировании периодической последовательности радио­ импульсов рассматривают задачи импульсного и пикового детектиро­ вания. Импульсное детектирование, практически реализуемое в любом приемнике импульсных сигналов, заключается в превращении каждого

318

радиоимпульса в видеоимпульс; при этом нередко требуется, чтобы напряжение каждого видеоимпульса по форме мало отличалось от огибающей соответствующего радиоимпульса. При пиковом детекти­ ровании необходимо получить огибающую всей последовательности радиоимпульсов, которая может быть амплитудно-модулированной (рис, 8.27). Такое детектирование встречается в радиолокационных приемниках с коническим сканированием, в устройствах автоматичес­ кого управления и регулирования, а также в электроизмерительной технике; на выходе пикового детектора выделяется напряжение, про­ порциональное пиковому значению входных импульсов С/„ик.

Напряжение на Выходе детектора радиоимпульсов

Напряжение на выходе пикового дет ект ора

Л8ых ^

t

Рис. 8.27

Рассмотрим детектирование радиоимпульсов, осуществляемое практически в любом приемнике импульсных сигналов и представляю­ щее с этой точки зрения наибольший интерес.

Периодическую последовательность радиоимпульсов будем харак­

(рис. 8.27). В детекторе радиоимпульсов отдельные импульсы не на­ кладываются друг на друга и поэтому детектирование каждого радио­ импульса можно рассматривать независимо. Основная задача детекти­ рования радиоимпульса с некоторой огибающей U (t) заключается в обеспечении минимальных искажений, вызванных переходными про­ цессами в детекторе. Обычно они характеризуются временем установ­ ления переднего фронта ty и временем спада заднего фронта импульса tCu, причем эти времена неодинаковы. Амплитуда импульса спадает до нуля и для воспроизведения заднего фронта импульса требуется, чтобы выпрямленное напряжение на нагрузке детектора спадало быстро, что соответствует условию U_, (t) ^ U (t). Однако детектор может воспро-

316

изводить задний фронт импульса без существенных искажений только при весьма малых значениях постоянной времени нагрузки детектора (т = RC, причем / ? > / ? ; , где R t — внутреннее сопротивление детек­ тора).

Анализ переходных процессов проводят в системе усилитель—де­ тектор, поскольку существует бзаимное влияние процессов установле­ ния напряжений на входе и выходе детектора (рис. 8.28). Действитель­

широкополосен и не вызывает искажений формы импульса. В действительности кас­ кад УПЧ или усилитель в целом вносит

Время установления выпрямленного напряжения (/) на нагруз­ ке детектора определяется скоростью заряда емкости С нагрузки и за­ нимает несколько периодов высокой частоты импульсного сигнала t y « « (2 -г 3) Т0 (рис. 8.29, б). При амплитуде сигнала, обеспечивающей режим линейного детектирования, начальный угол отсечки равен 0 = = 90° и с ростом напряжения на выходе детектора уменьшается; уста­ новившееся значение угла отсечки определяется из известного соотно­ шения