Материал: Радиоприемные устройства учебник.

Изменение угла отсечки меняет входное сопротивление детектора от Rbxo — 2Rt при © = 90° до /?вху при 0 = ©у (рис. 8.29, в). Следова­ тельно, контур первоначально шунтируется малым входным сопротив­ лением. При низком эквивалентном сопротивлении R d —R KR B«Л/?* 4- + Явхо) и широкой полосе пропускания контура скорость установле­ ния колебаний на контуре наибольшая, а амплитуда, к которой стре­ мится установиться колебание, наименьшая. С увеличением входного сопротивления (увеличение R B) будет увеличиваться амплитуда, соответствующая установливающемуся значению, и одновременно с этим будет уменьшаться скорость установления напряжения вследст­ вие сужения полосы пропускания контура. Степень взаимодействия процессов установления колебаний на контуре UK(() и на нагрузке детектора U^(t) в общем случае определяется параметрами контура усилителя и нагрузки детектора.

После прекращения действия импульса напряжение на входе де­ тектора исчезает мгновенно. Диод запирается и ток через него не про­ текает. Емкость С разряжается через сопротивление нагрузки детек­ тора по экспоненциальному закону. Форма напряжения видеоимпульса на выходе детектора изображена на рис. 8.29, г. За длительность уста­ новления импульса (у принимают интервал, в течение которого выход­ ное напряжение достигает 90% своего установившегося значения; за длительность спада импульса (сп — интервал, в течение которого вы­ ходное напряжение спадает до 10% от установившегося значения.

В ряде работ приведен детальный теоретический анализ системы усилитель— детектор [1, 4]. В них получены выражения для ty и tca импульсов; в частности, согласно [1] эти величины можно опреде­ лить как

cos ev

L = 5C(RK+ 2Rt)

где R к, #вху> cos ©у — резонансное сопротивление контура, входное сопротивление и коэффициент передачи детектора в установившемся режиме соответственно.

Наиболее просто решается вопрос об искажениях спада импульса. Спад импульса представляет собой экспоненциальную кривую, из­ меняющуюся с постоянной времени цепи нагрузки детектора RC, что вытекает из закона убывания выходного напряжения после окончания действия радиоимпульса на входе детектора:

Очевидно, для воспроизведения формы импульса с наименьшими искажениями следует уменьшать постоянную времени нагрузки, что связано, в свою очередь, со снижением коэффициента передачи и вход­ ного сопротивления детектора. Обычно величину R определяют с по­ мощью выражения

318

где Смив — минимальная емкость нагрузки с учетом входной емкости видеоусилителя и монтажной емкости, причем

полностью разрядиться за время, соизмеримое с периодом высокочас­ тотного напряжения. Поэтому для предотвращения резкого уменьше­ ния коэффициента передачи детектора следует обеспечить выполнение условия RC ^ (1 2)Т0.

Что касается искажений фронта импульса, зависящих от парамет­

показывающее, что сопротивление контура может оказывать основное влияние на величину времени установления.

При весьма малой величине сопротивления R , когда выполняется условие SR ^ 1, величина времени установления примерно равна

т. е. в этом случае /у « /сп.

Список литературы

1.Г у т к и н Л. С. Преобразование сверхвысоких частот и детектирование. М., Госэнергоиздат, 1953.

3.О с и п о в Е. Е. О применении формулы Тейлора для анализа детекторов малых сигналов на туннельных и обращенных диодах. — «Радиотехника», 1969, т. 24, № 9.

4.Г у т к и н Л. С., Ч е и ц о в а О. С. Переходные процессы в системе: усили­ тель высокой частоты — детектор. — «Радиотехника», 1958, № 11.

9. Частотные и фазовые детекторы

9.1. Общие сведения о частотных детекторах

Частотные детекторы, применяемые в радиоприемниках, выполняют обычно одну из следующих двух функций: 1) преобразование частотномодулированного сигнала в напряжение, которое изменяется во вре­ мени в соответствии с законом изменения частоты входного сигнала и 2) преобразование отклонения несущей частоты сигнала от ее номи­ нального значения в постоянное напряжение, величина и знак которо-

810

го характеризуют величину и знак этого отклонения. Первая функция характерна для частотных детекторов — демодуляторов, входящих в состав приемников частотно-модулированных колебаний. Вторая функция необходима для выработки сигнала ошибки слежения в систе­ мах автоматической подстройки частоты (АПЧ). В этом случае частот­ ный детектор используется в качестве частотного дискриминатора системы АПЧ.

Важнейшей характеристикой частотного детектора является его де­ текторная характеристика (рис. 9.1). Она представляет собой зависи­ мость постоянного напряжения на выходе детектора от отклонения час­ тоты со входного сигнала от ее номинального значения со0 при неиз­ менной амплитуде сигнала. Это номи­ нальное значение, как правило, равно номинальной промежуточной частоте приемника. Частота со0, при которой выходное напряжение частотного де­ тектора обращается в нуль, называет­

ся переходной частотой.

В качестве рабочего участка детек­ торной характеристики выбирается ее прямолинейная часть, лежащая между

обеими экстремальными точками (горбами). Располагая детекторной характеристикой, можно определить два параметра частотного детек­ тора: крутизну S 4J1 детекторной характеристики и ее раствор /7Д.

Участок, лежащий между точками А и В (рис. 9.1), в общем случае не является прямолинейным. Поэтому для определенности крутизну вычисляют в точке, совпадающей с началом координат, т. е.

Четкое определение раствора Пп возможно лишь в том случае, если задано допустимое отклонение рабочего участка АВ детекторной ха­ рактеристики от прямой линии. При детектировании частотно-модули­ рованных колебаний величина этого отклонения определяет интен­ сивность нелинейных искажений, вносимых частотным детектором. В соответствии с этим под раствором частотного детектора, строго го­ воря, следует понимать область частотных отклонений, в пределах ко­ торой отклонение детекторной характеристики от прямой не превышает заданной величины. При ориентировочных оценках возможностей частотного детектора можно считать раствором интервал частот, лежа­ щий между горбами его детекторной характеристики.

Требования, предъявляемые к параметрам 5 ЧД, /7Ди со0, могут быть в общих чертах сформулированы следующим образом: для данных Яд и со0 крутизна 5 ЧД должна быть возможно большей; раствор /7Ддолжен соответствовать тому диапазону частотных отклонений Асо, которые возможны в условиях эксплуатации приемника; переходная частота со0 должна быть достаточно стабильной.

В принципиальном отношении требования, предъявляемые частот­ ному демодулятору, отличаются от требований к частотному дискрими-

натору. Это отличие связано с формой входных сигналов: демодулятор должен реагировать на сигнал сложной формы, а дискриминатор должен вырабатывать реакцию на синусоиду при отклонениях ее час­ тоты от номинальной.

В зависимости от назначения частотного детектора роль перечислен­ ных параметров различна. Например, при детектировании частотномодулированных колебаний необходимо, чтобы частотный детектор не вносил искажений в передаваемое сообщение. Для этого требуется высокая линейность детекторной характеристики при довольно боль­ шом растворе /7д, а также линейная и безынерционная передача всех компонентов спектра полезного сообщения. В этом случае требования к крутизне S 4R и стабильности переходной частоты со0 ослаблены. Про­ игрыш в крутизне легко компенсируется увеличением коэффициента усиления УНЧ, расположенного за частотным детектором. Нестабиль­ ность переходной частоты со0 приводит к появлению на выходе детекто­ ра постоянной составляющей, которая отфильтровывается дальней­ шими каскадами приемника. Применение частотного детектора в ка­ честве дискриминатора системы АПЧ сопряжено с необходимостью обеспечивать высокую стабильность переходной частоты ю0, возможно большую крутизну 5 ЧД и отсутствие пульсаций в выходном напряже­ нии. Отклонение со0 от заданного значения вызывает систематическую ошибку измерения частоты принимаемого сигнала. При малой крутиз­ не 5 ЧД частотного дискриминатора ухудшается качество работы систе­ мы АПЧ. Во избежание этого вслед за детектором можно включить уси­ литель постоянного тока (УПТ). Однако это усложняет систему АПЧ в целом.

Как будет показано далее, крутизна детекторной характеристики для большинства схем детекторов зависит от амплитуды входного сиг­ нала. Такая зависимость приводит к тому, что частотный детектор реа­ гирует не только на изменение частоты, но и на паразитную амплитуд­ ную модуляцию сигнала. Тем самым частотный детектор вносит иска­ жения в передаваемоесообщение при демодуляции сигнала, при исполь­ зовании его в качестве дискриминатора изменяет характеристики си­ стемы АПЧ. Для устранения чувствительности к амплитудной модуля­ ции прибегают к одной из следующих двух мер: 1) снимают ампли­ тудную модуляцию сигнала, вводя в схему приемника амплитудный ограничитель, предшествующий частотному детектору, или 2) применя­ ют специальные схемы частотных детекторов, малочувствительных

камплитудной модуляции сигнала.

9.2.Частотные детекторы

Внастоящее время известны способы непосредственной демодуля­ ции частотно-модулированных (ЧМ) колебаний [1] и способы, осуществ­ ляющие преобразование ЧМ сигнала в сигнал с иным видом модуля­ ции с последующим детектированием его. Вторичным видом модуля­ ции является амплитудная, фазовая или временно-импульсная моду­ ляция. Среди указанных наибольшее распространение получил способ