Материал: Радиоприемные устройства учебник.

11.7. Совместное действие шума и модулированного сигнала на линейный детектор

В отличие от случая, рассмотренного в § 11.6, будем считать, что на входе линейного детектора действуют прошедшие через ВЧ тракт шум и сигнал, модулированный по гармоническому закону. Интенсивность шума будем, как всегда, характеризовать эффективным напряжени­ ем U m, сигнал опишем выражением

где т — коэффициент модуляции; И — частота модуляции; со0 — часто­ та несущей, совпадающей с центральной частотой ВЧ тракта.

Предварительно мешающее действие шума при детектировании сиг" нала можно оценить на основе предыдущих рассмотрений. Установле" по, что при линейном детектировании сигнала начальный участок детек" торной характеристики из-за наличия шума становится‘квадратичным (см. рис. 11.26). Следовательно, работа па этом участке будет' со­ провождаться нелинейными искажениями сигнала и уменьшением амплитуды U q. Последнее обстоятельство, которое можно характе­ ризовать как подавление сигнала шумом, имеет большое значение при оценке прохождения через детектор модулированного сигнала и шума. Нелинейные искажения, обусловленные нелинейностью детекторной характеристики, обычно не учитываются, так как низкочастотные флюк­ туации шума на выходе детектора в несоизмеримо .большей степени искажают форму демодулированного напряжения сигнала, чем выс­ шие гармоники частоты Q.

Задача, поставленная перед нами, заключается в расчете амплитуды U q сигнала и эффективного напряжения er)(i,(!, флюктуаций па выходе детектора. Переходя к выводу количественных соотношений, необ­ ходимо отметить, что решение задачи в общем виде требует допол­ нительного анализа для определения автокорреляционной функции флюктуаций огибающей на входе детектора. Действительно, если за время корреляции квазигармонического шума амплитуда сигнала за счет модуляции заметно изменяет свое значение, то статистические свя­ зи в результирующем колебании приобретают качественно новые свой­ ства. Поскольку эти свойства зависят от характера изменения ампли­ туды сигнала, то можно утверждать, что автокорреляционные функции как результирующего колебания, так и его огибающей будут изменять­ ся во времени в соответствии с законом модуляции.

Решение поставленной задачи можно существенно упростить, если считать, что период модулирующей функции заметно превосходит время корреляции т„ 1/Пш квазигармонического шума на входе

детектора. Мы рассмотрим именно этот случай. Ограничение, введен­ ное в условие задачи, запишем так:

Теперь полезный эффект детектирования и интенсивность флюк­ туаций можно определить с помощью (11.94) и (11.93), если рассмат­

ривать и еЭфф как медленно меняющиеся функции времени. Вы­ ражение для выходного напряжения сигнала в соответствии с (11.94) примет вид

Амплитуду U q сигнала на выходе детектора найдем, представив (11.107) рядом Фурье и выделив из него модуль комплексной ампли­ туды 1-й гармоники частоты П:

+ 77 2

Здесь Т = 2л/й — период модулирующей функции.

Для облегчения вычислительных процедур, связанных с интегри­ рованием (11.109), целесообразно функцию М (а) аппроксимировать

Выполнив интегрирование по (11.109), запишем выражение для ам­

где 1г — символ функции Бесселя от мнимого аргумента первого по­ рядка.

С помощью (11.112) составим выражение для коэффициента передачи линейного детектора при одновременном действии на его входе моду­ лированного сигнала и шума:

Напомним, что величина Ад определяет коэффициент передачи линей­ ного детектора в отсутствие шума.

420

характеризует подавление модулированного сигнала шумом. Графики зависимостей ft = ift(a), построенные для различных значений т, по­ казаны на рис. 11.28. Из графиков видно, что подавление сигнала шу­ мом несколько увеличивается с ростом коэффициента модуляции т. Это объясняется тем, что при увеличении т захватывается начальный

в выходном напряжении детектора.

Аналогичным образом вычислим интенсивность флюктуаций на выходе детектора при действии на его входе шума и модулированного сигнала. Используя (11.93), записываем

линейного детектора при действии на его входе шума и модулирован­

ного сигнала.

Поскольку эффективное напряжение флюктуаций является функ­ цией времени, то интенсивность флюктуаций можно определить как

среднее значение е2(0 за период Т модулирующей функции:

421

Подставив (11.117) в (11.118), после вычис­ лений получим

ЕьФФ~\ A K W { n [ \ — 0 ,9 с -от I 0(qctm) +

интенсивность флюктуации слабо зависит от коэффициента модуляции.

Выражение (11.119) учитывает интенсивность флюктуаций в широ­ кой полосе пропускания, не ограничивающей их спектральную плот­ ность. Мешающее действие флюктуаций можно ослабить с помощью частотной фильтрации сигнала в последующих каскадах низкочастот­ ного тракта (см. § 11.8).

11.8.Прохождение сигнала и шума через усилитель

,низкой частоты AM радиоприемника

Характеристики УНЧ (или видеоусилителя), на вход которого по­ ступают сигнал и шум после детектирования, определяются назна­ чением радиоприемного устройства и могут отличаться в весьма ши­ роких пределах. Часто, особенно в импульсных приемниках, в состав низкочастотного тракта специально вводят нелинейные каскады —ог­ раничители. Их роль в прохождении шума через низкочастотный тракт приемника мы оценим позже. В анализе, который проводится здесь, УНЧ рассматривается как линейное устройство. Нас будет интересо­ вать соотношение между полосами пропускания ВЧ тракта и УНЧ. Это соотношение может быть самым разнообразным, и в связи с этим обстоятельством мы рассмотрим три характерных случая.

1. Полоса пропускания УНЧ равна или несколько превосходит поло­ су пропускания ВЧ тракта (Пунч 7> ГТт.,,). Известно, что ширина спек­ тра ^смодулированного AM сигнала в два раза меньше ширины спект­

ра сигнала на выходе ВЧ тракта, поэтому с точки зрения неискажен­ ного воспроизведения модулирующей функции на выходе УНЧ такая величина Лунч может оказаться избыточно большой. Тем не менее на практике выбор соотношения Пумч^ П пч часто оказывается целесо­ образным. В качестве примера укажем па соображения, которыми обычно руководствуются при распределении времени установления в отдельных блоках импульсного приемника. Для того чтобы обеспе­ чить большой коэффициент усиления ВЧ тракта, полосу пропускания УНЧ выбирают возможно меньшей, сосредоточивая все искажения, связанные с установлением переднего фронта импульса сигнала, по существу, именно в УПЧ. Дополнительные искажения переднего фронта импульса, возникающие при усилении сигнала после его детектирова­ ния, можно сделать пренебрежимо малыми за счет расширения полосы пропускания видеоусилителя. Зго сравнительно просто обеспечить,

422