Радиоприемные устройства
Часть 6. Детекторы сигналов
КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕТЕКТОРОВ СИГНАЛОВ
АМ ДЕТЕКТОРЫ
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДИОДНОГО ДЕТЕКТОРА
ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ДЕТЕКТОРА
ВНУТРЕННИЕ И ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ
РЕЖИМ СЛАБОГО СИГНАЛА
ВНУТРЕННИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СЛАБОГО СИГНАЛА
ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СЛАБОГО СИГНАЛА
ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СЛАБОГО СИГНАЛА
ДЕТЕКТОРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА В РЕЖИМЕ СЛАБОГО СИГНАЛА
РЕЖИМ СИЛЬНОГО СИГНАЛА
ВНУТРЕННИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СИЛЬНОГО СИГНАЛА
ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СИЛЬНОГО СИГНАЛА
ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СИЛЬНОГО СИГНАЛА
ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СИЛЬНОГО СИГНАЛА
НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ
НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ
НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ
НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ
НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ
ДЕТЕКТОР С РАЗДЕЛЁННОЙ НАГРУЗКОЙ
ДВУХТАКТНЫЙ ДИОДНЫЙ ДЕТЕКТОР
ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ДИОДНЫЙ ДЕТЕКТОР
ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ДИОДНЫЙ ДЕТЕКТОР
ДЕТЕКТОР С ОПЕРАЦИОННЫМ УСИЛИТЕЛЕМ
ТРАНЗИСТОРНЫЕ АМ ДЕТЕКТОРЫ
ТРАНЗИСТОРНЫЕ АМ ДЕТЕКТОРЫ
ТРАНЗИСТОРНЫЕ АМ ДЕТЕКТОРЫ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ
СИНХРОННЫЙ АМ ДЕТЕКТОР
ФОРМИРОВАНИЕ ОПОРНОГО КОЛЕБАНИЯ
ФОРМИРОВАНИЕ ОПОРНОГО КОЛЕБАНИЯ
ОСОБЕННОСТИ СИНХРОННОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ
ФАЗОВАЯ СЕЛЕКТИВНОСТЬ СИНХРОННОГО ДЕТЕКТОРА
УСЛОВИЕ ОТСУТСТВИЯ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА
СИНХРОННЫЙ ДЕТЕКТОР НА ОСНОВЕ ПЕРЕМНОЖИТЕЛЯ СИГНАЛОВ
ШУМОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИНХРОННОГО ДЕТЕКТОРА
ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ
ФАЗОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ
ДЕТЕКТОРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФД
РЕЖИМЫ РАБОТЫ ФАЗОВОГО ДЕТЕКТОРА
ФД НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО КАСКАДА
ФД НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО КАСКАДА
КЛЮЧЕВОЙ ФД
ДЕТЕКТОРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛЮЧЕВОГО ФД
ДИОДНЫЕ ФАЗОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ФМ - АМ
ДИОДНЫЕ ФАЗОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ФМ - АМ
Анимация
ЛИНЕЙНОСТЬ ДЕТЕКТОРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ В ФД
КОЛЬЦЕВОЙ ФД
НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ В КОЛЬЦЕВОМ ФД
ЧАСТОТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ
ЧАСТОТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ
ЧАСТОТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ
ОДНОТАКТНЫЙ ЧД С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧМ-АМ
ДВУХТАКТНЫЙ ЧД С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧМ-АМ
ДИСКРИМИНАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ЧД С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧМ-ФМ
ОДНОТАКТНЫЙ ЧД С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧМ-ФМ
ДВУХТАКТНЫЙ ЧД С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧМ-ФМ
ФОРМИРОВАНИЕ ДИСКРИМИНАЦИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ДРОБНЫЙ ДЕТЕКТОР
КВАДРАТУРНЫЙ ЧД
ЧД С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧМ-ИМ
ЧД НА ОСНОВЕ ПЕТЛИ ФАПЧ
ДЕТЕКТОР СИГНАЛОВ С УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
ДЕТЕКТОР СИГНАЛОВ С УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
5.69M
Category: electronicselectronics

Радиоприемные устройства

1. Радиоприемные устройства

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И
РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНИКИ И
ЭЛЕКТРОНИКИ
КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННЫХ
РАДИОТЕХНОЛОГИЙ
Радиоприемные устройства
Слайд-шоу для цикла лекций по дисциплинам МиУПиОС и РПрУ
Доцент кафедры ИРТ , к.т.н.
КУРОЧКИН АЛЕКСАНДР ЕВДОКИМОВИЧ
[email protected]

2. Часть 6. Детекторы сигналов

3. КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕТЕКТОРОВ СИГНАЛОВ

19
КЛАССИФИКАЦИЯ ДЕТЕКТОРОВ СИГНАЛОВ
По виду модуляции:
1. Амплитудные
2. Частотные
3. Фазовые
По типу преобразующего элемента:
- диодные,
- ламповые
- транзисторные.
Основные параметры:
Крутизна детекторной характеристики
КД
U вых
U вх
U вых
Sчд
f
Коэффициент фильтрации
U
Кф вх
Uf
U вых
Sфд

4. АМ ДЕТЕКТОРЫ

f
Gc
F
1. Квадратичный (режим слабого сигнала)
2. Линейный (режим сильного сигнала)
Последовательный детектор
Параллельный детектор

VD
fc
Uвх


fc
VD

5. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДИОДНОГО ДЕТЕКТОРА


U
Uвых

t
UД(t)
Uвх
зар Ri Cн
t
разр Rн Cн
разр зар
Rн Ri

6. ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА ДЕТЕКТОРА

Ic
I1
I2
1
2
Yc U1
I1 f (U1 ,U 2 )
I 2 (U1 ,U 2 )

1
U2

2
уравнение колебательных характеристик
уравнение характеристик выпрямления
I1
I1
dI1
dU1
dU 2
U1
U2
I 2
I 2
dI 2
dU1
dU 2
U1
U2
dI1 Y11d dU1 Y12 d dU 2
dI 2 Y21d dU1 Y22 d dU 2

7. ВНУТРЕННИЕ И ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ

Входная проводимость
y11d +yc
y22d +yн
y21d
U1
U2
y12d
Y12 d Y21d
Yвхд Y11d
(Y22 d Yн )
Выходная проводимость
Y12 d Y21d
Yвыхд Y22 d
(Y11d Yс )
Внутренний коэффициент усиления
U2
/(y
+y
)
21d
22d
н
Y21d
d
Y21d Rid
Y22 d
y12d /(y11d +yc)
Коэффициент передачи
U1 y
Y21d

(Y22 d Yн )

8. РЕЖИМ СЛАБОГО СИГНАЛА


I д f (U ) f (U А U )
U U 2 U1 sin( t )

f (U А ) U 2
I д I1 I 2 f (U А ) f (U А ) U
2!
S А
I А S А (U 2 U1 sin( t )) (U 22 2U1U 2 sin( t )
2
U12 sin 2 ( t ))
I1 ( S А S А U 2 )U1 sin( t )
А


t
2
S А
U
I 2 I А S АU 2 (U 22 1 )
2
2

9. ВНУТРЕННИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СЛАБОГО СИГНАЛА

I1
Y11d
S А S А U 2
U1
I1
Y12 d
S А U1
U2
I 2 1
Y21d
S А U1
U1 2
I 2
Y22 d
S А S А U 2
U2

Расчёт параметров
I o T
di
диода:

e
dU А
U
i I o (e
T
1)
Внутренний
коэффициент
усиления очень
мал!!!
д
S А
T

I o T
dS А
2e
dU А T
U1
U1
U2
2 Т (1 ) 2 Т
Т
При величине внутреннего коэффициента
усиления 0,5 граница слабого сигнала равна: U m.гр Т

10. ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СЛАБОГО СИГНАЛА

Коэффициент передачи
Y21d
Y21d Y22d

Kд =
=
=μ д
(Y22d +Yн ) Y22d Y22d +Yн
R id +R н
Входное сопротивление
U1
R вх = =
I1 1-
1/(y11d +y г )
y 22d +y н
=
y12d y 21d
y11d y 22d +y11d y н -y12d y 21d
(y11d +yг )(y 22d +y н )
SА +Yн
SА +Yн
1
R вх =
= 2
1 2
S
+S
Y
S
2
А
А
н
А
SА +SА Yн - SА U1
2

11. ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СЛАБОГО СИГНАЛА

Коэффициент гармоник
1+cos(2 t)
U =U [1+mcos( t)] =U [1+2mcos( t)+m
]
2
2
m
U 2
m
2
Кг =
=
=
U 2m 4
2
1
2
m1
2
2
m1
2
Коэффициент фильтрации
U1 S А
1
U mвых I mвых
Сн Сн
U1
Сн
kф =
=
= Сн R id
U mвых

Rid
U1


12. ДЕТЕКТОРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА В РЕЖИМЕ СЛАБОГО СИГНАЛА

Id
I d I 2 I 2 I А f (U1 )
S А U12
I d S АU 2
4
U1
U 2 I d Rн
S А U12
Id
4(1 S А Rн )
t
Режим слабого сигнала часто называют
режимом квадратичного детектирования

13. РЕЖИМ СИЛЬНОГО СИГНАЛА

20
РЕЖИМ СИЛЬНОГО СИГНАЛА
i

iд SU д
U2

U вх U1 cos( 1t )
t=0
t1
Um
t
I2
Uвх(t)

U д U вх U 2
U д U1 cos( 1t ) U 2
U д =U1cos -U 2 =0
U2
cos
U1
t
i(t ) S (U вх U1 cos ) SU1[cos( 1t ) cos ]

14. ВНУТРЕННИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СИЛЬНОГО СИГНАЛА

I
i (t ) o I1 cos( 1t ) ... I k cos(k 1t )
2
I1
2
S[U1 cos( 1t ) U 2 ]cos( 1t )d ( 1t )
0
2
S[U1
0
2
Ik
2
i (t ) cos(k t )d (k t )
1
0
2
S
[
U
cos
( 1t ) U 2 cos( 1t )]d ( 1t )
1
0
1 cos(2 1t )
SU1
2 SU 2
1
U 2 cos( 1t )]d ( 1t )
[ sin(2 )]
sin
2
2
I
SU1
SU 2
1
I 2 o S[U1 cos( 1t ) U 2 ]d ( 1t )
sin
2 0
Y11d
I1 S
1
[ sin(2 )]
U1
2
Y21d
I 2 S
sin
U1
1
I 2
S
Y22 d
U2
I1 2S
sin
Y
sin
d
12 d
U2

15. ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СИЛЬНОГО СИГНАЛА

I 2 Rн
SU1 Rн
sin
SU 2 Rн
или
SU 2 Rн
SU 2 Rн
U2
sin
cos

S (tg )
Коэффициент передачи
sin

sin
S (tg )
K д d
cos
R i Rн
tg
S S (tg )
0
Kд 1

16. ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СИЛЬНОГО СИГНАЛА

20
ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СИЛЬНОГО СИГНАЛА
Определение входного сопротивления последовательной схемы,
энергетический подход
U вх2
U m2
Pвх
Rвх 2 Rвх
U н2


Um
U вх
2
Uн Um
Если
U m2
U н2
2 Rвх Rн
или
2 Rвх Rн
то
Pн Pвх

т.е. Rвх
2

17. ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СИЛЬНОГО СИГНАЛА

20
ВНЕШНИЕ ПАРАМЕТРЫ В РЕЖИМЕ СИЛЬНОГО
СИГНАЛА
Входное сопротивление последовательной схемы
y22 d yн

1
Rвх
y11d ( y22 d yн ) y12 d y21d
2 yн
2
Входное сопротивление параллельной схемы

R
н
Rвх Rн

2
Rвх пар
Rвх Rн Rн R
3
н
2
Коэффициент фильтрации


U1
U1
U mвых I1
2 2
2
2
2
1 н Rвх 1 Rн Cн Rвх Cн
U1

Rвх Cн fRнCн f н
U mвых

18. НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ

21
НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ
Нелинейность детекторной характеристики
Кd
1
dI 2 Y21d dU1 Y22 d dU 2
dU 2 dI2 R н
Y21d
U1
mU1
I2
Kd
Y22d g н R н

U1
С ростом U1 коэффициент передачи стремится к единице!!!

19. НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ

21
НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ
Программа
Id
Нелинейность детекторной характеристики
Переходная
область
Rн1
Rн2> Rн1 Rн1
Uн =Id Rн
идеальная
Rн2> Rн1
Квадратичный
участок
Линейный
участок
С ростом U1 или Rн влияние
члена под знаком логарифма
уменьшается!!! Происходит
линеаризация детекторной
характеристики.
U1
U1
U1 -U д =Uн
Io +I 2
U1 Т ln(
) = I2 R н

20. НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ

21
НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ
1. Нелинейность детекторной характеристики
Id
Переходная
область
Rн1
Область
нелинейных
искажений

Rн2> Rн1
Квадратичный
участок


Линейный
участок
UД(t)
U1
U mo (1 m) U и 0,1 0,3 В
Программа
t
Umo(1+m)
Umo(1-m)

21. НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ

2. Инерционность нагрузки
t=0
1
U
t
Нелинейные
искажения
U U m e н
U
U m U mc [1 m cos( t )]
t
dU m
dU
dt
dt
Uвх
t
dU
1
U m e н
dt
н
cos m
1
н
mмакс sin
1 mмакс cos
m 1 m2
н
1 m2
1
Программа
dU m
m U mс sin( t )
dt
U mc U m /(1 m cos )
mмакс
1
1 (2 FRнCн ) 2

22. НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ

3. Различие нагрузки по постоянному и переменному токам
1
I2
U2

+ -
I2
3
m)
1
(1+
А
fc
Uвх




Rвх
Um
o (1
U
-m
)
1
U2

mo
I2
VD
2
Rвх Rн
U ср U mс

U (t)
Rвх Rн
U cp Rн

U mc (1 mмакс )
Rвх Rн
4
Нелинейные
искажения
Программа
U2
Д
Отсечка
тока
Rн mмакс
Rвх
1 mмакс
U2
t
R
mмакс

23. ДЕТЕКТОР С РАЗДЕЛЁННОЙ НАГРУЗКОЙ

С выхода УПЧ
СК
LK
Программа
Lсв
VD
R1
Rн=R1+R2 СР
С1
С2
Сн=С1+С2
R2
Rвх ТНЧ
1. Из-за шунтирования только части нагрузки детектора различие
R 2по
R âõ
R 2 R âõ
нагрузки
постоянному и переменному
токам может быть
R í Ωсведено
=R1 + к минимуму,
=R на-R
+
Rн нелинейных
Rн mмакс
соответствующий
источник
2
R 2 +R âõискажений практически
R 2 +R âõ устранен
2
2. Коэффициент
фильтрации
выше, так как

R нв/ч составляющей
2
Rэквивалентная
(1-mсхема
(1-m
)
представляет
собой
ФНЧ
2-го
2
макс )±детектора
макс ) +R н R
вх (1-m
макс
2
4порядка
Недостаток: пониженный
R2
К
cos
коэффициент передачи
Д
R1 R2

24. ДВУХТАКТНЫЙ ДИОДНЫЙ ДЕТЕКТОР

К УНЧ
С выхода УПЧ
СК
Lk
VD1
VD2
Uвых(t)
0


Так как частота
удваивается, то
коэффициент фильтрации
увеличивается!
t

25. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ДИОДНЫЙ ДЕТЕКТОР

Сн
U1
СК
LK
VD
Ср
Uвх
U2

U2
U нч
Сф

L св

U1
Ск
VD


Сн

26. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ ДИОДНЫЙ ДЕТЕКТОР

27. ДЕТЕКТОР С ОПЕРАЦИОННЫМ УСИЛИТЕЛЕМ

22
ДЕТЕКТОР С ОПЕРАЦИОННЫМ УСИЛИТЕЛЕМ
R2
R1

DA
Uоу
U1
VD
С выхода УПЧ
Глубокая ООС приводит к линеаризации
детекторной характеристики и
уменьшению нелинейных искажений
U д U оу U 2
К УНЧ
U2

Сн
U оу (U1 U 2 ) K
U д (U1 U 2 ) K U 2 U1K U 2 (1 К ) (U1 U 2 ) К
U m.ãð ò / K
Kд 1 R2 / R1
y21d .оу K
S sin
y22 d .î ó K
S

28. ТРАНЗИСТОРНЫЕ АМ ДЕТЕКТОРЫ

Uвх=eс-Uос
Выход
Uвх
+
ec
-
VT
+ Rос
Uос
-
K SRос
Iвых
Аналог
операционного
усилителя - каскад
со 100%-ой
последовательной
ООС по
напряжению
+Еп
-Еп

29. ТРАНЗИСТОРНЫЕ АМ ДЕТЕКТОРЫ


С выхода УПЧ
СР
СК
Rб2
VT
LK
Rб1
Сбл
СР
К УНЧ
С
R
Эмиттерный детектор

R
С выхода УПЧ
СК
LK
С
СР
К УНЧ
VT
Lсв
Rб1
Rб2
Сбл
Rос
Коллекторный
детектор

30. ТРАНЗИСТОРНЫЕ АМ ДЕТЕКТОРЫ


С выхода УПЧ
СР
Rб2

СК
VT
LK
СР
К УНЧ
Сн
Rб1
Сбл
R
Базовый детектор

R
С выхода УПЧ
СК
LK
С
СР
К УНЧ
VT
Lсв
Rн1
Rн2
Сн
Rос
Коллекторнобазовый детектор

31. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ

U m
Um2
б
+
+
-
U m
U ср
U m1 U m 2
+
U m1
Um1
Анимация
t
Площади, обозначенные знаками “+”и”-” равны,
поэтому среднее значение равно длине вектора Um1
Тб
1
Uвых.ср =
К д U mΣ dt=К д U m1
Тб 0
t

32. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ

U m
б
Um2
+
U ср
+
-
U m
+
-
Um1
Площади, обозначенные знаками “+”и”-” равны,
поэтому среднее значение равно длине вектора Um1
Анимация
t

33. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ

Т
1 б
U вых.ср
К дU m dt К дU m1
Тб 0
U m1 U m 2
U ср
U m
Um2
+
+
-
U m
+
-
U U m1
U m1
Um1
t
Площади, обозначенные знаками “+”и”-” не
равны, поэтому среднее значение в данном случае
больше длины вектора Um1
t

34. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ

U ср
U m
Um2
+
+
-
U m
+
-
U U m1
U m1
Um1
t
U m1 U m 2
Площади, обозначенные знаками “+”и”-” не
равны, поэтому среднее значение в данном случае
больше длины вектора Um1
t

35. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ

Эффект подавления слабого сигнала сильным в
безынерционном детекторе
UmΣ = U2m 1 +Um2 2 +2Um 1Um 2cos( б t)
1
1 2
1 Х 1 Х Х ...;
2
8
U 2m2
U m2
Х 2 +2
cos( б t);
U m1
U m1
4
3
2
U
U
U
2
2
m2
m2
m2
Х 4 4 3 cos( б t) 4 2 cos ( б t)
U m1
U m1
U m1
4
3
U 2m2
U
U
m2
m2
4 2 [1 sin 2 ( б t)];
<<1;
<<1
4
3
U m1
U m1
U m1

36. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ

1
1 2
1 Х 1 Х Х ...;
2
8
2
U m2 U m2
1
1 2
1 Х Х 1
+
cos( б t)
2
2
8
2U m1 U m1
1 U 2m2
2
4 2 [1 sin ( б t)]
8 U m1
2
U m2
1 U m2
1
cos( б t)+ 2 sin 2 ( б t)
U m1
2 U m1
2
U 2m2
U m2
U m2
U m2
U mΣ =U m 1 1+ 2 +2
cos( б t) U m 1[1+
cos( б t)+ 2 sin 2 (Ω б t)]
U m1
U m1
U m1
2U m1
Тб
U 2m2
1
Uвых.ср =
К д U m dt=К д U m1 (1+ 2 )
Тб 0
4U m1

37. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ

U m1 U m 2
U ср
U m
U m 2
Um2max
Um2min
+
+
-
U m
+
-
+
-
+
-
+
-
Um1
Um1
t
t
U m 2 U mo 2 [1 m2 cos( 2t )]
Площади положительных и отрицательных полуволн примерно равны в местах
расположения амплитуд со значениями Um02 (1-m2). В этих местах среднее значение
выходного напряжения равно Um1. В областях, где амплитуды равны Um02 (1+m2),
площади положительных и отрицательных полуволн не равны. Здесь среднее
значение выходного напряжения превышает значение Um1. В результате на выходе
детектора появляется составляющая с частотой модуляции Ω2.

38. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ

Если модулированы оба сигнала, то:
U m1 U mo1[1 m1 cos( 1t )] U m 2 U mo 2 [1 m2 cos( 2t )]
U 2mo2 [1+m2cos( 2 t)]2
Uвых.ср =К д U mo1[1+m1cos( 1t)]+
4U mo1[1+m1cos( 1t)]
m1 1
m2 1
На выходе детектора:
U mΩ1 =K д U m o1m1
2
mo2
m2 U
U mΩ2 =K д
2U mo1

39. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИГНАЛОВ В АМ ДЕТЕКТОРЕ

U m 1
U m 2
В
m1U mo1
m2U mo 2
Выигрыш равен:
2U mo1
B
U mo2
K U m
д mo1 2 1
m 2 U mo2
K д 2U
mo1
m1U mo1
m2U mo 2
2
2U mo1
m1
2
m 2 U mo2
m1U mo1
m2U mo 2
Вывод:
Надо увеличивать
амплитуду
несущего
колебания!!!

40. СИНХРОННЫЙ АМ ДЕТЕКТОР

С выхода УПЧ
Д
Umc
ФНЧ
К УНЧ
Umг
Цепь
синхронизации
и выделения
несущей
Усилительформирователь
или гетеродин
С выхода УПЧ
Цепь
синхронизации
и выделения
несущей
Усилительформирователь
или гетеродин
ФНЧ
К УНЧ

41. ФОРМИРОВАНИЕ ОПОРНОГО КОЛЕБАНИЯ

1. Узкополосный фильтр
С выхода УПЧ
Umc
Umг
2. Усилитель ограничитель
С выхода УПЧ
Umc
Порог
ограничения
Umг
Усилительограничитель

42. ФОРМИРОВАНИЕ ОПОРНОГО КОЛЕБАНИЯ

3. Петля ФАПЧ
С выхода УПЧ
ГУН
ФНЧ
К УНЧ

43. ОСОБЕННОСТИ СИНХРОННОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ

2
U 2m2
U m2
U m2
U m2
U mΣ =U m 1 1+ 2 +2
cos( б t) U m 1[1+
cos( б t)+ 2 sin 2 (Ω б t)]
U m1
U m1
U m1
2U m1
Um2=Umс
Um1=Umг
б г с 0
U с U mс [1 m cos t ]cos( сt о )
U г U mг cos( г t )
2
U mñ (1+mcos t)
U mñ
(1+mcos t)2
2
U m =U mã [1+
cos( î )+
sin
( î )]
2
U mã
2U mã

44. ФАЗОВАЯ СЕЛЕКТИВНОСТЬ СИНХРОННОГО ДЕТЕКТОРА

1. о 0
U mc [1+mcos( t)]
U m =U mã [1+
cos( î )]
U mã
U max =mUmc K ä cos( î )=mUmc K ä
2. о ( )
2
0
2
2
U
[1+mcos(
t)]
U m =U mã +U mc [1+mcos( t)]cos(90Î )+ mc
sin 2 (90Î )
2U mã
2
U
U
U min =mU mc [cos(90О )+ mc sin 2 (90О )]=m mc
U mг
U mг

45. УСЛОВИЕ ОТСУТСТВИЯ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА

U mco
2
cos( )
sin ( ) 0
2
U mг
2
sin ( ) 1
2
2
U mc
U mc
U mc
cos( )
sin
0
2
U mг
U mг
U mг
U mc
U mг
U mг U mc
0

46. СИНХРОННЫЙ ДЕТЕКТОР НА ОСНОВЕ ПЕРЕМНОЖИТЕЛЯ СИГНАЛОВ

U c U mc [1 m cos( t )]cos( ct c )
U г U mг cos( ct г )
U вых U mcU mг [1 m cos( t )]cos( ct c ) cos( ct г )
1
U mcU mг [1 m cos( t )][cos(2 ct c г ) cos( c г )]
2
1
U вых U mcU mг [1 m cos( t )]cos( c г )
2

47. ШУМОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИНХРОННОГО ДЕТЕКТОРА

Uш(t)
U
(t )
Uш1
Uш2
Umc
2
ш
U
2
ш1
U
2
ш2
U ш1 U ш 2
U ш 2 ВЫХ 0
U ш ВЫХ U ш1ВЫХ
С
С
2
Ш ВЫХ Ш ВХ

48. ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ

23
ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ
U (t ) U m cos[ c t (t )] U m cos[ ct mфм cos( t )]
mфм kU m
d
dt
индекс ФМ (максимальное отклонение фазы)
d
[ c t mфм cos( t )] c mфм sin( t )
dt
U (t ) U m cos[ c фм sin( t )]t
фм mфм
девиация частоты при ФМ

49. ФАЗОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ

f1
G1
fo=f1
U1
ПЭ
1
0
U2
Uo
Go
Uвых
U1 U m1 cos( 1t 1 )
U 0 U m0 cos( 0t 0 )
U 2 =U m1U m0cos( 1t+ 1 )cos( 0 t+ 0 )=
1 0
U m1U m0
=
{cos[( 1 + 0 )t+ 1 + 0 ]+cos[( 1 - 0 )t+ 1 - 0 ]}
2
U m1U m 0
U m1U m 0
U вых
cos( 1 0 )
cos
2
2

50. ДЕТЕКТОРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФД

Uвых
Линейный участок
/2
0

51. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ФАЗОВОГО ДЕТЕКТОРА

1. Различение по частоте:
1 0
U m1U m 0
U вых
cos[( 1 0 )t 1 0 ]
2
U m1U m 0
U m1U m 0
cos( t )
cos[ ( )]
2
2
2. Различение по фазе:
1 0
U m1U m 0
U m1U m 0
U вых
cos( 1 0 )
cos
2
2

52. ФД НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО КАСКАДА

(Преобразователь частоты с fпч=0)

R3
С1
Т1
U1
R4
С2
Uвых
VT2
VT1
R5
R6
CБЛ
R1
R2
U0
Т2
СБЛ
VT3

СБЛ

53. ФД НА ОСНОВЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО КАСКАДА

+Eпит

Uвых
Сн
U1
U0

54. КЛЮЧЕВОЙ ФД


t
T
U1
t


Im
Iвых
t

55. ДЕТЕКТОРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КЛЮЧЕВОГО ФД

2 f1
1
1
U вых I вых Rн I m Rн dt
U m dt
U m dt
T0
2 0
2 0



1tи
U m 1tи U m
1
U m d ( ct )
2 0
2
2
Uвых
0
/2
3 / 2
2

56. ДИОДНЫЕ ФАЗОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ФМ - АМ

(Однотактный ФД)
S
U m1 U m 0
U1
VD
L1
С1
Сн
Анимация
Uвых
S

Uвых
U0
Uвых
Uâû õ =UΣ K д =K д U2m 1 +Um2 0 +2Um 1Um 0 cos 0
U m1
U вых K дU m 0 (1
cos )
U m0
/2
dU вых
Sd
K дU m 0U m1 sin
d

57.

S
Uвых
S
Uвых
0
/2
Анимация

58. ДИОДНЫЕ ФАЗОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ФМ - АМ

(Балансный ФД)
U1
L1
VD1
С1
VD2
Сн1
Сн2
Rн1
Uвых
Rн2
U m0 U m1
U0
2
Uд1 = Um1
+U2m0 +2Um1Um0cos (Um0 +Um1cos )2 =Um0 +Um1cos
2
Uд2 = Um1
+U2m0 -2Um1Um0cos (Um0 -Um1cos )2 =Um0 -Um1cos
U вых =K д (U д1 -U д2 )=2K д U m1cos

59. Анимация

Uвых
/2
0

60. ЛИНЕЙНОСТЬ ДЕТЕКТОРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

U m 0 U m1
Uвых
[cos( / 2) sin( / 2)]
cos
/2
0
U д1 2U m2 0 2U m2 0 cos
Линейный участок
U д 2 2U m2 0 2U m2 0 cos
cos (cos 2
sin 2 )
2
2
sin 2 ) 2U m0 cos
2
2
2
U д 2 2U m2 0 (1 cos2 sin 2 ) 2U m0 sin
2
2
2
U д1 2U m2 0 (1 cos 2
U вых 2 K дU m 0 (cos
sin )
2
2

61. НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ В ФД

L1
Ток диода:
U1
2
I I o SU S U ...
VD1
Iд1
С1
VD2 Iд2
Сн1
Сн2
Rн1
Uвых
Rн2
U0
I д1 I o S (U m 0 U m1 cos ) S (U m 0 U m1 cos ) 2
2
2
I o S (U m 0 U m1 cos ) S (U m 0 U m1 2U m 0U m1 cos )
I д 2 I o S (U m 0 U m1 cos ) S (U m 0 U m1 cos ) 2
I o S (U m 0 U m1 cos ) S (U m2 0 U m21 2U m 0U m1 cos )
I н1 I д1 I д 2 2SU m1 cos 4S U m0U m1 cos
Искажения

62. КОЛЬЦЕВОЙ ФД

Т1
U1
VD1
Сн1
VD2
VD3
Сн2
VD4
Rн1
Uвых
Rн2
Т2
U0
Т1
U1
Сн1
VD1-VD4
Т2
U0
Сн2
Rн1
Uвых
Rн2

63. НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ В КОЛЬЦЕВОМ ФД

Iд3
Iд1
L1
U1
VD1
С1
Сн1
Сн2
VD2
Rн1
Uвых
VD3
L1
U1
С1
Rн2
Сн2
VD4
Iд2
U0
Сн1
Rн1
Uвых
Rн2
Iд4
U0
I д3 =Io +S(-U m0 -U m1cos )+S (U m0 +U m1cos ) 2 =
2
2
=I o +S(-U m0 -U m1cos )+S (U m0
+U m1
+2U m0 U m1cos )
2
I д4 =Io +S(-U m0 +U m1cos )+S (U m0 -U m1cos ) =
2
2
=I o +S(-U m0 +U m1cos )+S (U m0
+U m1
-2U m0 U m1cos )
Iн2 =Iд3 Iд4 = 2SUm1cos +4S Um0 Um1cos
I вых I н1 I н 2 4SU m1 cos
Искажения
2-го ФД

64. ЧАСТОТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ

U(t) Um cos[ c (t)]t Um cos[ c m cos( t)]t
m kUm
девиация частоты при ЧМ
m
[ c m cos( t)]dt c t
sin( t) c t m чм sin( t)
m
m чм
индекс ЧМ (максимальное отклонение фазы)
U(t) U m cos[ c t mчм sin( t)]

65. ЧАСТОТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ

1. ЧД с промежуточным преобразованием ЧМ-АМ
Uвх
Устройство
преобразования
ЧМ-АМ
АД
Uвых
U
t

66. ЧАСТОТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ

24
ЧАСТОТНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ
Детекторная характеристика

Y21ЧД
dU Д
df
fmin
f0
ПЧД
fmax
f

67. ОДНОТАКТНЫЙ ЧД С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧМ-АМ

СР
С выхода ТПЧ
VD
VT
Ср
Rб1
Lдр L
Rб2

UвхЧМ-АМ(t)
fo
f0
fчм ( t )
t
Сн

Uk
fm
С

Сбл
Сбл
fc
К ТНЧ
f
0
t

68. ДВУХТАКТНЫЙ ЧД С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧМ-АМ

(Частотный дискриминатор)

Сбл
С выхода
УПЧ
VD1
К УНЧ
Lсв1
L1
С1
С
Rн1
Lсв2
L2
С2
С
Rн2
VT
VD2
U1
U2

69. ДИСКРИМИНАЦИОННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

f 0
Uвых
f 0
F0.707
U1
f1
f0
f2
F0.707
f
U2
U вых K д (U к1 U к 2 ) K дU max [
o 2 f o / F0.707
1
1
1 ( o ) 2
1 ( o ) 2
o.опт 1/ 2
fo 2 F0.707 / 4 0,375 F0.707
]

70. ЧД С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧМ-ФМ

Uвх
Устройство
преобразова
ния ЧМ-ФМ
ФД
Uвых
U
t
Uвх
Устройство
преобразова
ния ЧМ-ФМ
Устройство
преобразова
ния ФМ-АМ
Uвых
АД
U
t

71. ОДНОТАКТНЫЙ ЧД С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧМ-ФМ

2
fч м ( t )
fm
f
t
f0

К УНЧ
VD
Сбл
f=fo
2
f f0 F0,707 /4
f f0 F0,707 /2
Lсв2
Ск
С выхода
УПЧ

VT
L1
С1
С
R
U
U

72. ДВУХТАКТНЫЙ ЧД С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧМ-ФМ

(Фазовый дискриминатор)
Ссв
С выхода
УПЧ
VT
С1
U1
VD1
U2
IL1
L1
К УНЧ
U1+U2
С2
L2
L3
Rн1
Cн1

Rн2
U3
U1+U3
Сбл
VD2

Cн2

73. ФОРМИРОВАНИЕ ДИСКРИМИНАЦИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

fc=fo
fc>fo
fc<fo
U1
U1
U1
Uд2
Uд2
Uд1
U2
U3
2

Uд1
IL1
Uд1

U3
Uд2
IL1
U2
I2
I2
2
U3


fmin
f0
пчд
fmax
f
U2 IL1
2
I2

74. ДРОБНЫЙ ДЕТЕКТОР

Ссв
С выхода
УПЧ
VT
VD1
C2
С1
Cн1
Др
L1
L2
Rн1
Rн3
L
Rн2
Cн2
Сбл
VD2


Cн3
Uсн1+Uсн2 = Uсн3 =const
К УНЧ

75. КВАДРАТУРНЫЙ ЧД

Ссв
U2
Входной ЧМ
сигнал

Ключевой
ФД
Ск
Выход
U1

U вых U1 U 2
2 f m cos( t )
2 f (t )

fo
fo
U1 U m1 cos([ 1 (t )]t )
Ссв
U2
QэU m1 cos([ 1 (t )]t arctg )
Ск
2
Ссв
Ссв 2 2 f m cos( t )
2
U вых
QэU m1 cos( )
QэU m1
2Ск
2
Ск
fo

76. ЧД С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧМ-ИМ

UЧМ
Двухсторонний
ограничитель
U1
U2
Дифференциатор
Односторонний
ограничитель и
формирователь
коротких
импульсов
Uвых
U3
Интегратор
Uчм
t
t
U mtи

U вых U m dt
T0
T
t
U1
T
U2
t

U3
Uвых
t
t
U вых U mtи f

77. ЧД НА ОСНОВЕ ПЕТЛИ ФАПЧ

Частотный детектор
U
c
ЧМ сигнал
ФД
ω
ГУН
ФНЧ
г
U
у
U
вых
U с U mc cos[ c (t )]t U mc cos[ c kU
m
cos( t )]t
г c у (t ) c 2 f у (t ) c 2 S уU у
kU
m cos( t ) m cos( t )
U вых U у
2 S
2 S
у
у

78. ДЕТЕКТОР СИГНАЛОВ С УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Фазовый детектор
ФМ сигнал
cos[ c фм ( t )]t
ЧД
фм ( t )
Интегратор
фм ( t ) dt
U с (t ) U m cos[ c фм (t )]t U m cos[ c фм sin( t )]t
U ( ) K дU m фм sin( t ) K дU m mфм sin( t )
U вых K дU m mфм sin( t )dt K дU m mфм cos( t ) K дU m kU m cos( t )

79. ДЕТЕКТОР СИГНАЛОВ С УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

Частотный детектор
ЧМ сигнал
cos[ c t ( t )]
чм
ФД
чм
( t )]
d
[ ( t )]
чм
dt
Дифференциатор
U (t ) U m cos[ ct чм (t )] U m cos[ ct mчм sin( t )]
U ( ) KдU m mчм sin( t )
d
U вых K дU m [mчм sin( t )] K дU m mчм cos( t ) K дU m kU m cos( t )
dt
English     Русский Rules