Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 [94] 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

нулю, даже если входной сигнал при этом не равен нулю. Таким образом, если глубина модуляции превышает указанное значение, то происходит ограничение отрицательной полуволны продетектированного сигнала, как показано на рис. 7-79, а. Во избежание такого ограничения коэффициент модуляции должен быть

Максимально допустимый коэффициент модуляции входного сигнала равен:

Ui - и..

Ж м л к- с -

(7-214)

где (Л - амплитуда входного сигнала в точке D,

U, - его амплитуда в точке 4



ж. 7-79. Ограничение выходного напряжения из-за взличия нагрузок для переменного и постоянного J тока.

I- ограничение отрицательных полупериодов вслед-рие R„-R при глубокой модуляции, б - ограниче р при реактивной нагрузке и глубокой модуляции, а - интервал экспоненциального разряда.

По характеристикам выпрямления могут ыть определены нелинейные искажения, воздающие при детектировании. Способ опре-рення искажений аналогичен рассмотрен-Ьму в § 3-3, б для триодных усилителей с тем Ьшчием, что за амплитуду входного сигнала рннимается амплитуда огибающей несущей.

На низких модулирующих частотах, когда еактивные сопротивления емкостей С3 и С3 ельзя считать равными нулю, а также на са-ых высоких модулирующих частотах, когда вактивное сопротивление С и d нельзя счи-

тать бесконечными (см рис. 7-78), нагрузка диода становится комплексной, состоящей из активной и реактивной составляющей. При этом нагрузочная линия на характеристиках выпрямления становится эллипсом. При увеличении глубины модуляции эллипс увеличивается до тех пор, пока не коснется оси абсцисс в точке А. При дальнейшем увеличении глубины модуляции происходит ограничение по хорде эллипса, как показано на рис. 7-79, б.

1. Эквивалентная схема линейного диодного де-т е к т о р а. Сравнение характеристик выпрямления диода (см рис. 7-77) с характеристиками ia - иа триода показывает их полную аналогию. Если согласно уравнениям (7-215) и (7-216) определить параметры диода, то по аналогии с триодным усилителем можно составить эквивалентную схему линейного диодного детектора:

Ш0 1

Рис. 7-80. Эквивалентная схема линейного диодного детектора.

Ш0 I

[/о - const.

АД У

(7-215) (7-216)

рициент усиления»

где [Ад - внутренний диода;

/?д - детекторное внутреннее сопротивление диода.

Эквивалентная схема приведена на рис. 7-80. Электродвижущая сила эквивалентного генератора модулирующих частот равна:

£ = (Ад«(Утс, (7-217)

где т - коэффициент модуляции на входе детектора;

Е -- амплитуда э. д. с. генератора, эквивалентного выходу детектора; Umc - амплитуда несущего напряжения на

входе детектора. Коэффициент передачи детектора Кл, равный отношению амплитуды продетектированного сигнала на нагрузке детектора к амплитуде огибающей кривой на входе детектора,

*« = -sfe- = «*-*44r-, (7"218)

Яд + ZH

где Zn - полное сопротивление нагрузки на частоте модуляции.

2. Входное сопротивление линейногодиодногодетектора. Входное сопротивление линейного диодного детектора может быть выражено через внутреннее сопротивление диода в прямом направлении Ri и коэффициент выпрямления -ij. Полагая, что RC достаточно велико, так что напряжение на С практически не изменяется за период высокой частоты, т. е. пренебрегая пульсациями напряжения на нагрузке, можно определить среднюю мощность, отдаваемую несущим колебанием детектору,

2nRi \ cos 1 т)

-1 Kl-tfJ, (7-219)



где Umc - амплитуда несущего напряжения на входе детектора; т] - коэффициент выпрямления, рассчитанный в предположении, что сопротивление источника сигнала равно нулю (см. рис. 7-75). Общее выражение мощности, выделяемой в сопротивлении R, при напряжении с амплитудой Umc, имеет вид:

"тс

(7-220)

Следовательно, действующее входное сопротивление детектора согласно (7-219) равно:

7?нх -

(7-221)

COS т)

Детектор действует как постоянное нагрузочное сопротивление для источника сигнала в течение всего периода промежуточной частоты, хотя диод отпирается только в течение части периода. Это объясняется фильтрующим действием резонансного контура на входе детектора. Уравнение (7-221) графически представлено на рис. 7-81. Если входной сигнал модулю г

7*700

30 40 SO 60 70 80 SO 100 Коэффициент выпрямления у, %

Рис. 7-81. Зависимость входного сопротивления диодного детектора от эффективности детектора при /?н = 0 (см. рис. 7-75).

лирован по амплитуде, то входное сопротивление детектора для боковых частот будет функцией полного сопротивления нагрузки детектора для переменного тока на частоте модуляции, равной разности между соответствующей боковой частотой и несущей. Если пренебречь потерями в диоде, то эффективное входное сопротивление Rx на боковой частоте равно:

где ZH - полное сопротивление нагрузки на частоте модуляции;

RH - активная составляющая Z„.

Если нагрузка диода на частоте модуляции чисто активна и много больше #д, то (7-222) приводится к виду:

К*=Щ- (7-223)

3. Влияние входного сопротивления линейного детектора на модуляциюсигналанавходе. Амплитуда напряжения на входе диодного детектора зависит от эффективного входного сопротивления 7?ЕХ, сопротивления источника сигнала Ra и э. д. с. генератора £и.

итвх=Еп-~~. (7-224)

Поскольку входное сопротивление диода на боковых частотах RgK может отличаться

от входного сопротивления RBX на несущей частоте, то глубина модуляции напряжения сигнала на входе детектора может отличаться от глубины модуляции э. д. с. источника сигнала, если сопротивление источника сигнала соизмеримо с входным сопротивлением диодного детектора. Связь между глубиной модуляции напряжения на входе детектора и глубиной модуляции э. д. с. источника сигнала определяется выражением

коэффициент модуляции напряжения на входе детектора коэффициент модуляции э. д. с. источника сигнала

К* / 7?вх + 7?и

7?вх + К

(7-225)

где R„

сопротивление источника сигнала на несущей частоте; RK - сопротивление источника сигнала

на боковых частотах. Отношение глубины модуляции напряжения на входе диодного детектора к глубине модуляции э. д. с. в цепи антенны зависит также от частотных характеристик всех расположенных между ними каскадов, например УРЧ, смесителя, УПЧ.

Пример 7-13

Рассчитать диодный детектор с диодом 6AL5. Полагать, что эффективное немодули-рованное несущее напряжение на входе диода равно 20 в при частоте 1 Мгц и что 80% модуляции должны детектироваться с незаметными искажениями. Верхняя частота полосы пропускания детектора (на уровне - 3 дб) равна 10 кгц. Эффективное напряжение пульсаций несущей частоты на выходе не должно превышать 1 вЭфф. Характеристики выпрямления 6AL5 приведены на рис. 7-82.

Решение

1. Определяют и>с#С.

Характеристики выпрямления снимаются при наличии довольно большой емкости С, так что <acRC равно 100 или более. При малых значениях u>zRC использование характеристик выпрямления, как видно из рис. 7-75, приводит к ошибкам. Максимальная величина RC определяется по заданной максимальной частоте модуляции, пропускаемой с ослаблением -3 дб. Таким образом

*С = = 21Ж = 159-10 Поэтому

шсЯС = 6,28 • 10е-15,9 • 10-е = 100



и характеристики выпрямления можно использовать с достаточной точностью.

2. Определяют сопротивление нагрузки детектора R

/

г; \l

ЩО0СЦ

-id -w -го -ю о

выпрямленное напряжение, 6

Рис 7-82. Характеристики выпрямления диода к примеру 7-13

Для получения эффективного детектирования и малых пульсаций R должно быть велико по сравнению с прямым сопротивлением диода. Пусть сопротивление нагрузки равно 100 ком. Тогда по нагрузочной прямой, соответствующей 100 ком. находят коэффициент выпрямления детектора в рабочей точке:

1 = ь- =

25,;

20 • ]Л2

= 0,912.

3 Определяют С:

100 100 ис R~2% 10е 106

159 псб.

4. Определяют напряжение пульсаций на выходе детектора.

Из рис. 7-75 видно, что при Г = 0,912 и »tKC=100 отношение Я/7? = 0,009. Из рис. 7-76 находим, что отношение эффективного напряжения пульсаций к U0 равно приблизительно 1,7%. Отсюда

и~ = 0,017 • 25,8 = 0,439

эфф-

Если бы напряжение пульсаций превысило допустимый уровень 1 в, то для ослабления пульсаций в цепь нагрузки следовало бы включить фильтр LC или RC.

5 Определяют минимальную величину сопротивления утечки сетки следующего каскада.

Минимальная величина входного напряжения при 80% модуляции

= 0,20 • 20

4.° *эфф-

В режиме линейного диодного детектирования минимальное сопротивление нагрузки для переменного тока может быть определено из уравнения (7-213):

/?~ = mR = 0,8 • 100 000 = 80 000 ом.

Поскольку

RcR . Rc+R = 400 000 ом.

6. Определяют входное сопротивление на частоте. В п 4 было найдено, что R„!R = 0,009. Поскольку характеристики построены для /?и = = 0, то RJR = 0,09. Поэтому

Ri = 0,009 R = 900 ом. Согласно рис. 7-81

RBX - 55 800 ом.

Если на входе детектора отсутствует колебательный контур, то входное сопротивление не остается постоянным в течение периода промежуточной частоты и обычные характеристики выпрямления использовать нельзя В этом случае нужно либо построить специальные характеристики выпрямления с учетом сопротивления источника сигнала, как указано в § 7-7а, либо исследовать линейный диодный детектор с помощью графиков рис. 7-75 и 7-76. В последнем случае удовлетворительные результаты получаются при предположении, что среднее и среднее квадратичное значения сопротивления равны тому сопротивлению диода, каким он обладает, когда проводит ток, в 4 раза превышающий выпрямленный ток. Для использования этого правила необходимо сначала задаться выпрямленным током, который затем следует сравнить с величиной, определенной по рис. 7-75

7-76. Диодное детектирование слабых сигналов. Вольт-амперная характеристика диода подобна сплошной кривой на рис. 7-73, б и имеет значительную кривизну при иа =0. Ток при иа - 0 объясняется тем, что некоторое число электронов, эмиттируемых катодом, имеют начальные скорости, достаточные для достижения анода, когда напряжение на нем равно нулю или даже отрицательно.

Детектирование слабых сигналов основано на использовании нелинейности характеристики диода вблизи начала. На рис. 7-83, б показаны формы тока и напряжения для схемы диодного детектора, рис. 7-83, а - при слабом сигнале. Заметим, что при слабом сигнале диод проводит в течение всего периода, т. е. в течение 360° периода подводимого колебания вместо нескольких градусов, как это имеет место в линейном диодном детекторе. Из рисунка видно, что в течение положительного



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 [94] 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0063