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

Обычно точное значение частоты сигнала неизвестно и напряжение, синхронное с сигналом, выделяется с помощью ФАПЧ.

Система ФАПЧ также подвержена влиянию помех, но применение синхронного детектора с такой системой все же обеспечивает выигрыш в отношении сигнал-помеха, поскольку систему ФАПЧ можно сделать значительно более узкополосной, чем канал приема полезной информации.

Синхронное детектирование в принципе можно осуществить, используя обычный амплитудный детектор, но лучше применять фазовый детектор или одну из его модификаций, так как в отсутствие сигнала на входе напряжение на выходе фазового детектора также отсутствует. Наиболее часто применяют фазовый детектор с дифференциальным усилителем, описанный в предыдущем параграфе.

При синхронном детектировании всегда вьшолняется условие Ud<ctlr, поэтому с высокой стспснью точности

Синхронное детектирование можно осуществлять при двух режимах работы: линейном и коммутационном, подавая синхронное напряжение на дифференциальный вход или вход генератора стабильного тока. Конечно, в обоих случаях синхронное опорное напряжение во много раз должно превышать напряжения сигнала и помехи.

При этом в синхронном детекторе напряжения сигнала и помехи умножаются на синхронное напряжение синусоидальной или прямоугольной формы. На выходе синхронного детектора всегда ставится фильтр нижних частот, отсеивающий все высокочастотные колебания.

Как и в фазовом детекторе, дифференциальный усилитель выполняет роль перемножителя двух напряжений: сигнального и опорного.

На рис. 17.46 приведена схема синхронного детектора с дифференциальным усилителем на микросхеме К118УД1, принципиальная схема которого приведена на рис. 10.5. Сигнал подается на вход генератора стабильного тока, а опорное напряжение - на один из дифференциальных входов.

Другой дифференциальный вход 10 через параллельную RC-цепочку соединен с землей.

Если напряжение сигнала невелико и имеет амплитуду Umc, а опорное напряжение имеет амплитуду UmdUrbO мВ, то


5« ГСТ

0.01 0.

Рис. 17.46. Синхронный детектор, использующий в качестве перемножителя дифференциальный усилитель на микросхеме К118УД1



согласно (17.38) разностный постоянный ток равен

{\/4Ur)ImoU,ndCOS((i.

При синхронном детектировании опорное напряжение подается синфазно с сигналом, поэтому с05ф=1. Амплитуда тока /то= = SU„ic, где 5 - крутизна транзистора УТЗ.

Отсюда следует, что выходное напряжение детектора, пропорциональное разностному постоянному току и коллекторным сопротивлениям Rk, равно

lJmeux={\lAUr)SVmclJrndRn.

Следовательно, коэффициент передачи синхронного детектора, работающего в линейном режиме {Umd<.2Ur),

Кд ~ - Um вых IUmo=={ll4Ur)SRnUmd. (17.39)

Из этого выражения видно, что в линейном режиме коэффициент передачи синхронного детектора пропорционален амплитуде опорного напряжения. Следует подчеркнуть, что в синхронном детекторе амплитуда опорного напряжения всегда берется много большей, чем амплитуда детектируемых сигналов (VmdUmc)-

В режиме переключения (коммутации) Umd достигает максимума. Она равна амплитуде первой гармоники амплитуды прямоугольной волны и больше ее в 4/jt раза. Следовательно, t/mamax= (4/л)2[/.г. Подставляя это в (17.39), получаем следующее выражение для коэффициента передачи синхронного детектора, работающего в режиме коммутации:

Kd~ = Vm.bJUmc{2/n)SR. (17.40)

Из (17.40) следует, что в режиме переключения коэффициент передачи детектора не зависит от амплитуды опорного напряжения, если Umd>2Ur.

Отметим, что в режиме переключения синхронный детектор детектирует не только колебания, совпадающие по частоте с опорным напряжением, но и колебания, имеющие частоту, в 3, 5, 7, . . . раз более высокую по сравнению с частотой опорного напряжения. Это следует из того, что опорное прямоугольное напряжение содерж:ит кроме первой гармоники другие нечетные гармоники, которые при перемножении дают квадрат косинуса, содержащий постоянную составляющую.

Этот недостаток не является существенным, так как обычно бывает нетрудно хорошо отфильтровать до синхронного детектора частоты, кратные гармоникам опорного напряжения.

Для фильтрации высокочастотных колебаний на выходе синхронного детектора ставят фильтр нижних частот. С этой целью на выходе включен конденсатор, образующий вместе с коллекторными нагрузками интегрирующую цепочку. Ее постоянная времени

7 = 2РкС(1ых.



Верхняя частота выходной интегрирующей цепи h=l/2nT.

Для указанной схемы fe~12,5 кГц. Верхнюю частоту фильтра можно повысить или понизить, уменьшив или увеличив емкость Свых. Например, при детектировании слабых радиотелеграфных сигналов, имеющих длительные посылки и низкую скорость передачи, верхнюю частоту понижают до долей герца.

Избирательность синхронного детектора. Синхронному детектору приписывают избирательные свойства. В самом деле, при несовпадении частот на сигнальном и опорном входах напряжения сдвигаются на угол ф = 2я(/-/о)/. В выражение (17.39) входит косинус этого угла. Очевидно, что интегрирующая цепочка на выходе детектора отфильтрует биения, если частота биений

f6 = f-fo>fe.

Сравнивая верхнюю частоту интегрирующей цепочки и обычного колебательного контура, у которого A/o,7 = 2fe, получаем, что синхронный детектор как бы обладает эквивалентной добротностью

Конечно, эту эквивалентную избирательность дает интегрирующая цепочка, включаемая и на выходе обычного (несинхронного) амплитудного детектора. Однако ранее было подчеркнуто, что это в обычном детекторе возможно лишь при сильных сигналах. В синхронном детекторе слабый сигнал как бы становится сильным.

Теоретическое и экспериментальное исследование фазового детектора при действии флюктуационной помехи на одном и двух входах выполнено в [35]. Получены результаты для разных отношений сигнал-помеха по каждому из входов и разных отношений сигналов между входами. Эти результаты применимы к реальному синхронному детектору, в котором помеха может присутствовать ив канале опорного напряжения.

17.16. ПРИНЦИП ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ

Модулированное (или немодулированное) колебание можно преобразовать в колебание другой частоты переносом его спектра таким образом, что амплитудные и фазовые соотношения между составляющими спектра сохраняются.

Для преобразования частоты требуется вспомогательное напряжение, для получения которого используют маломощный генератор гармонических колебаний, называемый гетеродином.

Операция переноса спектра реализуется перемножением преобразуемого и гетеродинного колебаний различными способами. В частности, можно осуществить преобразование частоты следующими способами:

1) создать биения двух напряжений и подать их на нелинейный элемент - диод, триод или любое другое устройство с нелинейной



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



0.0081