РАДИОТЕХНИКА
главная

АМ И ЧМ ДЕТЕКТОРЫ

   Прежде чем приступить к рассмотрению различных схем детекторов, нужно дать определение понятию «детектирование». Детектирование или демодуляция – это радиофизический процесс, обратный модуляции, т. е. из принятого модулированного сигнала должен получиться первоначальный полезный сигнал, который промодулировали в передатчике и излучили в пространство в виде электромагнитных волн.
   В радиотехнике нашли применение две схемы детекторов: АМ и ЧМ детекторы, схемы построения и принцип работы которых различны. АМ детекторы применяются для демодуляции амплитудно-модулированных сигналов, а ЧМ детекторы – для частотно-модулированных сигналов. Рассмотрим простейшую схему амплитудного детектора (рис. 1). В качестве детектора в схеме используется диод VD1, выполненный по схеме однополупериодного выпрямителя. С катушки L2 на детектор подаются АМ колебания. В течение положительных полупериодов диод VD1 заперт и пропускает только отрицательные полупериоды, представляющие собой синусоидальные импульсы. На рис. 2 они показаны красным цветом. Теперь представим, что эти импульсы имеют достаточный уровень, чтобы услышать их, например, через громкоговоритель. Услышим мы что-то отдаленно напоминающий звук полезного сигнала, не более. Для того, чтобы выделить на нагрузке детектора R1, R3 нормальный полезный сигнал, нам нужен конденсатор C2, при помощи которого сигнал на рис. 2 принимает вид зеленой линии. Заряд C2 происходит быстро через открытый диод VD1 и катушку индуктивности, а разряд – медленнее, через подключенные к нему резисторы. Но в сигнале еще присутствуют высокочастотная составляющая, которую предстоит отфильтровать. Этим и занимается сглаживающий фильтр, выполненный на R2, C3. Конденсатор C1 не пропускает на вход последующего каскада постоянную составляющую полезного сигнала.
   Рассмотрим некоторые схемы АМ детекторов. На рис. 3 представлена схема простого и несложного АМ детектора, построенная по принципу двухполупериодной схеме с удвоением выходного напряжения. Здесь при помощи подстроечного резистора R2 осуществляется управление режимом работы диодов. Такая схема детектора применяется только в простейших приемниках. Более широкое распространение получили схемы, построенные на транзисторах. Достоинства схем, выполненных на транзисторах: большая температурная стабильность, высокий коэффициент передачи и малые нелинейные искажения. Однако, при отсутствии сигнала в таких схемах, напряжение постоянного тока на выходе детектора будет меньше чем напряжение источника смещения. Разница этого напряжения будет зависеть от типа используемых транзисторов. Для кремниевых разница составит 0.6 В, а для германиевых – 0.25 В. Чтобы получить на выходе детектора напряжение равное напряжению смещения при отсутствии сигнала, в схему вводят эмиттерный повторитель (рис. 4).
   Эмиттерный повторитель выполнен на транзисторе VT2 структуры p-n-p. Уменьшение напряжения на выходе транзистора VT1 компенсируется на выходе VT2 на тоже значение. Это позволяет создать эффективное АРУ (автоматическая регулировка усиления), охватывающая каскады УПЧ.
   Теперь перейдем к рассмотрению ЧМ детекторов. Большинство данных схем строятся на основе частотного дискриминанта и детектора отношений. На рис. 5 приведена схема принципа работы частотного дискриминанта. В схеме контура C1L1 и C2L2 настроены в резонанс на несущую частоту, при этом конденсаторы C3 и C4 заряжаются с равной величиной и выходное напряжение становится равным нулю. Действительно, при резонансе разность фаз между U2 и U1 будет составлять 90º, и если изобразить векторную диаграмму, то получиться равнобедренный треугольник, у которого двум боковым сторонам будет соответствовать напряжениям U3 и U4.
   При отклонении частоты сигнала от резонансной, что является определяющей для частотной модуляции, разность фаз между U1 и U2 не будет равняться 90º, а будет меняться в ту или другую сторону. Соответственно, векторная диаграмма не будет равнобедренной, а примет вид, показанный штриховой линией одного из вариантов изменения фаз. Мы видим, что напряжения U1 и U2 уже не равны, а, следовательно, не равны и напряжения на конденсаторах C3 и C4. Теперь выходное напряжение будет равняться разности напряжений на этих конденсаторах, а значит, будет изменяться пропорционально изменениям частоты входного сигнала.
   Недостатком частотного дискриминанта является то, что выходной сигнал изменяется не только от частоты, но и от амплитуды. Поэтому в таких схемах необходимо применять амплитудные ограничители сигнала. Данного недостатка не имеет схема, построенная по принципу детектора отношений и изображенная на рис. 6.
   Существует и другое название данной схемы - дробный детектор. Отличие схемы от предыдущей состоит: в присутствии конденсатора большой емкости C5, диоды VD1, VD2 включены согласно, выходное напряжение снимается с точки соединения конденсаторов C3, C4. Конденсатор C5 поддерживает неизменную сумму напряжений на C3C4 при изменении амплитуды входного сигнала. Дальше, при отклонении частоты от резонанса, на одном из конденсаторов напряжение увеличивается, а на другом, наоборот, уменьшается, и частота сигнала изменяется пропорционально отношению этих напряжений.
полезные ссылки


Hosted by uCoz