Амплитудное детектирование

Амплитудный детектор (АД) формирует сигнал, по форме совпадающий с огибающей входного амплитудно-модулированного колебания.

Процесс детектирования будем рассматривать для случая однотонального АМ-сигнала:

. (1)

Напомним, что в сигнале (1) - коэффициент амплитудной модуляции, - амплитуда несущего гармонического колебания, - частота модулирующего гармонического колебания, - частота несущих колебаний (может обозначать и промежуточную частоту). Причем .

У радиосигнала амплитуда меняется с течением времени как

, (2)

где: - закон амплитудной модуляции;

- управляющий (модулирующий) сигнал.

Значит, АД должен выделять , а на выход подавать только .

Упрощенная структурная схема АД представлена на рисунке 3.

Рис. 3. Упрощенная структурная схема АД

В состав схемы входят:

- фазовращатель на ;

- два устройства возведения в квадрат (квадраторы, обозначены на схеме (*)²);

- суммирующее устройство (сумматор);

- устройство вычисления квадратного корня (на схеме обозначено );

- разделительный конденсатор .

Принцип работы АД.

На вход АД подаются АМ-колебания (рис. 4, а) на высокой () или на промежуточной частоте (). С помощью фазовращателя входной сигнал разделяется на две квадратурные составляющие. Затем каждая из них возводится в квадрат, формируются составляющие вида: и . Для выделения закона изменения амплитуды входного сигнала достаточно две полученные составляющие сложить и взять квадратный корень:

(3)

Часть схемы АД до разделительного конденсатора () называется детектором огибающей (ДО). Использование конденсатора обусловлено необходимостью подавить постоянную составляющую () напряжения на выходе ДО и сформировать только переменную составляющую закона изменения амплитуды АМ-колебания. Сказанное иллюстрируется рисунком 4, б и 4, в.

а)

б)

в)

Рис. 4. Вид напряжений сигналов: а) на входе амплитудного детектора;

б) на выходе детектора огибающей; в) на выходе амплитудного детектора

Как и в других детекторах, в состав АД входит нелинейный элемент и сглаживающий фильтр. В качестве нелинейного элемента как правило используется диод, а в качестве сглаживающего фильтра -цепочка.

Нелинейный элемент осуществляет перенос спектра входного АМ- колеба­ния с частотой на нулевую частоту. При этом симметрично распо­ложенные составляющие переносятся на частоту . При детектировании радиосигнала с шириной спектра (рис. 5, а) формируется сигнал с полосой (рис. 5, б).

Рис. 5. Перенос спектра радиосигнала при амплитудном детекти­ровании:

спектр АМ-радиосигнала (а); спектр сигнала на выходе

амплитудного де­тектора (б)

В зависимости от амлитуды АМ-сигнала и степени нелинейности характеристики детекторного элемента возможны два режима детектирования:

- линейный (вольт-амперная характеристика диода имеет вид ) (для детектирования сигналов высокого уровня) и

- квадратичный (вольт-амперная характеристика диода имеет вид ) (для детектирования слабых сигналов).

Дата добавления: 2014-01-04