Н.М.Изюмов, Д.П.Линде
"ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ"
М.,Л.; "ЭНЕРГИЯ", 1965г.

ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

11-5. 

ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Вторым важнейшим видом преобразований электрических колебаний в радиотехнических устройствах является процесс детектирования. Принятые высокочастотные колебания, промодулированные по амплитуде, частоте, фазе или имеющие форму импульсов, необходимо преобразовать в радиоприемном устройстве снова в колебания низкой частоты, которые могут быть восприняты человеком или зарегистрированы приборами. Этот процесс преобразования называется детектированием. Наиболее просто производится детектирование амплитудно-модулированных колебаний (рис. 11-21). Если подать высокочастотные колебания, промодулированные по амплитуде, на нелинейный элемент - детектор, обладающий односторонней проводимостью (в качестве такого элемента может быть использован полупроводниковый или вакуумный диод), то ток в его цепи приобретает форму синусоидальных импульсов, амплитуда которых изменяется пропорционально интенсивности звукового сигнала.

Рис. 11-21. Детектирование амплитудно-модулированных колебаний.
а - процессы в цепи детектора;
б - схема детектирования.

В режиме молчания в цепи протекают односторонние импульсы тока, следующие с высокой частотой (рис. 11-21, а). Как было показано в гл.2, такая последовательность состоит из постоянного тока, равного среднему значению тока за период, и бесконечного множества высокочастотных составляющих. Постоянная составляющая, проходя через сопротивление R (рис. 11-21, б) создает на нем падение напряжения, немного смещающее графики результирующего напряжения на диоде в отрицательную область.

При появлении модулированного сигнала постоянная составляющая тока в цепи станет изменяться пропорционально изменению амплитуд, высокочастотных импульсов, т.е. в цепи появится еще составляющая, изменяющаяся пропорционально передаваемому звуковому сигналу. Ее отфильтровывают от высокочастотных составляющих тока при помощи фильтра, обычно состоящего из сопротивления R и конденсатора C малой емкости. Высокочастотные составляющие тока проходят через конденсатор, не создавая значительного напряжения на сопротивлении. Этот конденсатор необходим также для того, чтобы все высокочастотное детектируемое напряжение полностью попадало на диод Д (при отсутствии конденсатора часть этого напряжения падала бы на сопротивлении R). Звуковая составляющая тока, проходя через сопротивление R, создает на нем напряжение, которое передается в последующую цепь.

Возникновение напряжения звуковой частоты на фильтре можно объяснить и не прибегая к понятию о гармонических составляющих тока. Импульсы тока, проходя через сопротивление R, создают на нем падение напряжения, которое заряжает конденсатор C. За промежуток времени между импульсами конденсатор успевает только частично разрядиться через сопротивление, вследствие чего в интервале между импульсами напряжение на сопротивлении не исчезает полностью. Каждый новый импульс подзаряжает конденсатор. Таким образом, на конденсаторе создается некоторое усредненное напряжение, которое изменяется пропорционально амплитуде импульсов.

При детектировании частотно-модулированных колебаний можно сначала превратить изменение мгновенной частоты в изменение тока высокочастотных колебаний, т.е. преобразовать частотно-модулированные колебания в амплитудно-модулированные. Это достигается подачей частотно-модулированного тока в цепь контура с собственной частотой fок, расстроенного относительно средней частоты передатчика fср (рис. 11-22). В этом случае изменение частоты передатчика в ту или другую сторону приводит к изменению амплитуды высокочастотных колебаний в контуре, причем частотно-модулированные колебания преобразовываются в амплитудно-модулированные. Последние же могут быть продетектированы описанным выше способом.

Рис. 11-22. Преобразование частотно-модулированных колебаний в амплитудно-модулированные с помощью расстроенного контура.

На практике, однако, применяют схемы, позволяющие непосредственно преобразовывать частотно-модулированное напряжение в напряжение звуковой частоты. Такие схемы называют частотными различителями (дискриминаторами).

На рис.11-23,а изображена схема наиболее широко распространенного дискриминатора. Частотно-модулированные колебания снимаются с контура 1, настроенного на среднюю (несущую) частоту сигнала; на нее же настроен контур 2. Оба контура связаны и индуктивно, и через емкость конденсатора связи Cсв. Индуктивность разделительного дросселя выбирается настолько большой, что для токов высокой частоты его цепь оказывается практически разорванной.

Рис. 11-23. Частотный различитель (дискриминатор).
а - схема; б, в, г - векторные диаграммы при разных частотах.

Высокочастотное напряжение подводится к двум диодам, включенным по двухтактной схеме и нагруженным на RC-фильтр, конденсаторы которого C1 и C2 представляют практически короткое замыкание для токов высокой частоты. Если учесть это, то из рассмотрения схемы на рис. 11-23 следует, что на диоде Д1 действует сумма двух высокочастотных напряжений: напряжение на контуре 1 и напряжение на верхней (по схеме) половине катушки контура 2, т.е. Uд1=Uк1+U1, а на диоде Д2 - напряжение Uд2=Uк1+U2. Поскольку напряжения имеют различные фазы, эти суммы следует рассматривать как векторные.

Рассмотрим сначала, как будет работать схема в режиме молчания, когда принимается только несущая частота, на которую настроены оба контура. Пусть в некоторый момент времени вектор напряжения Uк1 занимает горизонтальное положение (рис. 11-23, б). Ток Iк1 в катушке L1 отстает от напряжения Uк1 на 90°, а наводимая им в контуре 2 э.д.с. e1.2 согласно выражению (3-1) опережает его по фазе на 90°. В настроенном контуре ток Iк2 будет находиться в фазе с этой э.д.с., а создаваемое им напряжение Uк2 на катушке L2 будет опережать ток Iк2 на 90°. Для обоих диодов половины этого напряжения складываются с напряжением Uк1 в противоположных фазах, как это показано на рис.11-23,б. Абсолютные значения векторов результирующих напряжений на диодах в этом случае одинаковы и сумма падений напряжений от выпрямленных токов на нагрузке равна нулю.

Иное положение сложится, если в результате модуляции частота генерируемых колебаний уменьшится. Тогда в векторных диаграммах произойдут следующие изменения: ток Iк2 будет опережать э.д.с. e1.2 и соответственно повернется вектор напряжения Uк2. В результате амплитуда напряжения на диоде Д1 станет больше, чем на диоде Д2 (рис. 11-23, в); поэтому падение напряжения от выпрямленного тока на сопротивлении R2 будет больше, чем на сопротивлении R1 и на выходе появится напряжение Uвых.

Построив аналогично векторную диаграмму для случая f > fн (рис. 11-23, г), легко убедиться, что знак напряжения на выходе изменится на обратный. Разность напряжений на диодах, а следовательно, и напряжение на выходе растут пропорционально отклонению мгновенной частоты от несущей. Это и позволяет преобразовать частотно-модулированные колебания непосредственно в звуковые.

Детектирование фазо-модулированных сигналов может быть произведено тем же способом, но в усилителе низкой частоты необходимо ввести частотную коррекцию (построить схему так, чтобы коэффициент усиления был обратно пропорционален частоте), без которой высокие частоты будут воспроизводиться с большей интенсивностью, чем низкие.

Детектирование амплитудно-импульсных сигналов осуществляется так же, как обычных амплитудно-модулированных сигналов. На выходе детектора ставится фильтр низких частот с большей постоянной времени, чем в обычном детекторе амплитудно-модулированных колебаний, выделяющий звуковую составляющую продетектированного тока.

Детектирование сигналов при широтно-импульсной модуляции и преобразование импульсных сигналов в токи звуковых частот производятся точно так же, как и при амплитудно-импульсной модуляции. Поскольку ширина односторонних продетектированных импульсов изменяется пропорционально звуковому сигналу, то очевидно, что постоянная составляющая, равная среднему значению тока в цепи, будет изменяться по закону модуляции и нужно только выделить ее, подобрав соответствующий низкочастотный фильтр.

При детектировании колебаний с фазо-импульсной модуляцией последовательность продетектированных импульсов, следующих друг за другом через различные промежутки времени, преобразуют в последовательность импульсов, промодулированных по ширине, и уже из них выделяют напряжение звуковых частот.

В этой главе:
11-1. ПОНЯТИЕ О ПРЕОБРАЗОВАНИИ КОЛЕБАНИЙ
11-2. АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
11-3. ЧАСТОТНАЯ И ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ
11-4. ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
11-5. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ КОЛЕБАНИЙ
11-6. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ
11-7. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ
Адаптер питания к ноутбуку - и дома от сети, и в автомобиле!

Возможность выбрать нужное напряжение и комплект разъемов-переходников обеспечат электропитанием любой ноутбук при любых обстоятельствах...

Удобная почтовая доставка не только по России...

 
Более 3000 типов оригинальных аккумуляторов...

...для смартфонов и мобильных телефонов LG, Samsung, Motorola, Nokia, Sony Ericsson и др.

Доставка почтой, курьером...

webmaster@radio-1895.ru