Выбор емкости нагрузки детектора.

Определяем параметры детектора в отсутствии емкости нагрузки детектора С_н=0. На вход детектора подается немодулированное колебание вида U =U_m . Схема такого детектора приведена на рис.6.3.1.

                      Рис.6.3.1.

Ток i(t) протекает через диод в течении полупериода, что соответствует углу отсечки .

Сопротивление схемы в прямом направлении равно сумме R_iд +R_н, в обратном направлении – бесконечности. Представим, что крутизна диода обратно пропорциональна суммарному сопротивлению. При этом изменяется крутизна диода. Она равняется .

 =  =  =

 Постоянная составляющая тока и напряжения на нагрузке соответственно равны:

I₌ =         и                U₌= I₌ R_н

Коэффициент передачи детектора в отсутствии емкости нагрузки детектора К_д  равен:

К_д=  = =  =

Так как S  , то К_д  

При отсутствии емкости коэффициент передачи уменьшается в раз.

Входное сопротивление детектора при отсутствии емкости нагрузки.

Угол отсечки в этом случае равен

R_вх =  =  =  =  = 2R_н

Входное сопротивление детектора при отсутствии емкости нагрузки увеличивается до значения удвоенного сопротивления R_н.

· R_вх =2R_н

На рис.6.3.4 приведены зависимости К_д и R_н от величины С_н .

Рис.6.3.4.

Из графиков видно, что при увеличении емкости С_н увеличивается коэффициент передачи детектора К_д, но уменьшается входное сопротивление R_вх.

При выборе емкости нагрузки детектора следует исходить из следующих ограничений:

 а) При С_н = К_дmax приобретает максимальное значение, равное 1.

Величина емкости, при которой коэффициент передачи составляет К_д  0.9К_дmax , называется критической.

С_крит

б) Любой диод обладает паразитной емкостью С₀. Из-за этой емкости к диоду прикладывается не все напряжение источника. С учетом этого обстоятельства С_н выбирается много большим С_{н 0}.

в) Режим модуляции накладывает особые ограничения на выбор элементов нагрузки детектора  R_нС_н. При выделении огибающей АМ колебания в моменты времени протекания тока через диод происходит заряд емкости нагрузки детектора С_н. Время заряда зависит от постоянной времени зарядной цепи _зар=R_iдС_н. При отсутствии тока через диод конденсатор разряжается. Время разряда конденсатора определяется постоянной времени разрядной цепи _разр= R_нС_н . 

Искажения выделяемого сигнала зависит от нескольких условий. Если не соблюдать условия, что постоянная времени цепи нагрузки много меньше периода модуляции R_нС_н  , то изменения выпрямленного напряжения будут отставать от изменения огибающей входного сигнала.

Искажения зависят от параметров цепи R_iд, R_нС_н, глубины модуляции m и частоты модуляции . Из рис.6.3.5. вытекает, что искажения взрастают с повышением частоты модуляции и увеличения глубины модуляции.

                                        Рис.6.3.5

Неверно подобранные параметра цепи детектора приводят к нелинейным искажениям выходного сигнала.

Причиной нелинейных искажений детектора сильных сигналов является инерционность нагрузки детектора.

 Чтобы уменьшить нелинейные искажения постоянную времени цепи нагрузки детектора выбирают из условия:

               R_нС_н  ,

где m – коэффициент глубины модуляции.

 6.5 Работа детектора при воздействии двух колебаний.

Пусть на вход детектора поступает два колебания: полезный сигнал и сигнал помехи с разными частотами:

u₁= U₁ и

Известно, что два колебания разной частоты складываются векторно.

Величина результирующего колебания представляет выражение

U_рез= , где

Если считать детектор безынерционным для разностной частоты, то

U₌= К_{д ,}

Напряжение на нагрузке можно представить в виде

U₌ = К_д U_рез= К_д

Выносим из-под корня U₁.

U₌=К_д  = К_дU₁  , где

х =  + 2

Если U₁ , то х

Функция при х раскладывается в ряд:

 -  + . Подставим значения х в формулу разложения ряда 

U₌ = К_д U₁ (1+  +  = К_д (U₁+  +U₂ )

 Вывод: Если на вход детектора подается два гармонических колебаний, одно из которых полезное, а другое помеха, то на выходе детектора постоянная составляющая полезного сигнала U₌= К_д U₁, а постоянная составляющая помехи U₌₂= К_д  , а также появляется гармоническая помеха с частотой биений.

Разделим постоянную составляющую помехи на амплитуду входной помехи для определения коэффициента передачи детектора для помехи

 = К_д  = К_д

Вывод: В присутствии сильного сигнала линейный детектор ведет себя по отношению к слабому сигналу как квадратичный детектор, т.е. ослабляет слабый сигнал.

Если полезный сигнал сильный, а помеха слабая, то на выходе детектора улучшается отношение сигнал/помеха. Если сигнал слабый, а помеха сильная, то помеха ослабляет полезный сигнал. Поэтому надо уменьшать помеху в каскадах УПЧ и создавать превышение сигнала над помехой до входа детектора.