1. Основные характеристики и параметры радиоприёмных устройств (РПУ). РПУ различного диапазона (радио и оптического). В состав РПУ входят: сам приемник; оконечное устройство (нагрузка); источник питания.Классификация: 1) РПУ прямого усиления; 2) РПУ супергетеродинного типа.1.1. РПУ прямого усиления.Достоинства: Простота. Недостатки; Низкое качество воспроизводимого сигнала, ограниченная дальность приема и т. д.1.2. РПУ супергетеродинного типа. Достоинства; преобразователь частоты (основное усиление происходит на промежуточной частоте), высокая чувствительность, помехоустойчивость, малые линейные и нелинейные искажения. По структуре построения РПУ делятся на аналоговые, дискретные и цифровые.^ 1.3. Основные характеристики РПУ. 1) Чувствительность - способность воспринимать слабые сигналы в отсутствии внешних помех. Для количественной оценки ее - это минимальная мощность на выходе, которое обеспечивает заданное отношение сигнал- шум на выходе линейной части приемника. 2. Помехоустойчивость - способность приемника обеспечивать приём сигналов с заданной достоверностью при известном способе передачи сигнала и наличии в тракте помех. 3. Избирательность. Прежде всего частотная избирательность - способность приемника выделять полезные сообщения в пределах заданной полосы частот и ослаблять действие сигналов вне этой полосы. Избирательность делится: избирательность зеркального канала; прямого канала (эти виды обеспечиваются преселектором); избирательность по соседнему каналу (обеспечивается УПЧ). 4. Динамический диапазон - определяется амплитудной характеристикой приемника. Чем шире диапазон, тем больше сигналов.Для расширения диапазона служит система АРУ. 5. Искажения ( линейные и нелинейные). Линейные подразделяются на частотные и фазовые). Частотные искажения. Фазовые искажения. Нелинейные искажения определяются нелинейностью амплитудной характеристики приемника. - коэффициент нелинейности. ( мощность основной гармоники к сумме мощностей паразитных гармоник). 6. ^ Электромагнитная совместимость - способность РПУ работать с учетом воздействия друг на друга.2. Основные разновидности сигналов и помех. Все сигналы делятся на узкополосные и широкополосные. Для узкополосных : - где fc - полоса, f0 - несущая частота. Для широкополосных: Узкополосные могут быть представлены: , где U0(t) - отражает закон амплитудной модуляции; (t) - угловой модуляции; 0 - начальная фаза. Все сигналы могут быть случайными и детерминированными . Если модулирующей функцией является случайная функция, то сигнал случайный. Все помехи можно разделить на внутренние и внешние. Причинами внутренних помех является само устройство. Внешние - те, которые существуют в тракте радиоволн. y(t) = Uc(t)Uш(t) - смесь на входе устройства. Помехи делятся на три типа: 1. Адъективные ( входная смесь представляет собой сумму); 2. Мультипликативные ( умножение); 3. Модулирующие. Помехи делятся по временному характеру: непрерывные, дискретные и импульсные. Помехи могут быть узкополосными и широкополосными.3. Шумы РПУ. Внутренние и внешние.Рассмотрим внутренние шумы. Они имеют несколько причин их появлений: 1. Наличие различных сопротивлений и проводников ( тепловой шум); , в этом материале происходит хаотическое движение эл. заряженных частиц. , где Т - интервал времени Для количественной оценки этого случайного процесса можно использовать его дисперсию: - определяет мощность тепловых шумов.- энергетический спектр шумов. - формула Найквиста, где k - постоянная Больцмана. T - абсолютная температура проводника по Кельвину, R - сопротивление. Эта формула справедлива для всего диапазона частот.( 0-1012) Гц. - где f - полоса частот в пределах которой оценивается мощность теплового шума. Построим эквивалентную шумовую схему. , т.к. спектр на входе равномерен. ш - полоса избирательности. Кроме тепловых в любой РПУ существуют шумы активных приборов.^ В полупроводниковом диоде есть три шумовые составляющие: 1) Тепловой шум омического сопротивления открытого р-n - перехода. 2) дробный шум; его причина - это дискретный характер тока в единицу времени, - формула Шотки, где е - заряд электрона, I0- средний ток через p-n - переход; 3) избыточный шум ( флигер-шум); этот шум в низких частотах и мощность его обратно пропорциональна частотеЭквивалентная шумовая схема полупроводникового диода:3.1. Шумы биполярных и полевых транзисторов. Биполярные транзисторы: 1) тепловой шум объемного сопротивления базы, ; 2) дробовой шум эмитерного перехода, ; 3) дробовой шум коллекторного перехода, ,где Iко - обратный ток на коллекторе; 4) шум рекомбинации или токораспределения; его причина - случайный характер рекомбинации электронов и дырок в базе транзистора. , где - коэффициент передачи о току в схеме с общей базой; 5) фликер-шум, или избыточный шум, i2ш.фл.ср.. Эквивалентная шумовая схема биполярного транзистора:Полевой транзистор: 1) тепловой шум токопроводящего канала; 2) дробовой шум тока утечки затвора; 3) тепловой шум объемного сопротивления стока и истока транзистора. Шумовые параметры полевых транзисторов гораздо лучше, чем у биполярных.^ 3.2. Коэффициент шума Ч/П. ; ; . - коэффициент шума Ч/П. , . F=(Pc.вых/Pш.вых.)/(Pc.вх./Pш. вх.).3.3. Шумовая температура. Стандартный коэффициент шума Ч/П - это величина, коэффициента шума, при условии что Ч/П находится при температуре окружающей среды. При этом источник шума также имеет T=300оК. Тогда связь стандартного и реального коэффициента шума определяется: , где tи=Ти/T0 - относительная шумовая температура источника. , где Т0 300о К, F0 - стандартный коэффициент шума Ч/П Пассивным Ч/П являются входные цепи (разрядник защиты приемника, режекторные фильтры, вентили, циркуляторы, сам фильтр). Для пассивного Ч/П: коэффициент шума этого Ч/П: Fn=1/Kp, где Kp Коэффициент потерь: Lp 1/Kp Fn=Lp.3.4. Коэффициент шума каскадно включенных Ч/П. , Основной вклад вносят первые каскады. Шумовая температура n- каскадов Ч/П:.3.5. Внешние шумы. Они могут иметь естественную природу, либо это специально организованные помехи. Допустим, что антенна находится в состоянии термодинамического равновесия с окружающей средой Мощность шумов тогда определяется: , TА=T0, RА - шумовое сопротивление антенны: , где R- сопротивление излучения антенны, вызвано всем внешним излучением, его величина зависит от направленных свойств антенны; RП - сопротивление потерь антенны, определяется технологией изготовления антенны. Если антенна находится не в состоянии термодинамического равновесия (в общем случае), то: , где - относительная шумовая температура антенны: . tA- может быть как >1, так и 4. Чувствительность РПУ. Вводится понятие пороговой и реальной чувствительности. Пороговая чувствительность определяется, как минимальная мощность входного сигнала приемника, при которой отношение сигнал/шум на выходе линейной части приемника =1, . , где P’ш - пересчитывается мощность шумов с выхода на вход. - пороговая чувствительность:, где: fш - шумовая полоса, определяемая избирательностью входной цепи или избирательностью наиболее узкополосной части приемника. fш fпрм, где fпрм - определяется законом модуляции входного сигнала. fпрм 1,37/иF0 - стандартный коэффициент шума приемника, tА - относительная шумовая температура антенны. Реальная чувствительная - это минимальная мощность входного сигнала приемника, при которой обеспечивается заданное соотношение сигнал/шум на выходе линейного тракта приемника: - коэффициент различимости. , где Dр - реальная чувствительность. Для возрастания Dр - нужно уменьшение F0, либо уменьшение tA, либо уменьшение D.5. Входные цепи РПУ. Входные цепи обеспечивают: 1) связь антенны и усилителя радиочастоты ( УРЧ); 2) защиту приемника от перегрузок; 3) настройку приемника на заданную частоту; 4) определенную избирательность.EА=hд E, где hд - действующая длина антенны (зависит от частоты и размеров антенны). LA Входные цепи делятся, в зависимости от диапазона, на настроенные и ненастроенные антенны. Ненастроенные антенны, как правило, ДВ и СВ. Настроенные антенны на короткой части КВ и на УКВ.5.1. Входные цепи с ненастроенной антенной. Два вида связи - емкостная и индуктивная. емкостная: индуктивная: второй вариант индуктивной: Параметры входной цепи: 1. Коэффициент передачи входной цепи Кp=Pс.вых/Рс.вх. , Ln1/Кр.2. Для перестраиваемых приемников коэффициент перекрытия по диапазонам:3. Полоса входной цепи: f. 4. Избирательность реальная: . Обе схемы (индуктивная и емкостная) могут быть представлены в виде эквивалентной схемы:, . Для емкостной связи: , ; , , ; , где - сопротивление потерь эквивалентного колебательного контура, rк - сопротивление потерь собственного колебательного контура. - резонансная частота контура. - коэффициент передачи. Если Kд =2 Главный недостаток такой связи - это неравномерность ( как видно из графика) коэффициент передачи в диапазоне. Поэтому весь диапазон разбивается на поддиапазоны:Входные цепи с индуктивной связью: ; , , ; (1). Из этого выражения также , что K(j) не равномерен, но здесь мы имеем два колебательных контура. Можно найти оптимальную связь:, если подставить это выражение в (1), то получим максимальный коэффициент передачи:. Рассмотрим имеющиеся два контура: - антенный контур 1) Компенсирующие друг друга два графика дают коэффициент передачи (сплошной линией). Если 0A/0min = 0,7 ; Kд =3 K0max/K0min 1,8. работа на удлиненную антенну. 2) работа на укороченную антенну.получаем еще большую неравномерность | k’(j)|. Если Кд=3, K0max/K0min 17.Главное достоинство индуктивной связи можно обеспечить индуктивной связи можно обеспечить равномерность коэффициента передачи в диапазоне (в случае работы на удлиненную антенну).^ 5.2. Входные цепи с настроенной антенной. Существенным параметром здесь является чувствительность. Должен быть обеспечен и минимум коэффициента шума. Максимум коэффициента передачи и минимум коэффициента шума несовместимы. Применяются два вида связи: индуктивная и автотрансформаторная. индуктивная: автотрансформаторная:^ Рассмотрим индуктивную связь: Эквивалентная схема: волновое сопротивление фидера согласованно с омическим сопротивлением антенны, т.е. имеем ZA. Выражение для K(j) также, как для индуктивной связи с расстроенной антенной. Для обеспечения максимума K(j) должно выполняться: 1) входная цепь должна быть в резонансе, т.е.:, где , где С11 - для следующего каскада, , где Xац реактивность фидера. 2) равенство активных сопротивлений ( резонансного сопротивления контура и активного сопротивления антенны), т.е.: , где . Из этого условия можно найти: , здесь LK>>M.^ Рассмотрим автотрансформаторную связь: Эквивалентная схема:Z11 - водная проводимость усилителя. ; , где gw=1/W, где W-волновое сопротивление фидера, gэкв=1/Rэкв; в режиме согласования для второго условия: . 6. Малошумящие усилители.Типы: транзисторный, на ЛБВ, на туннельных диодах, электронно-лучевые, кантовые. Две основные схемы: на проход и на отражение.- проходнойКотр.усил.>1.- отражательный.6.1. Малошумящий усилитель на туннельном диоде.На отрицательном участке энергия не тратится.Достоинства: безинерционность, малый уровень потребления энергии, надежность.Рабочий участок ВАХ апроксимируется: , ; - дифференциальная проводимость. , . . Туннельный диод в ВЧ-диапазоне в виде эквивалентной схемы:Rд - дифференциальное сопротивление.Если Rд = 0 - предельная частота, где rn - эквивалентное сопротивление потерь контура. ; . 7. Параметрический усилитель (ПУ). Сущность получения усиления в ПУ заключается в преобразовании энергии генератора накачки в энергию сигнала. Преобразование осуществляется на реактивных элементах. В схемах высокочувствительных усилителей большое применение получили управляемые емкости. Используются ПУ: ферритовые, полупроводниковые, электронно-лучевые. Рассмотрим полупроводниковые усилители.- средняя мощность накачки. , где P`П - мощность потерь, а P.П - мощность потерь колебательного контура.; , где r_ - внешнее, вносимое сопротивление. Используются ПУ одноконтурные и двухконтурные.^ Основные характеристики: коэффициент передачи и полоса пропускания. ( Баланс мощностей и режимы работы ПУ . ( см ). ) Эквивалентная схема любого усилителя:- отражает характер регенеративной нагрузкиПараметрический усилитель:7.1. Двухконтурный полупроводниковый параметрический усилитель. контур x - ослабляет влияние генератора накачки и источника сигнала. x = н - с , x c , 2н c . Здесь добиваются большего коэффициента усиления и меньшего коэффициента шума. , где R0 = Rн = Rс , где Rс вносимое сопротивление в контур УРЧ, Rн - сопротивление нагрузки, Rс - сопротивление источника. Z - комплексное сопротивление всей цепи На резонансной частоте: Z0 = R0 + rx - R_ . ^ 8. Преобразователи частоты ( ПЧ ). Предназначены для линейного переноса спектра сигнала по оси частот без искажения его спектрального состава.x После фильтра на выходе будет только один сигнал.- преобразование частоты может быть как вверх, так и вниз.X - преобразующий элемент, который смешивает два сигнала.преобразовательный элемент с фильтром.ПУ должен обеспечивать минимальное искажение сигнала, алый коэффициент шума, максимальное подавление паразитных сигналов, необходимым коэффициентом усиления. К гетеродину (Г) предъявляются требования к минимальному уходу о частоте, должен обладать стабильной амплитудой и мощностью. Uг >>Uc. Фильтр или УПЧ должен иметь резонансную частоту, соответствующую промежуточной частоте контура, т.е. , а полоса должна быть шире полосы полезного сигнала, т.е. >c. Типы ПЧ: 1. ПЧ с линейным элементом с параметрическим изменением. 2. Использование нелинейного элемента. Линейные обычно строятся на базе транзисторов, а нелинейные на базе диодов.8.1. Линейные ПЧ. (1) , - коэффициент передачи. (2) . Подставим во (2)-ую - (1), а выбирая n можно получить то или иное значение промежуточной частоты.8.1.1. Структурная схема ПЧ.Zc - внутреннее сопротивление. ВАХ ПЭ - нелинейнойS - крутизна (tg угла наклона); Ф - прямоугольный. { , , 1) Uп0 = , где Snn - крутизна n-ой гармоники. 2) Uc = 0= - выходная проводимость преобразователя (внутренняя). 3) Uп = 0= - входная проводимость преобразователя. 4) Uc = 0= - обратная проводимость.8.1.2. Параметры преобразователя. 1) - коэффициент преобразования , где Zнэ=Zн||Zin, Zin=1/Gi . 2) - коэффициент обратного преобразования, где Zсэ=Zс||Zвх, Zвх=1/Gвх. 3) , 8.1.3. Помехи ПЧ. 8.1.4. Типы помех. 1) зеркальный канал; 2) канал прямого прохождения; 3) соседний канал. 2) На промежуточной частоте возникает помеха.Второй метод борьбы - законом закрепить частоты для приемников, на которых проходят эти помехи. 3) с2 находится не далеко от сДобиваются большей избирательности УПЧ или запрещают вещать станции на этой частоте.8.2. Транзисторный ПЧ. Два типа ( биполярные и полевые). Биполярные транзисторы позволяют строить ПЧ до единиц МГц, а полевые до десятков МГц. - ВАХ ПЧ на полевых транзисторах. Существуют два варианта схем: с отдельным гетеродином и с совмещенным. С отдельным у ПЧ характеристики лучше, т.к. есть развязка с источником сигнала. Во втором варианте схема более экономична, но ухудшаются характеристики).Два способа реализации схемы транзисторного ПЧ: Достоинства: малая мощность гетеродина.Недостатки: сильное взаимовлияние источника сигнала и гетеродина. Достоинства: улучшена развязка между источником сигнала и гетеродином.Недостатки: требуется более мощный гетеродин, т.к. управление осуществляется током истока; стабильность работы гетеродина меньше за счет меньшего входного сопротивления ( сток-исток); отсутствие Сбл в цепи истока приводит к созданию отрицательной обратной связи по промежуточной частоте п. Обе схемы предполагают работу в приемниках с переменной настройкой . Рассмотрим ^ ПЧ на биполярных транзисторах. Схемы также имеют два варианта.От Есм зависит крутизна и коэффициент преобразования. Достоинства и недостатки аналогичны первой схеме для полевого транзистора.Достоинства и недостатки как у второй схемы для полевого транзистора. коэффициента преобразования: К.п.=Uп/Uс=-SпZнэ ,где Zнэ равно сумме резонансного сопротивления контура, выходного сопротивления транзистора и входного сопротивления следующего каскада (УПЧ). Входная проводимость: Gвх.п. (0,7-0,8)|Y11с|, где Y11c - входная проводимость на частоте сигнала. Свх.п.Cвх.у.. Выходная проводимость: Gвых.п. (0,6-0,8)|Y22с|, где Y22c - выходная проводимость транзистора на промежуточной частоте. Выходная емкость: Свых.п. Cвых.у, где Cвых.у - емкость усилителя. У транзисторных ПЧ практически отсутствует эффект обратного преобразования частоты.^ 8.3. Диодные ПЧ. Имеют обязательно отдельный гетеродин. Диоды обладают малыми собственными емкостями, алыми сопротивлениями потерь, меньшим сопротивлением шума по сравнению с транзисторным ПЧ. Таким образом эти ПЧ являются основными ПЧ на любом диапазоне. Эквивалентная схема диодного ПЧ: , где Ri- внутреннее сопротивление. Для диодных ПЧ является характерным эффект обратного преобразования частоты. Sп=Sобр.п. Параметры диодного ПЧ: 1), где G0 - выходная проводимость диодного ПЧ. 2) , где Zсэ=(1/S0)||Zc 3) Входная и выходная проводимость: , где Gх - характеристическая проводимость для режима согласования: , где Sп - крутизна преобразования: . Для обеспечения режима согласования должно выполняться: 1/Rc=Gх ( на входе); Gх=1/Ry ( на выходе). Два способа включения источника и нагрузки ( индуктивная и емкостная связь): Индуктивная связь . Если обеспечить это согласование, то получаем максимальный коэффициент преобразования. Это справедливо для расчета диодных ПЧ, построенных как на полупроводниковых диодах, так и на кристаллических. В зависимости от величины эффекта обратного преобразования частоты диодные ПЧ делятся на узкополосные и широкополосные. В узкополосных на входе ПЧ ставится колебательный контур, который обеспечивает хорошую избирательность по зеркальному каналу. В широкополосных недостаточная избирательность по зеркальному каналу во входном контуре. В таких ПЧ возникает двойное обратное преобразование частоты.8.3.1. Основные разновидности диодных ПЧ. 1. Полупроводниковые (туннельные диоды) имеют малый уровень шумов, большую энергетическую прочность, высокую стабильность.Недостатки: малый динамический диапазон. 2. Полупроводниковые диоды с барьером Шотки.Достоинства: Большая прочность, большой динамический диапазон.Недостатки: Более мощный гетеродин. 3. ДПЧ на варикапах.Достоинства: Высокая стабильность характеристик.Недостатки: Гораздо больший уровень собственных шумов. Все диодные ПЧ как правило строятся по балансной или двубалансной схеме.- ^ Балансная схема. Uг - подается синфазно, а Uc - парофазно. Отсюда следует, что можно уменьшить амплитуду входного сигнала т.к. работают два диода. Также здесь хорошая развязка источника от гетеродина, поэтому уменьшается излучение гетеродина через входные цепи приемника, повышается стабильность работы гетеродина и можно обеспечить более сильную связь между гетеродином и саим преобразователем, а следвательно , увеличить требуемую мощность гетеродина. В этой схеме также компенсируются шумы гетеродина, т.к. шумы синфазны и в нагрузке они компенсируют друг друга.8.4. Детекторы РПУ.Назначение: выделение полезного сигнала из радиосигнала. От вида модуляции делятся на амплитудные, частотные и фазовые.9. Амплитудные детекторы (АД). Они составляют основу также частотных и фазовых детекторов. АД выделяют отгибающую радиосигнала с одновременной фильтрацией несущего колебания. В качестве несущего могут быть использованы гармонические сигналы, последовательность радио и видеоимпульсов. Детектор состоит из нелинейного элемента и фильтра. В качестве нелинейного элемента обычно используют полупроводниковые или вакуумные диоды, а также полевые и биполярные транзисторы. В качестве фильтра обычно используют НЧ RC-фильтр. Для улучшения фильтрации при гармоническом несущем сигнале может быть использован дроссель:- Фильтр АД . Дроссель играет роль режекторного фильтра. Принцип работы АД можно пояснить с помощью спектральных диаграмм: Временные диаграммы этого сигала: 9.1. Основные параметры АД. 1. Коэффициент передачи немодулированных сигналов: К =U /U0; U =U -Un ,где U - приращение постоянной составляющей на выходе детектора. Un - напряжение покоя при условии Uвх=0. U0 - амплитуда входного сигнала. U - постоянная составляющая. 2. Коэффициент передачи детектора для модулированных сигналов: , где U - амплитуда огибающей на выходе; m - коэффициент глубины амплитудной модуляции. 3. Входное сопротивление: . 4. Выходное сопротивление: . 5. Коэффициент линейных искажений (частотных и фазовых). Определяется как для любых усилителей; т.е.- это коэффициент передачи на нижней и верхней граничной частоте: Kв , в. 6. Коэффициент нелинейных искажений: . В числителе мощность паразитных составляющих, в знаменателе мощность основной составляющей на выходе. Все параметры зависят от режима работы детектора. Режимы работы определяются амплитудой входного сигнала.^ Рассмотрим режимы работы детектора в случае слабого сигнала. I = f ( U =Uп + Uвх ), где f - функция, которая описывает нелинейность ВАХ диода. Функция раскладывается в ряд I = I - Iп = = f’(Uп)Uвх + 1/4 f’’(Uп)Uвх2 + 1/8 f’’’(Uп)Uвх3 +... Слагаемыми больше второго по счету пренебрегаем I f’’’(Uп)Uвх2 )/4 ; U =I R = (f’’’(Uп)RUвх3 )/4 , где (f’’’(Uп)RUвх3 )/4 = A = const, т.е. приращение постоянной составляющей U пропорциональна Uвх2, т.е. в случае слабого сигнала детектор явл. квадратичным.Режимы квадратного детектирования имеет особенность: подавление полезного сигнала шумом. Т.к.шум - случайный процесс, а сигнал и шум статистически не зависимы, то после фильтрации . Рассмотрим отношение сигнал/шум на входе и выходе детектора: , . Т.к. сигнал слабый, то для квадратичного детектора выполняется: Ucш, UcГрафик помехоустойчивости АД. - коэффициент помехоустойчивости.9.2. Детектирование сильных сигналов. ВАХ может быть апроксимирована кусочно-линейными функциями: Предположим, что Есм=0, тогда U =U ; U =U0 cos , где - угол отсечки. Разложим импульсный сигнал в ряд Фурье, т.е.по гармоникам частоты . Тогда: I = , где S- крутизна ВАХ (S=tg). С другой стороны: I =U /R. Приравниваем два полученных выражения и получаем: . Если сопротивление нагрузки велико и крутизна велика, т.е. SR стремится к бесконечности, то -угол отсечки.Предположим, что в качестве схемы используется схема последовательного АД: Особенность схемы в выборе параметров RC-фильтра. Два случая сигнала на выходе (немодулированный и модулированный). во втором случае зар=RiC , разр=RC.При выборе R и C должно выполняться: 1/jCR, т.е. для несущего колебания емкость короткозамыкающая.Тогда параметры для случая сильного сигнала: 1.К =U /U0= cos - коэффициент передачи немодулированных сигналов. 2. Коэффициент передачи для модулированных сигналов: - для случая тональной модуляции - амплитуда полезного сигнала . Отсюда следует, что коэффициент передачи максимальный будет равен единице. Если SR стремится к бесконечности, то имеем малый угол отсечки. 3. Входное сопротивление: оно влияет прежде всего на режим работы выходного каскада УПЧ: . Первый случай R стремится к 0 таким образом /2 Rвх 2Ri Второй случай R стремится к бесконечности 0 Rвх R/2 .Ri - внутреннее сопротивление диода.Чем больше сопротивление нагрузки, тем больше коэффициент передачи детектора и больше входное сопротивление. Однако, с ростом сопротивления нагрузки возрастает инерционность детектора и увеличиваются частотные искажения.4. Детекторные характеристики: U =f(U0), где Rн=const; K =f(U0).R123 Чем больше Rн, тем больше U . Если R стремится к бесконечности, то стремится к 0, К стремится к 1, стремится к 45оtg( = K .5. Частотные характеристики: К = f() - модуль коэффициента передачи от модулирующей функции.- без учета параметров нагрузки. Верхняя граничная частота без учета нагрузки зависит: 1/в=в=С(Ri||R). С точи зрения частотной характеристики сопротивления нагрузки R надо уменьшать. в>max- определяет безинерционный режим работы детектора. - условие безинерционной работы, где m - глубина модуляции. U - безинерционный детектор. U - инерционный детектор.9.3. Особенности построения АД. Схема АД реализуется двумя способами - последовательная и параллельная. Ранее мы рассматривали последовательные диодные детекторы. Один из ее недостатков - непосредственно к диоду прикладываются большие значения постоянного тока и напряжения. Рассмотрим параллельный детектор.Главное назначение - защита диода от больших токов и потенциалов со входа ( эту роль выполняет емкость С ).Недостаток: включение дополнительного RC-фильтра. Наличие этого фильтра влияет на параметры детектора. Различие последовательного и параллельного детектора в параметрах в основном только во входном сопротивлении: Rвх||=Rвх ||R||Rф , т.е. наличие Rф уменьшает входное сопротивление параллельного детектора. Еще одной разновидностью детектора является следующая схема:Здесь улучшена фильтрация ВЧ - колебания за счет С. С - шунтирующая блокировочная емкость.Недостатки: меньшее входное сопротивление , остальные параметры также хуже. Возможный вариант - двухтактовая схема детектора:Достоинства: в 2 раза больше входное сопротивление, выше Кд, улучшена фильтрация несущего колебания. Все рассмотренное относится к кристаллическим и вакуумным диодами. К особенностям детекторов на полупроводниковых диодах относится: обратное сопротивление диода. - различная для разных полупроводниковых диодов.Наличие Rобр. приводит к изменению сопротивления нагрузки: Rн =R||Rобр. Таким образом уменьшается коэффициент передачи детектора. Rвх=R||Rобр. - уменьшается также входное сопротивление. Увеличивается верхняя граничная частота и уменьшается условие безинерционности работ детектора. Вторая особенность - влияние емкости p-n-перехода, которая влияет на выходной каскад УПЧ. Должно быть: Ск>>Cд , где Ск - емкость контура, Сд - собственная емкость диода. Все рассмотренные схемы (их работа) зависит от амплитуды входного сигнала. Режим квадратичный: Uвх>0,05-0,01В. Экономичный режим: Uвх>0,1-0,5 В. Квадратичный режим: Uвх>0,7-0,8 В.^ 9.3.1 Транзисторные детекторные. Используются когда надо совместить две операции - детектирование и усиление. Используемые здесь нелинейности обоих переходов - база-эмиттер, база-коллектор. Рассмотрим эмиттерный детектор:( транзистор включен по схеме с общим эмиттером).9.3.2. Коллекторный детектор.( транзистор включен по схеме с общим коллектором).Эмиттерная схема используется чаще. Сопротивление базового делителя выбирается меньше, чем у усилителя. Это нужно, чтобы лучше развязать базу-эмиттер (базу-коллектор) и чтобы транзистор был в режиме отсечки. Условие для выбора блокировочной емкости: 1/Cбл Т.к. Сбл. параллельна входу транзистора, то Сбл.>>Cвхтранзистора в первом случае и Сбл. В таких схемах Rвх в два-три раза выше, чем входное сопротивление усилителя на этих транзисторах. Свх здесь в два-три раза меньше, чем входная емкость усилителя на таких же транзисторах.^ 10. Детектирование импульсных сигналов. В качестве несущего колебания используется последовательность радио- или видеоимпульсов.В зависимости от вида входного сигнала на практике различают три вида детекторов: 1. Импульсный детектор - выделение огибающей каждого импульса. 2. Пиковый детектор - выделение огибающей последовательности радиоимпульсов. 3. Детектор видиоимпульсов - выделение огибающей последовательности видеоимпульсов.10.1. Импульсный детектор. Обычно используется схема параллельного и последовательного детектора. Последовательный детектор: Рассмотрим режим детектирования сильных сигналов. tсп - время спада; tу - время установления. ИД вносит искажения сам в передний и задний фронты радиоимпульса. tуСRок , где Rок - резонансное сопротивление контура. , где SR>>1 tу2,3CR, где R - нагрузка, и SR меньше либо равно 0.5. tсп2,3C(R||Rобр), где Rобр - обратное сопротивление диода.10.2. Пиковый детектор (ПД).в огибающей последовательности импульсов полезный сигнал; max - его максимальная частота. Т - период следования. Т - период несущего колебания.Обычно используется схема параллельного диодного детектора. Выбор параметров аналогичен случаю параллельного детектора для режима сильного детектирования. Но есть и различия: р=RC, где р - время разряда, либо р=C(R||Rобр), где р>>T. з=RCi , где з - время заряда, Ri - сопротивление диода, где р Для работы нужно, чтобы Т10.3. Детектор видеоимпульсов.Здесь должно выполняться условие: р>>T, з - условие безинерционности детектора.11. Фазовый детектор (ФД). Его назначение: преобразование мгновенной фазы сигнала в напряжение, изменяющееся по закону модулирующей функции (полезного сигнала). , где - полная фаза. Главная задача - выделить с(t). Таким образом надо иметь информацию о и ,таким образом нужно иметь некоторый опорный генератор.^ Основные параметры: 1. Детекторная характеристика: U =f(с), где U0=const. рабочие области характеристики там, где сохраняется линейность. а) Крутизна детекторной характеристики: SФД = dU /dc , при /2 и 3/2. б) Область линейности характеристики: c. Отсюда следует - надо иметь максимальную крутизну и максимальную область линейности характеристики.2. Входное сопротивление ФД. 3. Выходное сопротивление ФД. 4. Допустимый уровень линейных и нелинейных искажений. Уровень линейных искажений определяется допустимым уровнем частотных и фазовых искажений. Нелинейные искажения определяются максимальным изменением амплитуды U0, которые дают допустимый уровень нелинейных искажений. Встречаются три схемы построения ФД: 1) ФД вектромерного типа; 2) ФД коммутационного типа; 3) ФД синхронного типа.11.1. ФД вектромерного типа. В них образуется векторная сумма опорного и выходного напряжения При этом полученная информация заключена в величине угла между этими векторами. Изменение фазы (угла) преобразуется в изменений результирующего вектора, т.е. фазовая модуляция превращается в амплитудную. Затем происходит операция амплитудного детектирования. Используются две схемы построения: однотактная и балансная.Рассмотрим однотактную схему: С увеличением с растет Uд. Найдем детекторную характеристику: ; U0>>Uc Тогда U = ,где KД - коэффициент передачи амплитудного детектора.с - рабочая область.Достоинство: простота.Недостатки: малый линейный участок, малая крутизна детекторной характеристики, детекторная характеристика не проходит через 0. Поэтому на практике обычно применяются балансные схемы:U = Считаем, что 0=0.;;; . Здесь имеются три случая: а) с=/2 б) сТогда выражение для детекторной характеристики: U == =, где U =Т.к. U0>>Uc U KдUc cos(c).Достоинства: Большая линейность характеристики, если U0=Uc/2, то будет максимум области линейности характеристики; большая крутизна; характеристика проходит через ноль.Недостаток: более сложное построение.11.2. Фазовый детектор коммутационного типа. Строятся на балансной схеме и основа их - два ключевых элемента. Опорное напряжение здесь - последовательность прямоугольных импульсов.В качестве ключей используются диоды или транзисторы. Опорное напряжение на ключи подается синфазно, т.е. на выходе не влияет.Uвх подается парафазно: Пусть с - между опорным и выходным сигналом. U будет максимально т.е. разность I1 и I2 на сопротивление.Пусть с=/2, т.к. Iср1 и Iср2 U =0. Детекторная характеристика: U KдUc cos(c), где Кд - коэффициент передачи.Достоинства: больший диапазон линейности характеристики; возможность реализации этого детектора в интегральном исполнении.