Детектирование колебаний. Амплитудное детектирование

Детектирование колебаний

Детектированием (демодуляцией) называют процесс преобразования модулированного высокочастотного сигнала в колебание, форма которого воспроизводит низкочастотный модулирующий сигнал. Детекторы (демодуляторы) выполняют функцию, обратную функции, осуществляемой модуляторами, и делятся на амплитудные, частотные, фазовые, импульсные, цифровые и т. д.

Амплитудные детекторы На вход детектора АМ-сигнала (АМ-детектора) подают высокочастотное модулированное колебание

Выходное же напряжение АМ-детектора должно быть низкочастотным пропорциональным передаваемому сигналу.

Схема последовательного диодного детектора , у которого диод V D включен последовательно с низкочастотным R Н С Н -фильтром.

Рис. 15. Последовательный диодный детектор:

а - схема; б - диаграммы напряжений

Пусть на вход диодного детектора поступает однотональный АМ-сигнал

Ток через диод протекает в моменты времени, когда амплитуда входного напряжения u ВХ превышает напряжение на конденсаторе С Н (а значит, и на выходе детектора u ВЫХ). Конденсатор С Н заряжается через малое сопротивление открытого диода намного быстрее, чем разряжается на высокоомное сопротивление нагрузки R H .

Частотный детектор. При детектировании радиосигналов с угловой модуляцией их предварительно преобразуют в колебания с неглубокой амплитудной модуляцией и затем детектируют амплитудным детектором. Такое преобразование необходимо потому, что нелинейные элементы реагируют на изменения только амплитуды, а не частоты и фазы колебаний. Для выделения передаваемого сигнала из частотно-модулированного колебания применяют частотные детекторы. Преобразование частотной или фазовой модуляции в амплитудную осуществляют с помощью линейных цепей, в частности резонансного контура, амплитуда напряжения на котором зависит от частоты входных колебаний. Положим, что контур настроен на частоту ω Р и на него подают однотональный ЧМ-сигнал с постоянной амплитудой и меняющейся по гармоническому закону частотой

(здесь ω 0 - частота несущего; ω Д - девиация частоты). Поскольку модуль полного сопротивления контура зависит от частоты, то амплитуда напряжения на нем будет изменяться во времени при отклонениях частоты ЧМ-сигнала от несущей ω 0 . Амплитуда ЧМ-колебания на выходе резонансного контура изменяется во времени пропорционально гармоническому модулирующему сигналу, т. е. ЧМ-сигнал преобразуется в напряжение, модулированное еще и по амплитуде. Затем такое, достаточно сложное по структуре АМ-ЧМ-колебание, детектируется амплитудным детектором. Недостаток этого метода детектирования - ограниченный линейный участок на скате резонансной кривой контура.

Полученный в результате детектирования сигнал соответствует тому звуковому сигналу, который действовал на микрофон передатчика. После усиления колебания низкой частоты могут быть превращены взвук.

Основные принципы радиосвязи представлены в виде блок-схемы на рисунке 7.9.

1. Для чего нужна модуляция колебаний!
2. Что называют детектированием колебаний!

Современные радиотехнические устройства позволяют провести очень наглядные опыты по наблюдению свойств электромагнитных волн. При этом лучше всего пользоваться волнами сантиметрового диапазона. Эти волны излучаются специальным генератором сверхвысокой частоты (СВЧ). Электрические колебания генератора модулируют звуковой частотой. Принятый сигнал после детектирования подается на громкоговоритель.

Электромагнитные волны излучаются рупорной антенной в направлении оси рупора. Приемная антенна в виде такого же рупора улавливает волны, которые распространяются вдоль его оси. Общий вид установки изображен на рисунке 7.17.

Поглощение электромагнитных волн. Располагают рупоры друг против друга и, добившись хорошей слышимости звука в громкоговорителе, помещают между рупорами различные диэлектрические тела. При этом замечают уменьшение громкости.

Отражение электромагнитных волн. Если диэлектрик заменить металлической пластиной, то звук перестанет быть слышимым.

Волны не достигают приемника вследствие отражения. Отражение происходит под углом, равным углу падения, как и в случае световых и механических волн. Чтобы убедиться в этом, рупоры располагают под одинаковыми углами к большому металлическому листу (рис. 7.18). Звук исчезнет, если убрать лист или повернуть его.

Преломление электромагнитных волн. Электромагнитные волны изменяют свое направление (преломляются) на границе диэлектрика. Это можно обнаружить с помощью большой треугольной призмы из парафина. Рупоры располагают под углом друг к другу, как и при демонстрации отражения.Металлический лист заменяют затем призмой (рис. 7.19). Убирая призму или поворачивая ее, наблюдают исчезновение звука.

Понеречность электромагнитных волн. Электромагнитные волны являются поперечными. Это означает, что векторы и электромагнитного поля волны перпендикулярны направлению ее распространения. При этом векторы и взаимно перепендикулярны. Волны с определенным направлением колебаний этих векторов называются поляризованными. На рисунке 7.1 изображена такая поляризованная волна.

Приемный рупор с детектором принимает только поляризованную в определенном направлении волну. Это можно обнаружить, повернув передающий или приемный рупор на 90°. Звук при этом исчезает.

Поляризацию наблюдают, помещая между генератором 11 приемником решетку из параллельных металлических стержней (рис. 7.20). Решетку располагают так, чтобы стержни были горизонтальными или вертикальными. При одном из этих положений, когда электрический вектор параллелен стержням, в них возбуждаются токи, в результате чего решетка отражает волны, подобно сплошной металлической пластине. Когда же вектор перпендикулярен стержням, токи в них не возбуждаются и электромагнитная волна проходит через решетку.

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. Как и всякое преобразование колебаний, детектирование возможно только при использовании нелинейного элемента.

Наиболее просто производится детектирование AM колебаний (рис. 7 ). Если подать высокочастотные колебания, промодулированные по амплитуде, на нелинейный элемент - детектор, обладающий односторонней проводимостью (в качестве такого элемента может быть использован полупроводниковый или электровакуумный диод), то ток в его цели приобретает форму синусоидальных импульсов, амплитуда которых изменяется пропорционально интенсивности звукового сигнала.

Рис.7. Детектирование АМ колебаний:
а – процессы в цепи детектора; б – схема детектора.

Все гармонические составляющие и постоянная составляющая периодической последовательности импульсов, представляющая собой среднее значение тока за период, пропорциональны амплитуде импульсов. Следовательно, постоянная составляющая тока в цепи детектора I Д изменятся пропорционально напряжению сигнала, промодулировавшего колебания в передатчике. Ее отфильтровывают от высокочастотных составляющих тока с помощью фильтра, обычно состоящего из резистора R и конденсатора С малой емкости. Высокочастотные составляющие тока проходят через конденсатор, не создавая значительного напряжения на нем. 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 резисторе R ). Звуковая составляющая тока, проходя через резистор R , создает на нем напряжение, которое затем 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 резистор R , создают на нем падение напряжения, которое заряжает конденсатор. За промежуток времени между импульсами конденсатор успевает только частично разрядиться через резистор, вследствие чего в интервале между импульсами напряжение на резисторе не исчезает полностью. Каждый новый импульс подзаряжает конденсатор. Таким образом, на конденсаторе создается некоторое усредненное напряжение, которое изменяется пропорционально амплитуде импульсов.

При детектировании ЧМ колебаний можно сначала превратить изменение мгновенной частоты в изменение тока высокочастотных колебаний, т. е. преобразовать ЧМ колебания в AM. Это достигается подачей ЧМ тока в цепь контура с собственной частотой f ok , расстроенного относительно средней частоты передатчика f cp (рис. 8 ). В этом случае изменение частоты передатчика в ту или другую сторону приводит к изменению амплитуды высокочастотных колебаний в контуре, причем ЧМ колебания преобразовываются в AM. Последние же могут быть продетектированы описанным выше способом.

Рис.8. Преобразование ЧМ колебаний в АМ с помощью расстроенного контура

Недостатком данного метода является наличие значительных нелинейных искажений, возникающих вследствие нелинейности резонансной характеристики контура. Кроме того, при описанном выше способе детектирования ЧМ колебаний изменения амплитуды колебаний на входе детектора будут вызывать изменения выходного напряжения. Следовательно, помехи, наводимые в приемной антенне, будут создавать искажения сигнала на выходе. Чтобы исключить это, можно поставить до детектора амплитудный ограничитель, однако это приводит к уменьшению амплитуды сигнала на входе детектора.

На практике широко применяют схемы частотных детекторов (их также называют частотными различителями или дискриминаторами), в значительной мере свободные от отмеченных выше недостатков.

Детектирование ФМ 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 АИМ и ШИМ сигналов осуществляется так же, как обычных AM сигналов. При детектировании колебаний с ФИМ последовательность продетектированных импульсов, следующих один за другим через различные промежутки времени, преобразуют в последовательность импульсов, промодулированных по ширине, и уже из них выделяют напряжение звуковых частот.

Вопрос 4. Усиление сигналов низкой частоты.

При пояснении принципов усиления с помощью ламп или транзисторов были использованы схемы с резистором R H в роли нагрузки выходной цепи. Резистивные каскады широко применяют для усиления малых сигналов. Рассмотрим работу таких каскадов подробнее. На рис. 9.а дана схема лампового, а на рис. 9.б - транзисторного резистивного каскада (фильтры развязки в обеих схемах представлены лишь конденсаторами С ф , пропускающими токи сигналов мимо источника питания).

Ламповый каскад предназначен для усиления напряжения сигнала: усиленное напряжение должно воздействовать на вход следующего каскада и управлять его работой (данный каскад имеет лампу Л 1 следующий - лампу Л 2 ). Об усилении мощности здесь говорить не приходится, так как, во-первых, цепи сеток работают без расхода мощности, а во-вторых, мощность, расходуемая в резисторе R h , сама по себе не является полезной. Лампа Л1 - пентод, но в резистивном каскаде может применяться и триод. Все детали литания и нагрузки нам уже известны, за исключением конденсатора С р и резистора Re . Входное напряжение U m 1 подается от генератора сигнала ГС на управляющую сетку лампы Л 1 Усиленное напряжение возникает на резисторе R н , включенном в анодную цепь лампы Л 1 . Но для того чтобы переменное напряжение с резистора R н воздействовало на управляющую сетку следующей лампы, а постоянное напряжение анодной батареи не попадало в цепь этой сетки, между выходом данного и входом следующего каскада ставится разделительный конденсатор С р емкостью в десятки тысяч пикофарад. Этот конденсатор должен обладать высоким сопротивлением изоляции для постоянного тока. Наличие разделительного конденсатора делает необходимым включение от сетки на катод резистора Rс : во-первых, через этот резистор подается с нижнего зажима резистора R K на управляющую сетку лампы Л 2 отрицательное постоянное напряжение смещения; во-вторых, электроны, попадающие с катода лампы Л 2 на ее управляющую сетку и способные образовать на ней отрицательный заряд, который может запереть лампу, стекают через резистор Rс на катод. Поэтому резистор Rс (сопротивлением сотни кОм и больше) называется иногда сопротивлением сеточной утечки (более грубо, просто «утечкой»).

Так составляется схема каскада предварительного усиления (усиления напряжения) на резисторах с применением электронной лампы. Следует еще учесть, что выходные зажимы нашего каскада шунтируются входной емкостью С вх2 следующего каскада. Обычно эта емкость исчисляется десятками пикофарад (с учетом емкости сетка - катод, емкости между монтажными проводами и емкости деталей на корпус усилителя). К той же емкости С вх 2 следует отнести и выходную емкость лампы Л 1 , шунтирующую сопротивление резистора (см. ниже).

Транзисторный каскад собран по схеме с ОЭ на транзисторе Т 1 . Он получает от генератора сигнала (ГС) напряжение на базу U m 1 . Смещения на базы данного и следующего транзисторов подаются через резисторы R б .

Рис.9. Резистивные усилительные каскады:
а – ламповый; б – транзисторный.

Нагрузочный резистор R h включен в цель коллектора, с его зажима снимается переменное выходное напряжение U m 2 через разделительный конденсатор С р . Полезным потребителем энергии сигнала является входное сопротивление транзистора Т 2 следующего каскада. Здесь можно говорить об усилении напряжения, тока и мощности.

Ручная и автоматическая регулировка усиления,
борьба с помехами радиоприему.

Назначение и основные принципы реализации
автоматической регулировки усиления

Автоматическая регулировка усиления (АРУ) предназначается для сохранения заданного постоянства выходного напряжения приемника в условиях изменения уровня принимаемых сигналов. Существует два основных типа систем АРУ:

Система АРУ с обратной связью (система регулировки «назад» или обратная регулировка);

- система АРУ без обратной связи (система «вперед» или прямая регулировка).

Возможна также комбинированная схема, сочетающая обратную и прямую регулировки. На рисунке 1 показана структурная схема обратной АРУ. Она обеспечивает уменьшение усиления с увеличением уровня сигнала и увеличение усиления при уменьшении уровня сигнала.

Рис. 1. Структурная схема АРУ с обратной связью (регулировка «назад»)

Сигнал с выхода тракта УПЧ подается на амплитудные детекторы сигнала Д с и АРУ Д ару . С детектора АРУ напряжение через фильтр нижних частот подводится к регулируемым каскадам. В случае режимной регулировки управляющее напряжение с детектора АРУ подается на управляющие электроды (в цепи базы, затвора и т. п.) усилительных приборов регулируемых каскадов. Если сигнал на входе приемника имеет нормальную величину, то на управляющих электродах усилительных приборов действует напряжение, соответствующее исходной (нормальной) рабочей точке. Увеличение уровня несущего сигнала приводит к увеличению напряжения на входе детектора АРУ, а следовательно, и к увеличению выпрямленного напряжения. Это напряжение через фильтр подается на управляющие электроды усилительных приборов регулируемых каскадов и снижает их усиление. Основная особенность схемы АРУ с обратной связью невозможность обеспечения полного постоянства выходного напряжения, так как сам процесс регулирования предполагает наличие изменений напряжения сигнала. Можно уменьшить эти изменения до незначительной величины, но полностью устранить нельзя.

Система АРУ с прямым регулированием (рис. 2 ) характерна тем, что регулируемые каскады находятся после узла, с которого поступает сигнал на детектор АРУ. Если попытаться охватить регулировкой первые каскады приемника, то в цепи АРУ необходимо такое же усиление, что и в основном канале.

Рис. 2. Структурная схема прямой АРУ.

Это сильно усложняет схему приемника. Если же снимать напряжение для АРУ с какого-то промежуточного каскада, то все предыдущие не будут подвергаться регулировке и могут перегружаться. Преимуществом АРУ «вперед» является возможность получить при определенных условиях строгое постоянство выходного напряжения приемника, а при необходимости - даже падение его с ростом входного сигнала. Однако ее очень сложно выполнить как в конструктивном отношении, так и с точки зрения подбора характеристик регулируем элементов, и поэтому в приемниках АРУ «вперед» используется очень редко.

Рассмотрим более подробно различные виды обратной АРУ. Используются простая АРУ, АРУ с задержкой, АРУ с задержкой и усилением.

В простой АРУ напряжение с детектора АРУ, который можно совместить с детектором сигнала, через фильтр НЧ подается на регулируемые каскады при любых, даже самых малых, уровнях входного сигнала. Из сравнения показанных на рис. 3 амплитудных характеристик приемника без АРУ (1) и с простой АРУ (2) видно, что при этой АРУ коэффициент усиления приемника уменьшается не только для больших сигналов, но и для самых маленьких, когда уменьшение усиления не имеет смысла.

Рис.3. Амплитудные характеристики приемника:
1 – без АРУ; 2 – при простой АРУ; 3 – при АРУ с задержкой;
4 – при АРУ с задержкой и усилением.

Это основной недостаток простой АРУ, и поэтому она применяется редко и только в простейших радиовещательных приемниках. Недостатки простой АРУ устраняются использованием АРУ с задержкой. Основное отличие АРУ с задержкой от простой в том, что пока уровень несущей на входе приемника не превосходит величины соответствующей номинальной чувствительности, детектор АРУ закрыт напряжением задержки Ез и система АРУ не работает. Как только сигнал превысит этот уровень, на входе детектора АРУ появится напряжение U mc >\Ез\ и начинает действовать система регулирования, которая поддерживает выходное напряжение относительно постоянным. Схема АРУ с задержкой (рис. 3 ) содержит специальный детектор АРУ на диоде Д 2 .С помощью потенциометра R 1 R 3 создается напряжение Е з , подаваемое «а диод детектора АРУ и запирающее его. Регулирующее напряжение снимается с нагрузки детектора АРУ R 2 через фильтры R ф C ф подается на базы транзистора регулируемых каскадов. Амплитудная характеристика приемника, в котором применена АРУ с задержкой, показана на рис. 3 (кривая 3). В отличие от простой АРУ (кривая 2), АРУ с задержкой не влияет на коэффициент усиления приемника до тех пор, пока входное напряжение не превысит U BX о , т. е. пока входное напряжение детектора АРУ не превысит напряжение запирания диода Е З . Только после этого начинает работать схема АРУ и начинает замедляться рост выходного напряжения. Для увеличения пределов регулирования применяются схемы АРУ с задержкой и усилением. В этих схемах перед детектором АРУ ставятся дополнительные каскады УПЧ АРУ или после детектора АРУ каскады усиления постоянного тока. В связи с трудностями стабилизации выходного напряжения усилителя постоянного тока эта схема применяется реже. Из рис. 3 (кривая 4) видно, что эффективность усиленной АРУ выше, чем всех остальных схем. Фильтр R ф С ф (рис. 4 ) в цепи регулирования определяет инерционные свойства системы АРУ и служит для решения двух основных задач. Первая задача заключается в фильтрации напряжения промежуточной частоты и устранении тем самым обратной связи по промежуточной частоте. Вторая задача связана со свойствами амплитудно-модулированных сигналов. При приеме таких сигналов на нагрузке детектора АРУ будет действовать не только постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде несущей частоты, но и переменное напряжение с частотой модуляции. Если оба эти напряжения подать на регулируемые каскады, то усиление сигнала в приемнике будет сопровождаться его демодуляцией (уменьшением коэффициента модуляции). Для устранения этого явления инерционные свойства фильтра АРУ должны быть такие, чтобы на его выходе обеспечивалось отфильтровывание составляющих, изменяющихся с частотами модуляции. Обычно фильтр АРУ состоит из резистора и конденсатора. Для устранения связи между несколькими регулируемыми каскадами, которая может привести к самовозбуждению, между регулируемыми каскадам и в цепь регулирования ставятся развязывающие фильтры (R" ф С" ф на рис. 4 ).

Рис. 4. Схема АРУ с задержкой.

Рассмотрим вопрос о возможных пределах регулировки усиления в одном каскаде и необходимом числе регулируемых каскадов, обеспечивающем заданные общие пределы АРУ, если в одном каскаде их обеспечить не удается. Реально можно получить в одном каскаде режимную регулировку в пределах 5-10 раз и до 20-30 раз при других видах регулировок. Если учесть, что уровень сигнала на входе приемника может изменяться в 10 4 - 10 5 раз, а на выходе приемника эти изменения не должны превышать 1,5 - 4 раза, то становится очевидной необходимость использования для регулировки усиления ряда каскадов приемника.

Детектирование (от лат. detectio - открытие, обнаружение), преобразование электрических колебаний, в результате которого получаются колебания более низкой частоты или постоянный ток. Наиболее распространённый случай Детектирование - демодуляция - состоит в выделении низкочастотного модулирующего сигнала из модулированных высокочастотных колебаний (см. Модуляция колебаний ). Детектирование применяется в радиоприёмных устройствах для выделения колебаний звуковой частоты, в телевидении - сигналов изображения и т.д.

Модулированное по амплитуде колебание представляет собой в простейшем случае совокупность трёх высоких частот w, w + и w - , где w - высокая несущая частота, - низкая частота модуляции. Т. к. сигнала частоты нет в модулированном колебании, то Детектирование обязательно связано с преобразованием частоты. Электрические колебания подводятся к устройству (детектору), которое проводит ток только в одном направлении. При этом колебания превратятся в ряд импульсов тока одного знака. Если амплитуда детектируемых колебаний постоянна, то на выходе детектора импульсы тока имеют постоянную высоту (рис. 1 ). Если амплитуда колебаний на входе детектора изменяется, то высота импульсов тока становится различной. Огибающая импульсов при этом повторяет закон изменения амплитуды подводимых к детектору модулированных колебаний (рис. 2 ). Если колебания выпрямляются лишь частично, т. е. ток через детектор течёт в обоих направлениях, но электропроводность детектора различна, то Детектирование также происходит. Т. о., для Детектирование можно использовать любое устройство с различной электропроводностью в различных направлениях, например диод . Спектр частот тока, прошедшего через диод, значительно богаче спектра исходного модулированного колебания. Он содержит постоянную составляющую, колебание частоты , а также составляющие с частотами w, 2w, Зw и т.д. Для выделения сигнала частоты ток диода пропускается через линейный фильтр, обладающий высоким сопротивлением на частоте и малым сопротивлением на частотах w, 2w и т.д. Простейший фильтр состоит из сопротивления R и ёмкости С , величина которых определяется условиями wRC >> 1 и RC << 1 (см. Электрический фильтр ). Напряжение на выходе этого фильтра имеет частоту и амплитуду, пропорциональную глубине модуляции входного колебания высокой частоты.

Лит.: Стрелков С. П., Введение в теорию колебаний, 2 изд., М., 1964; Сифоров В. И., Радиоприёмные устройства, 5 изд., М., 1954, гл. 6; Гуткин Л. С., Преобразование сверхвысоких частот и детектирование, М. - Л., 1953.

В. Н. Парыгин.

Одинаковой высоты (б). Детектор регистрирует постоянную составляющую тока." href="a_pictures/18/10/295655320.jpg">детектора колебания с постоянной амплитудой (а); на выходе

Детектирование представляет собой процесс, обратный модуляции. При модуляции один из параметров высокочастотного переносчика изменяется пропорционально первичному сигналу. Детектирование заключается в восстановлении того первичного сигнала, которым производилась модуляция. Детектирование считается неискаженным, если напряжение на выходе детектора повторяет закон изменения параметра модулированного колебания (амплитуды в случае AM, частоты в случае ЧМ, фазы в случае ФМ).

Поскольку в спектре модулированного колебания содержатся только высокочастотные компоненты (несущая и боковые частоты), а результатом детектирования является получение низкочастотных колебаний, линейные цепи для детектирования непригодны. В большинстве случаев детекторы являются устройствами нелинейными, реже - параметрическими.

На рис. 3.41 приведена обобщенная схема детектора, состоящая из двух элементов: а) нелинейного (НП) или параметрического (ПП) преобразователя, в выходном токе которого при воздействии на вход гармонического напряжения появляется постоянная составляющая фильтра нижних частот предотвращающего прохождение на выход детектора высокочастотных составляющих.

Требование к преобразователям: величина должна зависеть в детекторе AM сигналов от в детекторе ЧМ сигналов от , в детекторе ФМ сигналов от

При подаче на вход модулированного колебания, один из параметров которого меняется с низкой частотой, постоянная составляющая тока на выходе соответствующего детектора также будет изменяться с низкой частотой, и это колебание после ФНЧ выделится на выходе детектора. Для неискаженного детектирования необходимо, чтобы компонента тока изменялась пропорционально модулируемому параметру или ). В связи

с этим важнейшими характеристиками детекторов являются характеристики детектирования, под которыми подразумеваются зависимости от в амплитудных, от в частотных и от в фазовых детекторах.

ДЕТЕКТИРОВАНИЕ AM КОЛЕБАНИЙ В НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ

На рис. показано графическое определение тока, протекающего через диод при воздействии на него AM напряжения

Поскольку диод обладает односторонней проводимостью, ток имеет характер импульсов длительностью в половину периода частоты амплитуда которых изменяется при изменении огибающей входного напряжения. В получившейся последовательности импульсов тока содержится уже и низкочастотная составляющая частоты .

Действительно, импульсы тока различаются главным образом амплитудой Зависимость можно рассматривать как результат модуляции импульсов тока, записанных в виде ряда Фурье колебанием низкой частоты

Таким образом, ток содержит постоянную составляющую и компоненты высокой частоты и ее гармоник, каждая из которых модулирована низкочастотным сигналом.

На рис. 3.42в штрихпунктирная линия изображает зависимость постоянной составляющей тока от времени определяемой как среднее значение тока за период высокой частоты :

Для выделения низкочастотного сигнала последовательно с нелинейным элементом включают такую цепь RC (рис. 3.43), чтобы

Здесь емкость С выполняет роль ФНЧ: в силу (3.90) высокочастотные компоненты тока напряжения на выходе почти не создают. Для того чтобы низкочастотные компоненты тока создавали большое выходное напряжение, сопротивление должно быть достаточно большим и притом с тем, чтобы для низких частот сопротивление нагрузочной цепи Объединяя эти неравенства, получаем условия, определяющие выбор емкости С:

График рис. 3.42 г показывает форму выходного напряжения.

На рис. 3.44 а и б представлены спектры напряжения (3.87) и тока (3.88). Пунктирная линия на рис. 3.446 изображает зависимость при условии (3.91). Перемножая амплитуды спектральных компонент на соответствующие величины получаем спектр выходного напряжения (рис. 3.44в).

Переходя к более подробному рассмотрению процесса детектирования, отметим, что сопротивление нагрузки обычно выбирается настолько большим, что учет его влияния на ток оказывается необходимым.

Пусть на детектор в схеме рис. 3.43 действует синусоидальное напряжение частоты

Напряжение на диоде Вследствие наличия цепочки RC, оно отличается от напряжения (3.92) на величину постоянного смещения На рис. 3.45 показано определение

тока с учетом влияния для кусочно-линейной аппроксимации характеристики диода. При больших диод работает с небольшими углами отсечки 0, т. е. ток через диод протекает только в течение небольшой части периода, соответствующей заштрихованной части входного сигнала. Так как сопротивление открытого диода мало, в это время происходит быстрый заряд конденсатора С, сопровождающийся возрастанием напряжения на нем.

Когда оказывается меньшим диод запирается, - входное напряжение перестает влиять на процессы в RC-цепи, конденсатор С разряжается через большое сопротивление Согласно (3.90) постоянная времени разряда или траз Поэтому за ту часть периода Т, пока конденсатор разряжается, напряжение уменьшается незначительно. Характер изменения по времени и тока протекающего через диод, показан на рис. 3.46. Пренебрегая пульсацией напряжения будем в дальнейшем считать его при воздействии сигнала (3.92) постоянным и равным (штрих-пунктирная на рис. 3.46) Это позволяет записать напряжение на диоде как Определим угол отсечки 0 как значение при котором

Согласно (3.31) при кусочно-линейной характеристике диода

(рис. 3.45) . Подставляя это выражение в (3.93), получаем уравнение, определяющее 0:

Амплитуда в (3.94) не входит. Следовательно, угол отсечки 0 не зависит от амплитуды входного сигнала, а определяется исключительно параметрами схемы Поэтому согласно данный детектор обладает линейной характеристикой детектирования, и детектирование в нем происходит без искажений. Детектор с линейной характеристикой детектирования называется линейным детектором. Диодный детектор является линейным в случае достаточно больших амплитуд входного сигнала, когда пригодна кусочно-линейная аппроксимация его характери-, стики. При этом следует помнить, что линейный детектор является устройством нелинейным, работающим с отсечкой тока.