СИНХРОННОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ АМ КОЛЕБАНИЙ

Синхронным детектором (СД) называют детектор, основанный на использовании параметрического элемента, параметр которого (проводимость, крутизна, коэффициент передачи и т. д.) изменяется с частотой, равной несущей частоте сигнала (синхронно с сигналом). В качестве СД может быть использована цепь, состоящая из идеального преобразователя частоты — перемножителя двух входных сигналов и фильтра нижних частот ФНЧ. Пусть напряжение на выходе преобразователя

где коэффициент передачи (с — постоянная), а детектируемый сигнал. При обозначая имеем

Первая компонента в (3.100) является полезной. Выделяя ее с помощью ФНЧ, получим на выходе СД

Напряжение пропорционально значит, характеристика детектирования синхронного детектора линейная. При медленном изменении амплитуды в выходном напряжении будет низкочастотная составляющая Ее амплитуда

зависит от фазы что определяет важное свойство синхронного детектора: его фазовую избирательность. При достигается наибольшая амплитуда При Самым выгодным режимом работы синхронного детектора является такой, при котором коэффициент передачи меняется синхронно и синфазно с несущим колебанием сигнала.

Покажем, что синхронный детектор обладает также частотной избирательностью. Предположим, что на входе детектора действуют два AM сигнала (полезный и мешающий):

Спектры этих сигналов показаны на рис. 3.47а. В нелинейных детекторах AM колебаний низкочастотные компоненты появляются в результате детектирования биений, возникающих между несущей и боковыми частотами входного сигнала. Поэтому при детектировании напряжения (3.103) на выходе нелинейного детектора будут получены напряжения с обеими частотами модуляции причем их амплитуды не будут зависеть от значений частот

В синхронном детекторе составляющие на выходе преобразователя получаются согласно (3.98) в результате перемножения компонент входных сигналов коэффициент меняющейся с несущей частотой низкочастотные компоненты (рис. 3.476) имеют частоты, равные разности частот каждой компоненты (3.103) и частоты изменения В этих условиях компонента частоты не создается.

Чем больше частоты спектральных компонент напряжения и отличаются от тем значительнее их ослабление в ФНЧ, частотная характеристика которого приведена на рис. 3.476 пунктирной линией. Поэтому чем больше разность частот тем меньшее напряжение компоненты помехи создают на выходе СД (рис. 3.47в).

Частотная избирательность синхронного детектора способствует ослаблению влияния помех на прием сигналов, а фазовая — делает возможным раздельный прием двух AM сигналов с одинаковой несущей частотой различающихся фазой несущей частоты. Действительно, если изменяется пропорционально то согласно (3.98) на выходе СД выделяется огибающая только первого сигнала если изменяется пропорционально то выделяется

В качестве синхронных детекторов часто используются кольцевые преобразователи. Проведенное рассмотрение соответствует их работе в режиме малых входных сигналов недостатком которого является значительное ослабление сигнала, вызванное тем, что Эффективность СД возрастает, если кольцевой преобразователь используется в ключевом режиме. Предположим, что на рис. 3.28 слабый входной сигнал а сильный, управляющий состоянием диодов, По отношению к слабому сигналу преобразователь согласно объяснениям, приведенным при рассмотрении схемы рис. 3.286, ведет себя как четырехполюсник с коэффициентом передачи равным при Запишем в виде ряда Фурье

Напряжение на выходе преобразователя рис. 3.286 4

На рис. 3.48а приведен детектируемый AM сигнал на рис. 3.486 и в зависимость и график выходного напряжения построенный согласно (3.105) для наивыгоднейшего случая Среднее значение за период обозначаемое изменяется пропорционально огибающим напряжений Напряжение на выходе ФНЧ также

повторяет без искажений огибающую входного сигнала. Согласно (3.105) и (3.104) амплитуда низкочастотного напряжения на выходе равна

Для иллюстрации фазовой избирательности СД на рис. и построены зависимости для и того же входного сигнала (рис. 3.48а). В этом случае среднее значение напряжения на выходе преобразователя таким же будет напряжение на выходе ФНЧ.

Рис. 3.47.

Рис. 3.48