3.9. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ НЕСКОЛЬКИХ СИГНАЛОВ В НЕЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ

ПОДАВЛЕНИЕ СЛАБОГО СИГНАЛА СИЛЬНЫМ

Во многих случаях на вход нелинейных цепей (модуляторов, детекторов, усилителей и др.) одновременно воздействует несколько сигналов. Например, через различные части радиорелейных и спутниковых систем связи одновременно могут передаваться тысячи сообщений с одной или несколькими несущими частотами; на вход приемного устройства наряду с полезным сигналом действуют мешающие. В нелинейных цепях принцип суперпозиции не выполняется, и при одновременном действии суммы сигналов отклик такой цепи на каждый из них оказывается зависящим от характера и интенсивности остальных сигналов. В результате возможно возникновение искажений передаваемых сигналов. Эти искажения приходится изучать ради разработки методов их предотвращения или уменьшения до допустимого уровня. К числу таких явлений относятся: подавление слабого сигнала сильным, перекрестные и интермодуляционные искажения, амплитудно-фазовая конверсия.

Подавление слабого сигнала сильным в НЭ поясняет рис, 3.55. Пусть на вход избирательного (резонансного) усилителя с ВАХ рис. 3.55а, настроенного на частоту действует входной сигнал небольшой амплитуды. Выходное напряжение

Рис. 3.55

не отличается по форме от входного, а его амплитуда определяется амплитудой первой гармоники тока

где эквивалентное сопротивление контура; средняя крутизна (при малых амплитудах она равна крутизне в рабочей точке).

Пусть теперь где сигнал большой амплитуды с частотой выходящей за пределы полосы усиливаемых частот. Для наглядности примем его форму прямоугольной. На рис. 3.556 приведены графики для обоих рассмотренных случаев, а на рис. 3.55в соответствующие графики Если гармоники частоты и комбинационные частоты не попадают в полосу усиливаемых частот, напряжение определяется согласно (3.111) амплитудой компоненты зависящей от крутизны ВАХ в точках, где При увеличении амплитуды и уменьшаются. Следовательно, увеличение амплитуды сильного сигнала приводит к уменьшению (подавлению) слабого на выходе усилителя, т. е. уменьшению коэффициента усиления

Рассмотрим количественные соотношения для когда

В результате очевидных преобразований получим следующие выражения для амплитуды частоты и средней крутизны

Определив из (3.113) и (3.111) для

убеждаемся в том, что увеличение сильного входного сигнала вызывает подавление слабого.

Рассмотрим особенности этого явления в детекторах AM колебаний. Если на линейный детектор с характеристикой детектирования, изображенной толстой линией на рис. 3.56а, поочередно действуют сигналы отношение соответствующих постоянных составляющих токов будет

При одновременном воздействии этих напряжений в случае суммарный входной сигнал образует биения с частотой До, огибающая которых состоит из среднего значения и гармоник частоты Лео. Если выходит за пределы полосы пропускания фильтра детектора, выходное напряжение создается только постоянной составляющей тока и определяется как

где крутизна характеристики детектирования. Из рис. 1.13 следует, что, когда добавление приводит к небольшому увеличению среднего значения огибающей обязанному только отклонению формы огибающей биений от гармонической. Поэтому приращение тока под действием напряжения при наличии более сильного сигнала оказывается меньшим тока получающегося в отсутствие сигнала Это означает уменьшение полезного действия на детектор слабого сигнала, т. е. подавление слабого сигнала сильным.

Рис. 3.56.

Для количественной оценки этого эффекта запишем амплитуду биений (1.40) как

где Раскладывая правую часть (3.115) в ряд Тейлора и ограничиваясь первыми тремя слагаемыми, имеем

Из (3.116) и (3.114) получим, пренебрегая

Характеристика детектирования для слабого сигнала также нанесена на рис. 3.56а (кривая . Таким образом, линейный детектор по отношению к слабому сигналу оказывается квадратичным.

Если слабый сигнал модулирован то

Амплитуда основной компоненты частоты оказывается меньше получающейся при раз. Так, при получаем ослабление в 10 раз.

На рис. 3.56б изображен AM сигнал а на рис. 3.56в по характеристикам детектирования построены графики подобные — в отсутствие

сигнала (детектор линейный), при наличии с амплитудой (детектор по отношению к квадратичный). Во втором случае низкочастотный выходной сигнал имеет значительно меньшую амплитуду (подавление слабого сигнала) и появляются искажения, что свойственно всем квадратичным детекторам. С этими особенностями приходится считаться, если на детектор кроме полезного сигнала действует еще и помеха (например, сигнал какой-либо иной радиостанции). При этом, если сигнал сильнее помехи, в детекторе подавляется помеха, что способствует лучшему приему сигнала. Если же сильнее помеха, подавляется сигнал, что затрудняет его прием. Во избежание этого в приемных устройствах необходимо достаточно сильно ослаблять мешающие сигналы до детектора.