ность частоты значительно повышается в схемах, где за счет вве-цения дополнительного порогового элемента конденсатор с перезаряжается до напряжения, намного превышающего напряжение отсечки иа эмиттерио-базовом переходе транзистора.

Выходное напряжение синхронного гетеродина обычно меньше 2-3 В. Увеличение выходного напряжения приводит к наводкам, паразитным излучениям, затрудняет балансировку детектора и снижает устойчивость цепи синхронизации.

Детекторы. Как было показано на рис. 23,а, синхронным амплитудным детектором .может быть обычный смеситель, у которого в качестве нагрузки вместо колебательного контура используется фильтр нижних частот. Элементы детектора рассчитываются так же, как и для преобразователя частоты. Коэффициент передачи амплитудного детектора вычисляется по формуле

Ksi.a=SnpR cos ф.

(24)

где 5пр - крутизна характеристики преобразования; R - сопротивление нагрузки для модулирующей частоты; ф - разность фаз между напряжениями сигнала и гетеродина.

Синхронный амплитудный детектор реагирует иа составляющие входного сигнала и помехи, которые синфазны с напряжением гетеродина.

На рис. 24 показан аналог лампового синхронного детектора, выполненный на двухзатвориом полевом транзисторе. На один затвор через конденсатор Ci подается напряжение сигнала, на другой- через конденсатор Cs напряжение гетеродина. Диоды Дь Да предохраняют переход транзистора от пробоя. Заметим, что в отличие от смесителя в синхронном детекторе параллельно резистору Ri

6, 100,0

Ci 22

R5IOU

гз,о

Рис. 24. Схема синхронного детектора иа полевом транзисторе.

и высокочастотному конденсатору Сз стоит конденсатор большой емкости С4, пропускающий низкие модулирующие частоты. Отрицательная обратная связь через резистор 7?, стабилизирует режим транзистора по постоянному току. Однако это уменьшает коэффи-

циент передачи детектора для несущей частоты и выходное напряжение детектора ие может быть использовано для автоматической регулировки усиления или управления частотой гетеродина. Кроме того, в выходном частотном спектре такого детектора имеются составляющие с частотами сигнала и гетеродина. Синхронизируя гетеродин по высокой частоте, они могут внести в его колебания паразитный фазовый сдвиг или изменить собственную частоту генерации. Поэтому применение одиотранзисторного детектора ограничено простейшими приемниками, у которых нет автоматической регулировки усиления, а несущая частота выделяется с помощью колебательного контура.

Указанные недостатки отсутствуют в кольцевом детекторе. Схема диодного кольцевого детектора показана иа рис. 25,а. На рисунке приняты следующие обозначения: 1/с - напряжение входного сигнала, Lc.r - напряжение синхронного гетеродина, Uo - выходное иа-прижение детектора.

Из схемы и векторной диаграммы напряжений (рис. 25,6) заметим, что для диодов Д] и д4 выходное напряжение детектора является отпирающим, а для диодов Дз и Дз - запирающим. Вре-

Рис. 25. Кольцевой диодный детектор.

а - схема: б - векторные диаграммы напряжений; в - временные диаграммы тока и напряжений.

.ченные диаграммы токов и напряжений при экспоненциональной вольт амперной характеристике р-п переходов приведены иа рис. 25,в. Если напряжение гетеродина намного больше напряжения сигнала, диоды Дь Да или Дз, д4 открываются почти одновременно.

При больших напряженинх гетеродина считаем, что сопротивление открытого плеча равно нулю, и из векторной диаграммы получаем формулу для выходного напряжения детектора:

Ut=Uc cos ф.

(25)

Этот детектор можно использовать как синхронный амплитудный с коэффициентом передачи для напряжения входного сигнала

(26)

и как синхронный фазовый с коэффициентом передачи для отклонения фазы В1Ходного сигнала

Kt.K=dUold(p-Ue sin ф.

(27)

Для сохранения высокого коэффициента передачи необходимо, чтобы при амплитудном детектировании напряжение синхронного гетеродина было синфазно с напряжением сигнала, а при фазовом или частотном - сдвинуто на 90°. Отклонение разности фаз от указанных значений не должно превышать 30°.

В результате разбалансировки плеч, кроме полезного сигнала, на выходе фазового детектора будет постоянная составляющая напряжения, не зависящая от амплитуды входного сигнала и его фазовых соотношений с напряжением гетеродина. Часть этой составляющей, которая вызвана разбросом характеристик диодов и зависит от температуры, определяется по формуле

Д1/о=2,2-10-Д<б1, (28)

где 6i - относительная погрешность подбора диодов по их вольт-амперным характеристикам.

Например, если диоды подобраны с точностью до 10%, дрейф нуля выходного напряжения составит 0,2 мВ/°С. При принятых до-пушениях минимальная амплитуда входного сигнала должна быть около 1 мВ. Дальнейшее уменьшение напряжения сигнала на входе фазового детектора может привести к срыву синхронизации. Нестабильность постоянной составляющей выходного напрнжения синхронного амплитудного детектора снижает эффективность автоматической регулировки усиления.

Чтобы повысить температурную стабильность кольцевого детектора и обеспечить постоянство его входного и выходного сопротивлений, иногда последовательно с диодами включают резисторы (рис. 2б,а). Сопротивления дополнительных резисторов выбираются больше прямого, ио намного меньше обратного сопротивления диодов и высокочастотного сопротивления емкостей р-п переходов.

При анализе схемы, показанной на рис. 26,а, воспользуемся кусочно-линейной аппроксимацией: сопротивление закрытого плеча диод - резистор велико, открытого - равно сопротивлению резистора. Временные диаграммы напряжений при такой аппроксимации ноказаны иа рис. 26,6, в. Заштрихованные участки синусоиды соответствуют моментам времени, когда диоды открыты. Если иапряжение входного сигнала намного меньше напряжения гетеродина, угол отсечки диодов незначительно отличается от 90°. При больших сопротивлениях нагрузки постоянные составляющие тока у всех диодов одинаковы.

Приравнивая площади заштрихованных участков синусоиды, найдем выходное напряжение детектора:

1/о=(2/я)1/сС08ф. (29)

Коэффициенты передачи по амплитуде и фазе для кольцевого детектора с дополнительными сопротивлениями также соответственно уменьшаются по сравнению со значениями, вычисленными по формулам (26) и (27).

Нестабильность выходного напряжения

Д1/о= (2ln)Ue.v8R,

(30)

где AUc г - температурное из.менение амплитуды колебаний синхронного гетеродина; 6R - погрешность подбора резисторов.

При необходимости уменьшить температурный дрейф выходного напряжения кольцевого детектора с дополнительными резисторами

можно стабилизировать напряжение гетеродина с помощью ограничителя нлн системы автоматической регулировки усиления.

Определим входное и выходное сопротивления детектора с дополнительными резисторами. В кольцевом детекторе всегда есть два открытых н два закрытых плеча. Относительно колебательного контура эти плечи включены последовательно-параллельно. Поэтому приведенное к контуру входное сопротивление детектора как для сигнала, так и для гетеродина равно удвоенному сопротивлению резистора R. По отношению к нагрузке все плечи включены параллельно и выходное сопротивление детектора равно половине сопротивления резистора R.

На рнс. 27 показаны схема и временные диаграммы для мостового параметрического детектора, выполненного на транзисторах. Вход и выход детектора симметричны. Через коллектор транзистора Tj проходит постоянный ток 2io. Он перераспределяется между транзисторами Г5 и Гв в соответствии с напряжением входного синала.

3-7 86

Uof-Uccostp

1- в)

Рис. 26. Кольцевой диодный детектор с дополнительными резисторами.

а - схема: б, в - временнйе диаграммы тока и напряжений.

Напряжение прямоугольной формы, подаваемое от гетеродина, в первый полупериод открывает транзисторы Ti и Ti, во второй - Т2 и Гз, т. е. их проводимость зависит от фазы гетеродина. Выходное напряжение параметрического детектора

Uo= (21п)SRUс cos (р.

(31)

где S=Xi(, - крутизна вольт-амперной характеристики транзистора. Для большинства транзисторов Л = 40 1/В.

-£о-

Рис. 27. Параметрический детектор. \ а - схема: б - временные диаграммы.

Если для используемого транзистора известны статический коэффициент усиления тока в схеме с общим эмиттером, ток базы и напряжение иа эмиттерио-базовом переходе, легко определить входные характеристики детектора. Входная проводимость детектора равна крутизне характеристики транзистора, деленной иа коэффициент усиления по току. Выходное напряжение гетеродина должно превышать падение напряжения на эмиттерио-базовом переходе.

Когда требуется повышенная избирательность приемника иа частотах, кратных частоте основного сигнала, напряжение гетеродина должно быть не пря.моугольной формы, а синусоидальной и обычные траизисторы следует заменить иа полевые, у которых вольт-амперная характеристика имеет участок, близкий к квадратичному.

Практическая схема параметрического детектора показана иа рис. 28. Напряжение синхронного гетеродина подается на вход 1, напряжение сигнала - на вход 2. Сигнал низкой частоты снимается с выхода 4. Детектор работает в диапазоне частот до 1,5 МГц, входное сопротивление детектора иа частоте 200 кГц - около 20 кОм, коэффициент передачи при сопротивлении нагрузки 4,7 кОм - 1,7;

максимальный выходной сигнал при отклонении амплитудной характеристики от линейной на 10%-2,7 В; подавление по.мехи с двойной частотой сигнала при ее уровне 10 мВ - ие хуже 55 дБ; напряжение с частотой сигнала ослабляется ие .менее чем на 40 дБ; напряжение гетеродина на выходе детектора не более 40 мВ.

2,2к

D,1T

R9 2,2к

г 0 068 I Re

100k

Ri Wk

Rs 150

/? Wk Rs S,3k

RrBB

£

Rg220

Сг 0,1

Дрг 50мкГ -orv>o-

CsJ.

20,0j

Рис. 28. Детектор с полевыми транзисторами.

Фильтры. Фильтры нижних частот (ФНЧ), стоящие после синхронного амплитудного детектора, должны обеспечивать постоянный коэффициент передачи в полосе частот модулирующего сигнала и максимальное затухание на более высоких частотах. Нормированная амплитудно-частотная характеристика коэффициента передачи такого фильтра описывается уравнением

Yф=l/l+( 2ф)= . (32)

где Йф - полоса пропускания фильтра; п - порядок фильтра.

Если показатель степени достаточно большой, степень любого числа меньше единицы стремится к нулю, для чисел больше единицы - неограниченно возрастает. Поэтому все частоты иже частоты йф входят в полосу пропускания фильтра, а более высокие - в полосу задержания. Число п определяет общее количество реактивных элементов - конденсаторов и катушек индуктивности в схеме. При увеличении частоты в 2 раза затухание в полосе задержания увеличивается иа 20п дБ.