зависит от фазы if, что определяет важное свойство синхронного детектора: его фазовую избирательность. При фопт=0 достигается наибольшая амплитуда Usbixi- При ±п/2 /вых1=0. Самым выгодным режимом работы синхронного детектора является такой, при котором коэффициент передачи K(t) 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):

Яет= Uc (.I-bmc COS £ict)COS <iiot+4Jn(IH-imn cos Qnt)<XfS <j)nt. (3.103)

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 fic и Qj причем их амплитуды не будут зависеть от значений частот о и Юи.

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

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

Частотная избирательность синхронного детектора способствует ослаблению влияния помех на прием сигналов, а фазовая - делает возмо жным раздельный прием двух AM сигналов с одинаковой несущей частотой u(t) = Ui{t)costuot+ + U2{t)sin(i)ot, различающихся фазой несущей частоты. Действительно, если K{t) изменяется пропорционально cos Шо t, то согласно (3.98) на выходе СД выделяется огибающая только первого сигнала Ui{t), если K{t) изменяется пропорционально siniWo, то выделяется Uzit).

В качестве синхронных детекторов часто используются кольцевые преобразователи. Проведенное рассмотрение соответствует их работе в режиме малых входных сигналов щ и и, недостатком которого является значительное ослабление сигнала, вызванное тем, что /Со<1. Эффективность СД возрастает, если кольцевой преобразователь используется в ключевом режиме. Предположим, что на рис. 3.28 слабый входной сигнал 2u2=C/(l-f-mcosfif)costoo4 а сильный, управляющий состоянием диодов, ui=iC/iCos((Oof+Tl). По отношению к слабому сигналу преобразователь согласно объяснениям, приведенным при рассмотрении схемы рис. 3.286, ведет себя как четырехполюсник с коэффициентом передачи Kit), равным К=1 при н,>0 и /С=-1 при щКО. Запишем K{t) в виде ряда Фурье

4 1 1

К(П = - [со5((йо?4-ф)- --cos Э(о)о#Ч--ф)1-Ь-р-cos 5(0)0+1]))-...]. (3.104) я 3 о

Напряжение на выходе преобразователя рис. 3.286

вьк(0=2 2/С(0- (3-105)

На рис 3.48а приведен детектируемый AM сигнал К2(/), на рис. 3.486 и --зависимость К (О и график выходного напряжения Нвых(0. .построенный согласно (3.105) для наивыгоднейшего случая -фоптО. Среднее значение MBbrx(if) за период 7о=2я/<0о, обозначаемое Uc, изменяется пропорционально огибающим напряжений вых(О и uiit). Напряжение на выходе ФНЧ также

повторяет без искажений огибающую входного сигнала. Согласно (3.105) и

(3.104) амплитуда низкочастотного напряжения на выходе равна- V. .

Для иллюстрации фазовой избирательности СД на рис. 3.48г и д построены зависимости K(t) и Ывых(0 Дя г])==л/2 и того же входного сигнала (рис. 3.48а). В этом случае среднее значение напряжения на выходе преобразователя Uc=0; таким же будет напряжение на выходе ФНЧ.

Vn

t f

Pirc. 3.47

а] и

Рис. 3.48

ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ДВУХПОЛОСНЫХ и ОДНОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ

Наиболее удобным детектором двухполосных сигналов без несущей является синхронный детектор. Рассмотрим воздействие сигнала ДБП U2=cx(i)cos()iot (с - постоянная) на СД с коэффициентом передачи (3.99). Согласно (3.98) напряжение на выходе перемножителя

=-/Cox(0cos --/<:ол:(0 cos(2(00-f-T];)

содержит колебание, пропорциональное первоначальному сигналу x(t), которое и будет выделено ФНЧ на выходе СД. При отклонении фазы т]; от оптимального значения tIjohtO детектирование остается неискаженным, однако амплитуда выходного сигнала уменьшится пропорционально cosiji. Если считать допустимым уменьшение амплитуды на 30 7о. величина не должна превышать 45°. 102

Для детектирования сигналов ОБП также подходит синхронный детектор. Предположим, на вход СД действует напряжение верхней боковой полосы, образованное в результате однополосной модуляции колебания частоты Ше первичным сигналом (1.46):

U2=b[Xi cos (<i)i)+Qi)H-X2 cos (шо-Ьйг) /], (3.106)

где Ь - постоянная. Используя (3.98), (3.99) и (3.106), получим на выходе СД низкочастотный сигнал

. liuui =-/Cft[Xi cos(Qif-г1))--Х2С08(Й2/-ч1))] =

XiCosQif-4-2 COS Q2f--j . (3.107)

отличающийся от первичного (1.48) временными сдвигами спектральных компо- нент: составляющая частота Qi сдвинута на Ai=il)/Ri, составляющая частоты Hi-на A<2=4l5/fl2- При Q2¥=Qi АфАи, и потому суммарный сигнал Ывых отличается по форме от первичного, которым производилась модуляция. Таким образом, если требуется точная передача формы первичного сигнала, отклоне-нение фазы г]) от iiJonT=0 недопустимо во избежание возникновения искажений. Однако при передаче звуковых сигналов наличие фазового сдвига ij) искажений не вызывает, так как органы слуха реагируют только на амплитуды спектральных компонент звука, оставаясь нечувствительными к фазовым соотношениям.

Для синхронного детектирования сигналов ОБП, как правило, применяются кольцевые преобразователи, работающие в рассмотренном ранее (рис. 3.48) ключевом режиме. В этом случае при том же входном сигнале (3.106) согласно (3.105) и (3.104) на выходе СД имеем низкочастотный сигнал 2

Ывых=-b[Xi COS (Qit-ф) -I-X2COS (Qg/-Ф) ]

такого же характера, что и (3.107), но значительно большей амплитуды, поскольку в режиме перемножения сигналов, как уже отмечалось, /Co-Cl.

Однополосный сигнал можно детектировать и нелинейным детектором, если к принимаемому сигналу ОБП, например, Mi=f/ico&(fi)o--fl)<, где Q - частота первичного сигнала, добавить колебание несущей частоты Ы2= Uos ©о, восстанавливаемое в приемнике. Их сумма образует биения. При линейном детектировании искажения будут малыми только в том случае, если огибающая биений имеет почти синусоидальную форму; для этого нужно, чтобы f/i/f/gl-

ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ФМ КОЛЕБАНИИ

Напряжение на выходе фазового детектора должно воспроизводить закон изменения фазы входного сигнала. Такое свойство имеет диодный детектор (рис. 3.49а). Если на его вход одновременно поданы детектируемое напряжение 2=/2Соз({йо+ф) и эталонное Ы] = t/j cos соо/, от которого отсчитывается фаза принимаемого сигнала, входное напряжение детектора будет ищ + щ.

Из векторной диаграммы рис. 3.496 следует, что амплитуда t/= YU\+Uz+2UiUzcos(f. Напряжение на выходе линейного I.- 103