Методические указания по выполнению лабораторной работы Составитель доц. Орлов С. В (стр. 1 из 3)

Министерство образования и науки

Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

физический факультет

кафедра радиофизики

АМПЛИТУДНЫЙ ДЕТЕКТОР

Методические указания по выполнению лабораторной работы

Составитель доц. Орлов С.В

Ростов на Дону

2006г.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям подготовки бакалавров «Радиофизика», , «Телекоммуникации» и при подготовке дипломированных специалистов по направлениям «Радиофизика», «Телекоммуникации».

Оглавление.

Амплитудный детектор. 6

1. Общие вопросы. 6

2 Основные характеристики и параметры амплитудного детектора. 7

3. Принцип действия и характеристики диодного детектора. 8

4 Транзисторный детектор. 14

5 Синхронный детектор. 15

6. Лабораторная работа. 16

6.1 Структурная схема установки. 18

6.2 Панель ручного управления. 19

6.3 Поле цифробуквенного дисплея. 19

7. Программа и порядок выполнения работы. 20

8. Содержание отчета. 22

9. Контрольные вопросы. 23

Список литературы. 25

Амплитудный детектор.

1. Общие вопросы.

Амплитудным детектором (АД) называется устройство, предназначенное для получения на выходе напряжения, изменяющегося в соответствии с законом модуляции амплитуды входного гармонического сигнала. Процесс детектирования амплитудно-модулированных (АМ) сигналов вида

u_c (t) = u_a(t)cos(ω_ct), (1)

где u_a(t)=U_c[1+m_ax(t)], m_a £ 1 – коэффициент глубины модуляции; U_c – амплитуда несущего колебания с частотой ω_c, заключается в воспроизведении модулирующего сообщения x(t) с наименьшими искажениями. Спектр сообщения x(t) сосредоточен в области низких частот (частот модуляции), а спектр сигнала u_c (t) – в области частоты ω_c, значение которой обычно намного превышает значение наивысшей частоты модуляции. Преобразование спектра при демодуляции возможно только в устройствах, выполняющих нелинейное или параметрическое преобразование входного сигнала u_c(t).

При использовании нелинейного устройства, обладающего квадратичной вольт-амперной характеристикой, выходной ток имеет вид:

, (2)

где В – постоянный коэффициент. После устранения фильтром низких частот (ФНЧ) составляющей с частотой 2ω_c получим:

. (3)

В этом токе содержится составляющая вида

, пропорциональная передаваемому сообщению, а также составляющая

, которая определяет степень нелинейных искажений модулирующего сообщения x(t).

Параметрическое преобразование осуществляется путем умножения u_c (t) на опорное колебание, имеющее вид: u₀(t)=U₀cos(ω_ct). В этом случае результат перемножения определяется следующим выражением:

u_c(t)u₀(t)=u_a(t)U₀ [0,5+0,5cos(2ω_ct)]. (4)

Составляющая с частотой 2ω_c устраняется ФНЧ и в результате формируется низкочастотный сигнал вида 0,5U₀ u_a(t). Отделяя постоянную составляющую 0,5U₀U_c, например, при помощи разделительного конденсатора, получаем сигнал вида 0,5U₀U_cm_ax(t), форма которого определяется передаваемым сообщением x(t).

2 Основные характеристики и параметры амплитудного детектора.

· Детекторная характеристика представляет собой зависимость постоянной составляющей U₌ выходного напряжения от изменения амплитуды U_с немодулированного сигнала u_c(t)=U_ccos(ω_ct). Уровень нелинейных искажений, имеющих место при детектировании, определяется видом детекторной характеристики. По детекторной характеристике можно определить диапазон изменения амплитуды u_a(t) модулированного сигнала (1), при котором нелинейные искажения модулирующего сообщения x(t) не будут превышать определенного предела.

· Крутизна детекторной характеристики определяется как производная:

.

Крутизна детекторной характеристики является безразмерной величиной и по аналогии с показателями любого усилительного узла характеризует передаточные свойства детектора.

· Коэффициент нелинейных искажений является численной мерой нелинейных искажений модулирующего сообщения x(t) при гармонической модуляции с частотой W = 2pF:

,

где U_nW – амплитуда колебания с частотой nW на выходе амплитудного детектора.

· Коэффициент передачи амплитудного детектора определяется при гармонической модуляции с частотой W отношением:

,

где U_W – амплитуда колебания с частотой W на выходе амплитудного детектора.

· Частотная характеристика является зависимостью коэффициента передачи амплитудного детектора от частоты модуляции k_W=f(W).

· Коэффициент фильтрации амплитудного детектора задается отношением:

где U_w – амплитуда первой гармоники высокочастотного колебания на выходе амплитудного детектора.

3. Принцип действия и характеристики диодного детектора.

Схема амплитудного диодного детектора изображена на рис. 1. На вход детектора поступает высокочастотный сигнал u_c(t). Детектор представляет собой последовательное соединение диода VD и нагрузочной цепи (фильтра): конденсатора С_н и резистора R_н, включенных параллельно. С нагрузочной цепи снимается выходное колебание u_вых(t).

Значение тока через диод i_g для режима покоя (u_c(t)=0) может быть найдено из уравнений:

(5)

где U_g – напряжение на диоде VD (рис. 1).

Первое уравнение является уравнением вольтамперной характеристики (ВАХ) диода как безынерционного нелинейного элемента. Из-за нелинейного характера ВАХ , форма тока через диод i_g при синусоидальной форме сигнала u_c(t) не является синусоидальной. В составе тока появляется постоянная составляющая, которая, протекая по резистору R_н, создает падение напряжения U₌, смещающая положение рабочей точки. При увеличении амплитуды входного напряжения смещение рабочей точки увеличивается, и ток через диод будет приближаться по форме к однополярным импульсам, открывающим диод при положительных значениях входного напряжения.