Нелинейные искажения в амплитудном детекторе.

Основными причинами нелинейных искажений является инерционность нагрузки и нелинейность ВАХ диода. Рассмотрим первую причину: если постоянная времени нагрузки (Rн×Сн) очень велики, то вых. напряжение детектора «не успевает» отслеживать быстрое изменение амплитуды вх. сигнала – возникают нелинейные искажения. Считаем, что ВЧ сигнал промодулирован НЧ гармоническим напряжением.

t₁= R_н1×С_н1<t₂= R_н2×С_н2

Из приведенных временных эпюр следует, что при большом значении постоянного времени нагрузки выходное напряжение детектора не отслеживает изменение амплитуды сигнала когда последние принимает минимальное значение.

     Чтобы нелинейные искажения не возникали необходимо подобрать такое значение постоянной времени, чтобы скорость разряда конденсатора была > или = скорости изменения амплитуды вх. сигнала.

. Запишем выражение для нагрузки которое начинается в момент времени t₁:

Найдем производную:

Определим значение производной в момент времени t₁:

Подставим полученное выражение для производных в условие отсутствия нелинейных искажений:

Постоянная времени зависит от момента t₁ в котором начинается разрядка конденсатора. Необходимо найти такое значение t₁ чтобы его правая часть приняла минимальное значение:

Примем

Подставим полученное значение  в выражение для выбора постоянной времени t, при этом значение

     Если спектр модулированного сигнала состоит из нескольких спектральных компонентов, то выбор постоянной времени t в детекторе необходимо осуществить, ориентируясь на max частоту спектральной компоненты, модулированного сигнала. Из полученного выражения следует, что нельзя использовать коэффициент модуляции близкий к 1, т.к. при этом t®0, нарушается работоспособность детектора, поэтому на передатчике глубину модуляции ограничивают и испытание всех приемных устройств производят при М=0,3.

 

34. Воздействие помех на АД.

Проанализируем случай, когда помеха на вх. АД намного меньше уровня полезного сигнала. Рассмотрим простейшую ситуацию, когда и сигнал и помеха является гармоническими колебаниями: U_вх(t)=U_mccosw_ct+U_mпcosw_пt. U_mп<<U_mc. Анализ проведем с использованием векторной диаграммы.

                                               

Определим длину вектора U_mвх исходя из треугольника (U_mп, U_mc, U_mвх)

Т.к. величина изменения амплитуды вх. напряжения определяется соотношением амплитуд помех и сигнала, введем коэффициент m_б который определяет глубину «паразитной» модуляции сигнала.

. Для получения аналитического выражения для U_mвх представим  в виде суммы членов степенного ряда и т.к. m_б<<1 можно без большой потери точности анализа, ограничится первыми 3-мя членами степенного ряда.

По отношению к скорости изменения амплитуды входного напряжения различают: режим инерционного АД и режим без инерционного АД. В случае без инерционного АД напряжение на выходе детектора полностью повторяет закон изменения вх. напряжения, и в этом случае вых. напряжение детектора описывается выше полученным выражением с учетом U_н»К_АДU_mс(1+ m_б²/4 - m_бcosW_бt). Если же детектор является инерционным, то «провалы» амплитуды входного напряжения не отрабатываются детектором и можно считать что вых. напряжение АД максимальным значением амплитуды вых. колебания.

В случае инерционного АД на вых. появляется паразитный ток с частотой W_б – уровень данного тока определяется уровнем помехи на вх. детектора. Необходимо ответить, что изменяется уровень постоянной составляющей. Если сигнал является АМ и частота модуляции намного меньше частоты биений, то можно показать, что в детекторе имеет место явление амплитудной селекции сигнала, т.е. отношение сигнал помеха на вых. детектора больше отношения c/п на вх. детектора.

           В случае инерционного АД ток биений отсутствует в выходном напряжении но и одновременно отсутствует явление амплитудной селекции, т.е. и сигнал и помеха амплитудно-модулированы, то с/п на вых. детектора будет таким же как и c/п на входе.