Выбор элементной базы

Диод выбирается по максимальному обратному напряжению, которое должно быть на порядок больше входного напряжения схемы. Максимальный ток через диод будет при максимально открытом диоде, то есть в точке амплитуды входного сигнала. Рабочая точка в стационарном состоянии находится в 0, так как в схеме не имеется источника постоянного напряжениям. Также диод должен иметь малый обратный ток (на порядок меньше тока демодулятора), то есть, чтобы он был хорошим выпрямителем. Также диод должен подходить по частоте, то есть максимальная частота, на которую рассчитан диод, должна быть много больше промежуточной частоты.

По справочнику выбираем импульсный высокочастотный диод Д220.

Параметры диода.

Рассмотрим работу детектора на примере входного манипулированного сигнала. Задача состоит в восстановлении после детектора исходного манипулирующего сигнала. Критерием оценки демодулированного сигнала служит различие в длительностях продетектированного импульса τ_ди и исходного τ_и:

;

Период манипулирующего сигнала и длительность исходного будут:

По заданию:

Конденсатор С_фд фильтра детектора предназначен для фильтрации, шунтирования высокочастотных составляющих спектра сигнал, полученного на выходе диода. Эти частотные компоненты кратны по частоте несущему сигналу (f_н = 1.075 МГц).

Активное сопротивление R_фд фильтра предназначено для протекания токов низкой частоты ().Отсюда:

Последние неравенства являются необходимыми, но недостаточными для работы детектора.

Рассмотрим работу фильтра детектора с позиции подбора его элементов, минимизирующих нелинейные искажения.

Время заряда конденсатора должно быть:

В соответствии с заданием, период высокочастотного сигнала определяется частотой несущего колебания f_н = 200кГц:

Где τ_зар – постоянная заряда определяется прямым сопротивлением открытого диода VD (R_дпр=50 Ом по заданию) и конденсатором фильтра С_фл :

Разрядная цепь фильтрующего конденсатора содержит фильтрующий резистор, значит его номиналом определяется время разряда емкости и должно выполняться следующее неравенство:

Длительность импульса манипулирующего сигнала определяется по известной частоте манипулирующего сигнала , в соответствии с заданием:

;

Получим:

После расчетов параметров фильтра детектора необходимо проверить выполнение главных условий:

При условии их выполнения можно считать, что параметры фильтра детектора рассчитаны, диод выбран, можно приступать к моделированию схемы демодулятора.

Рисунок 4.3 Принципиальная схема последовательного диодного детектора

Принципиальная схема последовательного диодного детектора изображена на рисунке 4.3, осциллограммы приведены на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 . Осциллограммы последовательного диодного детектора

По осциллограмме на рисунке 4.4 произведем расчет расхождения длительностей исходного и продетектированного сигналов.

Исходная длительность модулирующего сигнала составляет:

Длительность продетектированного сигнала, отсчитанная между визирными линиями 1 и 2 на уровне 0,5 максимального уровня сигнала составляет:

Таким образом:

то есть искажение продетектированного сигнала не превышает 7%, что требуется по условию задания.

Однако, на осциллограмме видно, что у полученного сигнала имеется «шапка» на вершине импульса (последовательность зарядов и разрядов емкости С_фд в горизонтальной части ступеньки). Она характеризует дополнительные искажения выходного сигнала. Убрать ее варьированием параметрами схемы сложно, поэтому включим в схему логический элемент ИЛИ, который ограничивает уровень входного сигнала по амплитуде, и обрезает «шапку» сигнала. Принципиальная схема и осциллограммы представлены на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 Принципиальная схема приемника и осциллограммы его работы

Длительность продетектированного сигнала:

Таким образом:

После расчётов необходимо проверить два основных условия:

X_Сфл(ω)== =255.26 Ом << 10 кОм;

X_Сфл(Ω)= = =25.53 кОм >> 10 кОм;

Вывод:

В результате использования в схеме элемента ИЛИ, уменьшились искажения длительности сигнала и исчезла «шапка» на вершине импульса. Это видно из представленных рисунков.

Таким образом, в результате моделирования разработан амплитудный диодный детектор с пассивной паузой, который удволетворяет условиям задания.