Лабораторные практикумы / 2 Схемотехника телекоммуникационных устройств, радиоприемных устройств

Одновременно скорректируйте пределы изменения амплитудной характеристики по оси абсцисс (рис.12.2.82) ординат (рис.12.2.83) (рис.12.29).

Рис.12.29

Распечатку графика амплитудной характеристики для указанных условий приложите к отчету.

Амплитудная характеристика синхронного детектора по напряжению сигнала

Методика расчета амплитудной характеристики по напряжению сигнала сходна, с рассмотренной выше, при расчете амплитудной характеристики по напряжению опорного генератора. Отличие состоит в том, что теперь варьируется амплитуда напряжения входного сигнала (генератора GS, V4 на рис.12.30) при постоянной амплитуде напряжения опорного генератора (рис.12.31).

641

Проведите расчет амплитудной характеристики по напряжению сигнала для условий, определяемых подменю (рис.12.2.51) (рис.12.32)

Рис.12.32

Распечатку результатов моделирования приложите к отчету.

4.2.6 Фазовая характеристика синхронного детектора

Для получения фазовой характеристики синхронного детектора воспользуемся принципиальной схемой (рис.12.33)

642

Рис.12.33

В качестве источника сигнала и опорного генератора используются источники гармонических сигналов DG и DS (рис.12.34).

Параметры источников отображаются в текстовом файле на экране монитора при

использовании закладки (рис.12.2.24) в нижней части окна меню схем (рис.12.33). Параметры, отсутствующие в описании модели, принимаются по умолчанию. При проведении моделирования параметры источника сигнала будем оставлять без изменения, а фазу источника опорного сигнала будем изменять через 10о (π /18). Пределы и закон изменения фазы опорного генератора DG (V3) задаем в подменю

(рис.12.3.4) (рис.12.35): изменяемый компонент (V3) выбирается с помощью левой ли-

643

нейки прокрутки строке в (рис.12.3.23) , а изменяемый параметр () (рис.12.3.24) – с помощью правой.

Разность фаз немодулированных напряжений опорного и сигнального генераторов определяется значением постоянного напряжения на выходе синхронного детектора с вычетом величины постоянного напряжения в узле (V(30)), определяющегося режимом работы активных компонентов ИМС. Величина постоянных напряжений в узлах схемы определяется последовательным выполнением: Analysis → Dynamic DC…→ Dynamic DC

Limits → Node Voltages → OK .

Постоянное напряжение на выходе синхронного детектора, определяющееся как среднее значение (рис.12.3.25)напряжения в установившемся режиме на относительно малом промежутке времени в три микросекунды (столбец

(рис.12.2.81) подменю (рис.12.2.51) рис.12.36)

Рис.12.36

Полученное семейство значений выходного напряжения (полное время расчета составляет примерно 5 минут) соответствует стационарному режиму (после завершения переходных процессов). Значения выходного напряжения будем определять на момент окончания расчетов (T = 5 мс.). Для этого воспользуемся методом двух курсоров, определяя значение напряжения в узле (V(30)) при Т = 5 мс, выполнив: активировав пиктограм-

му (рис.12.3.26) (Peak), левым кнопкой мыши выбираем пиктограмму (рис.12.3.27)

пиктограмму (рис.12.3.30) (Go TO B ranch) переходим в подменю (рис.12.3.31), где с помощью линейки прокрутки (рис.12.3.32) выбираем значения

фазы опорного генератора, например ноль радиан и нажимаем кнопку

(рис.12.3.33), а затем 3.1459 радиан и нажимаем кнопку (рис.12.3.34). Кривые, соответствующие этим значениям фазы опорного генератора, отображаются красным и

644

7 Краткие теоретические сведения

Детекторы амплитудно-модулированных сигналов

Приемники радиовещательных сигналов, обладающих относительно низкой чувствительностью, широко используют для детектирования сигналов с амплитудной модуляцией простейшие диодные амплитудные детекторы (АД), работающие в линейном режиме [1,3]. Это позволяет обеспечивать минимальные нелинейные искажения в приемнике, обусловленные детектором. Повышение чувствительности радиоприемников одновременно с освоением области высоких и очень высоких частот (декаметровый и метровый диапазон длин волн), уменьшает уровень входного сигнала и как следствие, переводит работу АД в режим квадратичного детектирования. Использование нелинейного участка характеристики детектирования, при воздействии одного слабого АМ сигнала, увеличивает уровень нелинейных искажений. Одновременное воздействие на входе детектора слабого полезного и сильного мешающего воздействий, приводит в безинерционном АД к подавлению слабого сигнала сильным, что внешне проявляется в том, что вблизи настройки на мощную станцию сигналы соседних станций не обнаруживаются.

Синхронный детектор широко применяется в аналоговых стереофонических приемниках спутникового радиовещания и многоканальных системах связи, а так же в системах подвижной связи, в структуре I-Q демодуляторов и узлов синтезаторов частот [4,5]. При этом безинерционный детектор, работающий в режиме сильных сигналов, улучшает отношение сигнал/помеха. Условия лучшего прохождения полезного сигнала через детектор можно создать за счет введения в цепь детектора большого напряжения специального гетеродина, которое увеличивает напряжение несущей частоты полезного сигнала. В этих условиях полезный сигнал, с искусственно увеличенной несущей за счет напряжения гетеродина, выступает как сильный сигнал, обеспечивающий подавление всех других сигналов, подводимых к детектору.

Структурная схема синхронного детектора фактически совпадает со схемой фазового детектора, при постоянной фазе входного сигнала (рис.12.37).

Рис.12.37

Под воздействием генератора периодически, с частотой гетеродина, изменяется параметр (обычно крутизна) преобразовательного элемента. По принципу действия это совпадает с работой преобразователя частоты. Отличие наблюдается лишь в реализации фильтра на выходе детектора, являющего фильтром низкой частоты, выделяющим полезный продукт преобразования – спектр, определяющий характер изменения во времени амплитуды входного сигнала. Частоту гетеродина выбирают равной частоте несущего колебания на входе детектора: f г = fc, т.е. гетеродин должен быть синхронным с входным воздействием. Ток i2 на выходе преобразовательного элемента при условии постоянства ампли-

646

Рис.12.38

В реальных условиях на входе приемника действует одновременно несколько сигналов различного уровня (Uc1, Uc2, Uc3, … – амплитуды несущих колебаний на соответствующей частоте f1, f2, f3 , …). Предположим, что сигнал на частоте f1 обладает большей амплитудой (Uc1> Uc2) по сравнению с сигналом на частоте f2, при этом f1< f2. Рассмотрим процесс детектирования при одновременном воздействии только этих двух сигналов с помощью векторной диаграммы. Полагая, что плоскость вращается с угловой скоростью ω1 , тогда первое колебание с амплитудой Uc1 будет представлено неподвижным вектором ОО1 (рис.12.39), проектируемым на ось ОХ.

Рис.12.39

Другое колебание с амплитудой Uc2 представлено вектором ОА, вращающимся с частотой биений Ωб = ω2 −ω1 . Амплитуда суммарного колебания UΣ определяется геометриче-

ской суммой векторов Uc1 и Uc2. Конец вектора О1А1 описывает окружность, проходящую через точки 1, 2, 3, 4, поэтому вектор результирующего колебания будет изменяться от своего максимального значения UΣ макс =Uc1 +Uc2 (точка 1) до минимального

UΣмин =Uc1 −Uc2 (точка 3), покачиваясь вокруг вектора ОО1. Это указывает на то, что результирующее колебание содержит не только изменения амплитуды, но и изменения частоты, которые происходят с разностной частотой Ωб = ω2 −ω1 , называемой частотой бие-

ний. При вращении вектора О1А1 амплитуда результирующего колебания окажется равной вектору ОО1 (Uc1) в точке 2'. Минимальное значение суммарное колебание принимает в точке 3, а в точке 4 ' — амплитуда снова окажется равной Uc1. При равномерном вращении вектора О1А1 (ω2 = const), промежуток времени, за который результирующая амплитуда превышает длину вектора ОО1, определяемый длиной дуги 2' 1 4', оказывается больше половины окружности. Это указывает на то, что продолжительность положитель-

648