Детектор амплитудно-манипулированных СИГНАЛОВ

Зарядная цепь фильтрующего конденсатора включает в себя диод, включенный в прямом направлении и сопротивление источника сигнала.

Если в качестве источника сигнала детектора используется колебательный контур, то этим сопротивлением можно пренебречь в силу его малости. Следовательно, время заряда конденсатора С_ф определяется двумя величинами: сопротивлением р-n перехода диода в прямом направлении и величиной самой фильтрующей емкости.

 Поскольку  известно соотношение:  , где - постоянная времени заряда конденсатора, можно записать следующее: , где . Отсюда получаем: , , ,   (нФ). Примем значение емкости равной 16 нФ.

Разрядная цепь конденсатора должна обеспечивать большее время разряда, чем заряда, то есть с одной стороны время  разряда фильтрующей емкости  не должно превосходить по своему значению времени, равному половине длительности импульса манипулирующего колебания, а с другой, постоянная времени  разряда должна быть больше полупериода  высокочастотного сигнала. Поэтому  получаем: , , , , . Проверим правильность расчетов параметров фильтра детектора:

, , R_ф = 2083 Ом, (33,17<<2083);

, , R_ф = 2083 Ом, (3317,1>>2083). Таким образом, все условия выполняются. Можно приступать к моделированию.

 

 

2.2 Моделирование с идеализированным источником амплитудно-манипулированного сигнала

 

Принципиальная  схема амплитудного детектора с  идеализированным источником сигналов представлена на рисунке 2.1.

Фильтр  детектора включает конденсатор  С_ф и сопротивление R _ф , значения которых соответствуют расчетным. Для фильтрации постоянной составляющей выходного сигнала и передачи в нагрузку только полезного переменного продетектированного сигнала, в цепи между резисторами R_ф  и R _н необходимо включить разделительный конденсатор С_р3. В противном случае в разрядной цепи конденсатора фильтра детектора по постоянному току оказываются включенными параллельно два резистора R_ф и R_н ,с одной стороны приводящие к уменьшению эквивалентной нагрузки, а с другой, они приводят к изменению параметров цепи разряда конденсатора фильтра.

Конденсатор С_р3, в отличие от С_р1 должен иметь малое сопротивление для токов манипулирующего сигнала (продетектированного сигнала). Причем должно выполняться неравенство: , где , отсюда получаем, что .

 

 

 

Рис. 2.1 Схема  амплитудного детектора с идеализированным  

источником  сигналов

 

 

Осциллограммы выходного продетектированного сигнала представлены на рисунках 2.2.

      

 

        Рис. 2.2а Осциллограммы манипулирующего и продетектированного

                                                                сигналов

 

           

 

Рис. 2.2б  Осциллограмма переднего фронта выходного сигнала детектора

        

 

       Рис. 2.2в Осциллограмма заднего фронта выходного сигнала детектора

 

По осциллограммам на рисунках 2.2б и 2.2в определяем расхождения длительностей исходного  и продетектированного сигналов для определения искажений. Исходная длительность модулирующего импульса составляет 166,6 мкс, что соответствует 3 кГц.

Из полученных характеристик видно, что искажения  по фронтам импульса на уровне половины максимальной амплитуды составляют:

По переднему  фронту: нс (рис. 2.2б).

По заднему  фронту: мкс (рис. 2.2в).

Суммарные искажения фронтов: с.

По заданию  искажения длительности продетектированного импульса не должны превышать 10% от длительности импульса. В нашем случае искажения равны: .  Это удовлетворяет требованиям задания.

Включим в схему логический элемент  «или», который ограничивает уровень  входного сигнала по амплитуде, и  «обрезает» искажения сигнала. Откорректированная   принципиальная схема амплитудного диодного детектора представлена на рис.2.3.

 

Рис. 2.3 Моделируемая схема детектора с использованием элемента ИЛИ

 

Результаты  имитационного моделирования схемы  рис.2.3 представлены на рис.2.4.

 

 

Рис. 2.4а Осциллограмма выходного  сигнала детектора и осциллограмма  

                               манипулирующего исходного сигнала

 

 

Рис. 2.4б  Осциллограмма переднего фронта выходного сигнала

 

                 

 

      Рис.2.4в Осциллограмма заднего фронта выходного сигнала

 

 

В результате включения схемы ИЛИ, суммарные  искажения по фронтам импульса не превышают заданных величин. Это видно из рис.2.4б и рис.2.4в.

с.

Суммарные искажения по длительности составляют , что удовлетворяет условиям задания.

 

2.3 Моделирование схемы детектора амплитудно-манипулированного сигнала

 

Схема детектора амплитудно-манипулированного сигнала с пассивной паузой представлена на рис.2.5. В схеме изменены: Rф = 3 кОм, Ср3=30 нФ.

 

 

Рис.2.5 Схема детектора амплитудно-манипулированного сигнала с пассивной паузой

 

 

Ниже  приведены осциллограммы (рис.2.6) выходного  сигнала.

            

 

                  Рис. 2.6а Осциллограмма выходного сигнала

 

            

 

           Рис. 2.6б Осциллограмма переднего фронта выходного сигнала

 

              

 

     Рис.2.6в Осциллограмма заднего фронта выходного сигнала

 

Суммарные искажения по длительности составляют: мкс, то есть , что удовлетворяет условиям задания.

 

Выводы по результатам моделирования

 

В результате моделирования разработан амплитудный диодный детектор с пассивной паузой, (рисунок. 2.5), который удовлетворяет условиям задания:

• частота несущего сигнала f_H = 300 кГц;
• частота информационного сигнала F_M = 3 кГц;
• форма сигнала на сопротивлении нагрузки детектора практически не отличается от информационного сигнала. Суммарные искажения по длительности,  продетектированного сигнала составляют: мкс, то есть не превышают τ_иск≤10%  в соответствии с заданием.