От режима работы диода в схеме, детекторы делятся на квадратичные и линейные детекторы.

Вольт - амперная характеристика диода имеет резкий начальный изгиб. Он соответствует небольшому входному напряжению и апроксимируется квадратичной зависимостью. Поэтому для малых входных сигналов работа детектора соответствует квадратичному участку ВАХ диода, и в этом случае детектор называется квадратичным. При возрастании входного напряжения квадратичный участок ВАХ диода переходит в линейный (рисунок 7). Если же это напряжение настолько велико, что квадратичным участком можно пренебречь, то в этом случае детектор называется линейным. Квадратичный детектор имеет следующие недостатки: меньшее входное напряжение, большие нелинейные искажения, коэффициент передачи пропорционален амплитуде принимаемых сигналов. Достоинством его является возможность приема более слабых сигналов.

Отметим, что в приёмниках часто используют преобразователи частоты. Поступающий высокочастотный сигнал переносят на более низкую частоту и, только после этого происходит детектирование. Таким образом, преобразователи частоты обеспечивают получение одинаково высокой чувствительности приёмника на любой приёмной частоте, а также получение высоких характеристик избирательности полезного сигнала на фоне помеховых. Однако в курсовом проекте используется одна принимаемая частота и преобразователь частоты не нужен.

Назначение элементов включенных в схему:

VD - нелинейный элемент, выделяющий спектр информационного сигнала.

R_фл, С_фл - образуют фильтр, отделяющий информационный спектр от всех остальных (несущего и того далее). Все высокочастотные составляющие должны шунтироваться С_фл, поэтому сопротивление Х_Сфл на этих частотах должно быть минимальным, не создавая на нём сколь-нибудь заметного падения напряжения. Низкочастотная (информационная) составляющая должна замыкаться через сопротивление R_фл.

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 ф_ди и исходного ф_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 ф_{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.

Принципиальная схема последовательного диодного детектора изображена на рисунке 8, осциллограммы приведены на рисунке 9.

По осциллограмме на рисунке 9 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 10.

Длительность продетектированного сигнала:

Таким образом:

После расчётов необходимо проверить два основных условия:

X_Сфл (щ) == =255.26 Ом << 10 кОм;

X_Сфл (Щ) = = =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 удовлетворяет условиям задания.

Задача данного курсового проекта состояла в разработке каналообразующего устройства - передатчика и приемника, которые предназначены для преобразования информационного сообщения в электрический сигнал с последующим кодирование и модуляцией и передачей в линию связи и обратным преобразованием этого сигнала в приемнике. Передатчик и приемник, разработанные в курсовом проекте, имеют следующие характеристики:

1) Напряжение источника питания: Е_п = 14В;

2) Тип транзистора p-n-p;

3) Сопротивление нагрузки: R_нагр = 1.5кОм;

4) Частота генерируемого синусоидального сигнала: f = 1.075 МГц (по заданию f=1.075 МГц);

5) Мощность, отдаваемая генератором в нагрузку (Р_н > 5 мВт по заданию);

6) Коэффициент нелинейных искажений равен 4.15 % (не более 5% по заданию);

7) Тип автогенератора - индуктивная трехточка;

8) Вид манипуляции - амплитудная;

9) Частота манипулирующего сигнала ;

10) Допустимые искажения демодулированного сигнала, связанные с завалом фронтов составили 6.8 % (не более 7 % по заданию).

Таким образом, разработанное каналообразующие устройство удовлетворяет условиям задания. Приемник и передатчик могут быть использованы для преобразования информационного сообщения в электрический сигнал с последующим кодированием и модуляцией и передачей в линию связи и обратным преобразованием этого сигнала в приемнике. Передача сигналов может осуществляться на большие расстояния с небольшими потерями.

Список использованной литературы

1. Лекции по каналообразующим устройствам ст. преподаватель Акинин М.Ю.

2. Лекции по "Теории передачи сигналов" доцент Журавлёва Л. М.

3. Лекции по дисциплине "Каналообразующие устройства" проф. Табунщиков А. К.

4. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам и интегральным схемам под общей редакцией Н.Н. Горюнова, издание третье, "Энергия" Москва 1972 г.

Размещено на Allbest.ru