Детекторы импульсных сигналов

Различают два вида детектирования импульсных сигналов:

1. Детектирование радиоимпульсов – преобразование в видеоимпульсы, т.е. выделение огибающей каждого импульса из принятой последовательности;

2. Пиковое детектирование – выделение огибающей всей последовательности радиоимпульсов. Пиковое детектирование может осуществляться в два этапа. Вначале радиоимпульсы преобразуются в видеоимпульсы, а затем после дополнительного усиления и временной селекции в видеоусилителе происходит пиковое детектирование последовательности видеоимпульсов.

Обычно интервал между импульсами намного превышает длительность импульса, поэтому детектирование каждого импульса можно рассматривать независимо. На втором этапе роль несущей выполняет последовательность видеоимпульсов.

Фазовые детекторы

Фазовые детекторы (ФД ) преобразуют напряжение, модулированное по фазе, в напряжение, изменяющееся по закону модулирующей функции. Напряжение на выходе ФД определяется разностью фаз сравниваемых колебаний. Представим ФД в виде эквивалентного шестиполюсника

на который подаются напряжения

,

одно из этих напряжений (например, u₁) является напряжением детектируемого сигнала, а второе (u₂) опорным. Напряжение на выходе, пропорциональное разности фаз этих колебаний, можно получить в результате перемножения u₁ и u₂ и фильтрации верхних частот. Двойная частота ещё будет.

К – коэффициент пропорциональности. j - мгновенное значение разности фаз сравниваемых напряжений. Если частоты сигналов u₁ и u₂ равны, то выходное напряжение зависит только от разности фаз детектируемого и опорного напряжения. Если одно из напряжений предварительно повернуть на угол 90⁰, то зависимость выходного напряжения от разности фаз будет синусоидальная.

Это зависимость выходного напряжения от мгновенной разности фаз двух колебаний называется детекторной характеристикой.

При малых углах функцию синуса можно аппроксимировать линейной функцией. Участок АБ, на котором нелинейность детекторной характеристики достаточно мала, является рабочим участком.

Основными параметрами фазового детектора являются:

1. Крутизна характеристики, которая представляет собой производную выходного напряжения по фазовому углу в точке в точке максимума производной при заданных амплитудах входных сигналов.

2. Коэффициент передачи напряжения

3. Искажения при детектировании непрерывных (аналоговых) сигналов. Они зависят от линейности рабочего участка детекторной характеристики.

Балансный фазовый детектор векторомерного типа.

Перемножение сигналов осуществляется при помощи двух диодов в каждом из плеч балансного преобразователя, при помощи RC цепей осуществляется фильтрация высших гармоник сигнала.

Детекторная характеристика:

При U_m1<< U_m2 детекторная характеристика близка к косинусоиде, линейно зависит от амплитуды меньшего напряжения (сигнала) и не зависит от амплитуды большего (опорного) напряжения. Наибольшая линейность характеристики достигается при равенстве опорного и сигнального напряжений.

Опорное напряжение, вырабатываемое местным генератором, должно быть синхронизировано с несущей входного сигнала с точностью до фазы. Детектор симметричен относительно приложенных напряжений, поэтому безразлично, на какой из выводов подавать опорное напряжение.

Так же следует заметить, что структура фазового детектора не отличается от структуры синхронного амплитудного детектора.

В некоторых случаях к фазовым детекторам предъявляются высокие требования фильтрации комбинационных частот, тогда применяют кольцевые фазовые детекторы.

Их можно рассматривать как соединение двух балансных детекторов, работающих на общую нагрузку. Выходное напряжение такого детектора почти в 2 раза меньше, но за счёт диагональных диодов компенсируются чётные гармоники входного сигнала.

Для повышения коэффициента передачи и входного сопротивления можно использовать усилительные приборы, например, полевые и биполярные транзисторы.

В интегральном исполнении широко применяют детекторы – перемножители, построенные на основе управления крутизной дифференциальной транзисторной пары.

Фазовые детекторы коммутационного типа.

Схемотехнически такие ФД могут не отличатся от ФД векторомерного типа. Разница заключается в режиме работы активного или нелинейного элемента. Он работает в ключевом (коммутационном) режиме. Структурную схему можно представить в виде

На рисунке изображены напряжения на выходе ключа для различных фазовых сдвигов между коммутирующим, то есть опорным, и входным напряжением. Очевидно, что после интегрирования таких сигналов постоянная составляющая будет пропорциональна площади под кривой, и, следовательно, при изменении разности фаз выходное напряжение будет соответственно изменяться.