АМПЛИТУДНЫЙ ДЕТЕКТОР

Предлагаемая полезная модель амплитудного детектора относится к области радиоэлектроники и измерительной техники. Устройство может быть использовано для демодуляции амплитудно-модулированных и амплитудно-манипулированных колебаний в быстродействующих системах передачи аналоговых и цифровых сигналов.
Известен амплитудный детектор (Буга Н.Н., Фалько А.И., Чистяков Н.И. Радиоприемные устройства - М.: Радио и связь, 1986. - с.140, рис.5.2,а), представляющий собой последовательную цепь, состоящую из диода и частотно-избирательной нагрузки, в качестве которой используется резистор R, параллельно которому включен конденсатор С.
Данный амплитудный детектор имеет существенный недостаток - неискаженное детектирование осуществляется при большом значении отношении несущей частоты радиосигнала f к частоте модулирующего сигнала F. Отношение частот должно удовлетворять неравенству . Данный недостаток вызван слабыми фильтрующими свойствами частотно-избирательной RC-нагрузки, представляющей собой фильтр нижних частот (ФНЧ) первого порядка.
Несколько меньшую величину отношения несущей частоты к частоте модулирующего сигнала  имеет амплитудный детектор, содержащий на выходе RС - фильтр второго порядка, состоящий из двух фильтрующих конденсаторов и дополнительного резистора (Арсланов М.З., Рябков В.Ф. Радиоприемные устройства. Учебное пособие / М.: «Сов. Радиол, 1973. - 392 с.; см. стр.316, рис.11.21.). Однако в этом амплитудном детекторе коэффициент передачи имеет небольшую величину.
Известен также амплитудный детектор (Поляков В.Т. Техника радиоприема. Простые приемники АМ-сигналов. - М.: ДМК Пресс, 2001. - с.111), являющийся прототипом предлагаемой полезной модели, и содержащий симметричный диодный мост, одна из диагоналей которого подключена к источнику амплитудно-модулированных колебаний, при этом первый вывод второй диагонали симметричного диодного моста подключен к первому выводу частотно-избирательной нагрузки в виде нагрузочного резистора, параллельно которому включен конденсатор, а второй вывод второй диагонали симметричного диодного моста и второй вывод частотно-избирательной нагрузки соединены с общим корпусом.
За счет подавления четных гармоник несущей частоты f в амплитудном детекторе, выполненном по симметричной мостовой схеме, величина отношения несущей частоты к частоте модулирующего сигнала уменьшается в два раза , однако отношение данных частот все равно имеет достаточно большую величину.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание амплитудного детектора с уменьшенной величиной отношения несущей частоты к частоте модулирующего сигнала.
Поставленная задача достигается тем, что в известный амплитудный детектор, содержащий нагрузочный резистор, и симметричный диодный мост, одна из диагоналей которого подключена к источнику амплитудно-модулированных колебаний, введены диплексер на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот и балластный резистор, сопротивление которого выбрано равным сопротивлению нагрузочного резистора, причем вход диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот соединен с первым выводом второй диагонали симметричного диодного моста, второй вывод второй диагонали которого соединен с общим корпусом, при этом первый вывод нагрузочного резистора подключен к низкочастотному выходу диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот, а второй вывод нагрузочного резистора соединен с общим корпусом, первый вывод балластного резистора подключен к высокочастотному выходу диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот, а второй вывод балластного резистора соединен с общим корпусом.
На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого амплитудного детектора. На фиг.2 приведена принципиальная схема диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот 3.
Предлагаемый амплитудный детектор, показанный на фиг.1, содержит симметричный диодный мост 2, одна из диагоналей которого подключена к источнику амплитудно-модулированных колебаний 1. Первый вывод второй диагонали симметричного диодного моста 2 подключен ко входу диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот 3, а второй вывод второй диагонали симметричного диодного моста 2 соединен с общим корпусом. К низкочастотному выходу диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот 3 подключен первый вывод нагрузочного резистора 4, второй вывод которого соединен с общим корпусом, а к высокочастотному выходу диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот 3 подключен первый вывод балластного резистора 5, сопротивление которого равно сопротивлению нагрузочного резистора 4, и второй вывод которого соединен с общим корпусом.
вх
вх
вх
Амплитудный детектор работает следующим образом. Источник амплитудно-модулированных колебаний 1 подключен к одной из диагоналей симметричного диодного моста 2. Это вызывает протекание пульсирующего тока через диоды симметричного диодного моста 2, пропорционального амплитуде сигнала источника амплитудно-модулированных колебаний 1. Частота пульсаций тока через диоды симметричного диодного моста 2 равна несущей частоте f источника амплитудно-модулированных колебаний 1. Высокочастотные спектральные составляющие тока диодов симметричного диодного моста 2, кратные несущей частоте f, через фильтр верхних частот диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот 3 поступают в балластный резистор 5. Постоянная составляющая и частота модулирующего сигнала F, содержащиеся в спектре тока диодов симметричного диодного моста 2 через фильтр нижних частот диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот 3 попадают в нагрузочный резистор 4. Таким образом, в спектре выходного сигнала на нагрузочном резисторе 4 содержатся только постоянная составляющая и частота модулирующего сигнала F, что соответствует неискаженному амплитудному детектированию. Существенная особенность диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот 3 заключается в том, что его входное сопротивление  слабо пульсирует относительно величины сопротивления нагрузочного резистора 4 в полосе частот, стремящейся к бесконечности. Поэтому в первом приближении можно считать, что R≈R≈const (см. книгу Алексеев О.В., Грошев Г.А., Чавка Г.Г. Многоканальные частотно-разделительные устройства и их применение - Радио и связь, 1981. - 136 с.; стр.22, рис.2.6,а). При постоянном значении входного сопротивления диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот 3 R детекторная характеристика предлагаемого амплитудного детектора оказывается линейной. Это обусловлено тем, что угол отсечки θ диодов симметричного диодного моста 2 равен , что объясняется частотной независимостью входного сопротивления диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот 3 R=const. Поэтому коэффициент передачи предлагаемого амплитудного детектора, содержащего симметричный диодный мост 2, также является постоянной величиной . Постоянство коэффициента передачи обеспечивает линейность детекторной характеристики.
Полоса пропускания фильтра нижних частот диплексера на псевдо-дополняющих фильтрах нижних и верхних частот 3 соответствует частоте модулирующего сигнала F. С учетом сказанного, можно записать
где Δf - полоса частот стыковки между полосами пропускания фильтра нижних частот и фильтра верхних частот диплексера 3.
Уменьшение отношения  в предлагаемом амплитудном детекторе достигается за счет высокой крутизны скатов амплитудно-частотных характеристик диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот 3. Выбирая для псевдодоплняющих фильтров нижних и верхних частот диплексера 3 второй, третий и более высокий порядок, можно получить достаточно малую полосу частот стыковки Δf между полосами пропускания фильтров нижних и верхних частот. Например, для диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот 3 второго порядка в первом приближении можно считать Δf≈F. Следовательно, в предлагаемом амплитудном детекторе обеспечивается неискаженное детектирование для отношения частот . Таким образом, по отношению к прототипу достигнуто уменьшение в отношении частот  в 2,5 раза. Данное свойство позволяет применить предлагаем устройство для детектирования радиосигналов с большой частотой модулирующего сигнала F или при большой скорости цифровой модуляции.