Исследование детекторов в Радиотехнических устройствах

С момента зарождения человечества одну из самых главных ролей в построении развивающегося социума играла возможность обмениваться информацией. С общим увеличением потребностей людей в изучении новых территорий и усложнением быта, потребность в обмене информацией на большие расстояния также стремительно увеличивалась. Постепенно с развитием мировой истории реализовывались все новые формы передачи информации. Сначала сообщения отправляли на бумаге с помощью почтовых голубей. С развитием техники отправка письма занимала все меньше времени.

---

Многие хотят знать: какова цена курсовой работы по оплате труда? Воспользовавшись нашим калькулятором, вы сможете узнать цену вашей курсовой работы. Мы также подарим вам скидку 1000 рублей на первый заказ!

---

В современном мире люди научились решать задачу передачи информации с большой точностью и скоростью, появились такие блага цивилизованного мира как радио и телепередача информации. Для качественной радио и телепередачи информации необходимы специальные радиотехнические устройства. Одним из важнейших составляющих таких устройств являются детекторы. Детектор радиоприёмного устройства восстанавливает информацию из радиосигнала, заложенную в него модулятором. Принцип работы основан на предположении, что частота несущей значительно выше частоты модулирующего сигнала, а коэффициент модуляции меньше единицы. В этом случае сигнал на входе устройства выпрямляется и фильтруется с помощью ФНЧ с частотой среза большей, чем максимальная частота модулирующего сигнала [3]. Актуальность темы: в современном мире радио и телепередача информации является одним из ключевых способов общения. Организовать такую предачу информации быстро и качественно, без потерь, является первостепенной задачей для инженера радиотехнических устройств. В таких устройствах преобразовать полученную информацию в понятную для человека невозможно без специального устройства – детектора. Цель: выбрать и исследовать детектор в Радиотехнических устройствах. Задачи: изучить существующие типы детекторов, проанализировать схемы и подобрать оптимальный для исследования вариант, обосновать структурную схему, рассчитать и определить параметры детектора, рассчитать элементы схемы, произвести электрический расчет и согласование применения детекторов в приемниках. Объект исследования: устройство детекторов в Радиотехнических устройствах. Предмет исследования: выбранный детектор. Работа содержит в себе введение, две основные главы, а именно анализ поставленной задачи и расчетная часть, а также заключение.

В данной работе был представлен подробный анализ и расчёт амплитудного диодного детектора, представлена структурная схема. В первой главе подробно описана история развития радио, обозначены ключевые фигуры, которые сыграли важную роль в развитии этого направления. Дано определение таким важным понятиям как радиопередатчик и радиоприемник, обозначена роль детекторов в устройстве радиоприемника. Дано определение понятию детектор, представлены основные виды детекторов в современном мире, дано краткое описание каждого вида. В том числе были представлены разные способы детектирования сигнала с подробным описанием всех ключевых факторов. Обозначена актуальность изучаемого вопроса в рамках современного мира и выбраны самые оптимальные подходы к достижению поставленных задач. Во второй главе данной работы произведены и представлены основные расчеты для выбранного детектора, приведено обоснование выбора конкретной схемы и описаны основные элементы структурной схемы. Все расчеты производились исходя из параметров выбранных элементов, таких как например диод, а также исходя из требований и пожеланий к получаемому на выходе сигналу . Так как строгих требований в работе к выбранному детектору представлено не было, параметры подбирались исходя из общих представлений об детекторах в современных устройствах. При подборе детектора во время разработки приемного устройства необходимо обращать особое внимание на поставленные перед устройством задачи, а так же на характеристики принимаемого сигнала, такие как пороговая частота. И уже исходя из начальных условий определяться с типом детектора и его структурной и функциональной схемой. В данной работе для расчета был выбран амплитудный диодный детектор, так как такие детекторы широко применяются в радиоприемниках, состоят из легкодоступных электронных компонентов, имеют простую структурную схему. В результате произведенных расчетов были получены такие значения как сопротивление нагрузки, входное сопротивление, разделительную емкость, коэффициент передачи детектора. В том числе в работе приведены структурные схемы разных видов детекторов, показаны основные компоненты и самые распространенные типы подключения. Амплитудная модуляция широко используется в системах передачи информации. Принимая это во внимание, а также то, что при приеме частотномодулированных колебаний их сначала преобразуют в амплитудномодулированные, а затем детектируют, здесь была рассмотрена теория детектирования в основном амплитудно-модулированных колебаний. В настоящее время широко используются детекторы на основе нелинейных элементов: диодов, транзисторов и др. Наибольшей простотой отличаются амплитудные детекторы с полупроводниковыми диодами. На вход детектора подается высокочастотное колебание u(t) U(t) t 0 = cosω с несущей частотой ω0 и амплитудой U(t), изменяющейся по закону передаваемой информации. Нелинейный элемент представлен диодом D. Выходное напряжение u (t) вых снимается с линейной нагрузки, представляющей собой резистор Rн , шунтированный конденсатором Cн . Элементы Rн и Cн образуют фильтр низких частот, выделяющий необходимые спектральные компоненты напряжения. Напряжение u (t) вых определенным образом связано с U(t), причем характер этой связи зависит от вида. Сильная зависимость свойств детектора от амплитуды детектируемых колебаний приводит к необходимости раздельного рассмотрения детектирования малых и больших сигналов. Важнейшей характеристикой детектора является коэффициент передачи K. В случае тональной модуляции коэффициент передачи определяется как отношение амплитуды выходного сигнала на частоте модуляции к амплитуде огибающей входного высокочастотного сигнала. Поэтому ток через диод возможен только в промежутки времени τ , когда положительная полуволна u(t) превышает напряжение u (t) вых . Иными словами, ток через диод имеет форму импульсов. В промежутках между импульсами тока, когда происходит разрядка конденсатора Cн через сопротивление Rн , напряжение uвых убывает. А за времена τ подзарядки конденсатора напряжение uвых возрастает. Важную роль при теоретическом анализе детектирования большого сигнала играет длительность импульсов тока через диод τ . Чем сильнее выражена нелинейность вольт-амперной характеристики диода в целом, тем эффективнее осуществляется детектирование. При этом надо учитывать, что бывают случаи, когда наиболее нелинейный участок характеристики диода соответствует небольшому положительному напряжению. В таких случаях для повышения эффективности детектирования (особенно малых сигналов) на диод, помимо переменного сигнала, подают еще напряжение смещения от внешнего источника, перемещающее рабочую точку в область наибольшей кривизны вольт-амперной характеристики.

1. Берг А.И. Детектирование: Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. Том 1 (А — И) — М.: Советская энциклопедия, 1962 . - Библиогр. : с. 173—221. 2. Михалевич В. С. Словарь по кибернетике: учебник — Под ред. академика В. С. Михалевича. — 2-е. — Киев: Главная редакция Украинской Советской Энциклопедии имени М. П. Бажана, 1989 год. — 751 с. 3. Каспер А.В. лекция по расчету радиоэлнктронных устройств [Электронный ресурс]. – М., 2021. - Режим доступа: http://mart7157.narod.ru/voise_10.html / (дата обращения: 25.03.2022). 4. Г.И. Ильин, А.Г. Ильин, И.И. Нуреев, Л.А. Трофимов, М.П. Данилаев, И.И. Васильев, Н.Г. Хайруллин, Л.Г. Кесель, Р.М. Гадельшин: Устройства приема и обработки сигналов. Нелинейные каскады: Учебное пособие по курсу «Устройства приема и обработки сигналов». Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та, 2001 – 118с. 5. Куликов Г.В., Парамонов А.А. Радиовещательные приемники. Учебное пособие для вузов. – М.: Радио и связь, 2011 г. -2 экз. 6. «Справочник по интегральным микросхемам» второе издание, под ред. Тарабрина Б.В. – М.: «Энергия», 1980. 7. Справочник «Аналоговые интегральные микросхемы для телевизионной аппаратуры» - М.: Издательство МЭИ ТОО «Позитив», 1993. 8. Т.Д. Гавра, С.Б. Макаров «Проектирование радиоприемных устройств на микросхемах»: учебное пособие – Л.: 1985. –700с. 9. Радиопередающие устройства. Шумилин М. С., Головин О.В. – М.: Издательство Москва «Высшая школа», 1981 10. Радиоприемные устройства. Хиленко В.И. Уваров Р.В. Учебное пособие для техникумов. – М.: Радио и связь, 1991 – 328 с.