RU89309U1

RU89309U1 - AMPLITUDE DETECTOR

Info

Publication number: RU89309U1
Application number: RU2009123049/22U
Authority: RU
Inventors: Василий Николаевич Удалов; Владимир Павлович Разинкин
Priority date: 2009-06-16
Filing date: 2009-06-16
Publication date: 2009-11-27

Abstract

Амплитудный детектор, содержащий нагрузочный резистор и симметричный диодный мост, одна из диагоналей которого подключена к источнику амплитудно-модулированных колебаний, отличающийся тем, что в него дополнительно 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.An amplitude detector containing a load resistor and a symmetrical diode bridge, one of the diagonals of which is connected to a source of amplitude-modulated oscillations, characterized in that it also includes a diplexer on pseudo-complementary low and high frequency filters and a ballast resistor, the resistance of which is chosen equal to the resistance of the load resistor moreover, the input of the diplexer on pseudo-complementary low and high frequency filters is connected to the first output of the second diagonal of the symmetric diode bridge, the second terminal of the second diagonal of which is connected to the common case, the first terminal of the load resistor connected to the low-frequency output of the diplexer on the pseudo-complementary low and high frequency filters, and the second terminal of the load resistor connected to the common case, the first terminal of the ballast resistor is connected to the high-frequency output of the diplexer on the pseudo-complement low-pass and high-pass filters, and the second terminal of the ballast resistor is connected to a common housing.

Description

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.The proposed utility model of an amplitude detector relates to the field of radio electronics and measurement technology. The device can be used to demodulate amplitude-modulated and amplitude-manipulated oscillations in high-speed transmission systems of analog and digital signals.

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.A known amplitude detector (Bug NN, Falko A.I., Chistyakov NI Radio receivers - M .: Radio and communications, 1986. - p.140, Fig.5.2, a), which is a serial circuit, consisting of a diode and a frequency-selective load, which uses a resistor R, in parallel with which a capacitor C is connected.

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.This amplitude detector has a significant drawback - undistorted detection is carried out at a large value of the ratio of the carrier frequency of the radio signal f to the frequency of the modulating signal F. The ratio of frequencies must satisfy the inequality . This disadvantage is caused by the weak filtering properties of the frequency-selective RC load, which is a first-order low-pass filter (LPF).

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.A slightly lower ratio of the carrier frequency to the frequency of the modulating signal has an amplitude detector containing an RC second-order filter at the output, consisting of two filtering capacitors and an additional resistor (Arslanov M.Z., Ryabkov V.F. Radio receivers. Textbook / M.: Sov. Radiol, 1973. - 392 s .; see p. 316, fig. 11.21.). However, in this amplitude detector, the transfer coefficient is small.

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.An amplitude detector is also known (VT Polyakov. Radio reception technique. Simple AM signal receivers. - M.: DMK Press, 2001. - p. 111), which is the prototype of the proposed utility model, and which contains a symmetric diode bridge, one of whose diagonals connected to a source of amplitude-modulated oscillations, while the first output of the second diagonal of the symmetrical diode bridge is connected to the first output of the frequency-selective load in the form of a load resistor, in parallel with which a capacitor is connected, and the second output of the second diagonal symmetric diode bridge and the second output of the frequency-selective load connected to a common housing.

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.By suppressing the even harmonics of the carrier frequency f in the amplitude detector made according to a symmetric bridge circuit, the ratio of the carrier frequency to the frequency of the modulating signal is halved However, the ratio of these frequencies is still quite large.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание амплитудного детектора с уменьшенной величиной отношения несущей частоты к частоте модулирующего сигнала.The objective of the proposed utility model is to create an amplitude detector with a reduced ratio of the carrier frequency to the frequency of the modulating signal.

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.The task is achieved by the fact that in the known amplitude detector containing a load resistor, and a symmetrical diode bridge, one of the diagonals of which is connected to a source of amplitude-modulated oscillations, a diplexer on pseudo-complementary low and high frequency filters and a ballast resistor, the resistance of which is chosen equal to the resistance, are introduced a load resistor, and the diplexer input on the pseudo-complementary low and high frequency filters is connected to the first output of the second diagonal of the symmetric diode of the second bridge, the second terminal of the second diagonal of which is connected to the common case, the first terminal of the load resistor connected to the low-frequency output of the diplexer on pseudo-complementary low and high frequency filters, and the second terminal of the load resistor connected to the common case, the first terminal of the ballast resistor is connected to the high-frequency output a diplexer on pseudo-complementary low and high frequency filters, and the second terminal of the ballast resistor is connected to a common housing.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого амплитудного детектора. На фиг.2 приведена принципиальная схема диплексера на псевдодополняющих фильтрах нижних и верхних частот 3.Figure 1 shows the functional diagram of the proposed amplitude detector. Figure 2 shows a schematic diagram of a diplexer on pseudo-complementary filters of low and high frequencies 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.The proposed amplitude detector, shown in figure 1, contains a symmetric diode bridge 2, one of the diagonals of which is connected to the source of amplitude-modulated oscillations 1. The first output of the second diagonal of the symmetric diode bridge 2 is connected to the input of the diplexer on pseudo-complementary low and high frequency filters 3, and the second terminal of the second diagonal of the symmetric diode bridge 2 is connected to a common housing. The first output of the load resistor 4 is connected to the low-frequency output of the diplexer on pseudo-complementary low-pass and high-pass filters 3, the second output of which is connected to a common casing, and the first output of the ballast resistor 5, whose resistance is equal to the resistance of the load resistor 4, and the second terminal of which is connected to a common housing.

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_вх≈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_вх 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_вх=const. Поэтому коэффициент передачи предлагаемого амплитудного детектора, содержащего симметричный диодный мост 2, также является постоянной величиной . Постоянство коэффициента передачи обеспечивает линейность детекторной характеристики.The amplitude detector operates as follows. The amplitude-modulated oscillation source 1 is connected to one of the diagonals of the symmetric diode bridge 2. This causes a pulsating current to flow through the diodes of the symmetric diode bridge 2, proportional to the amplitude of the signal of the amplitude-modulated oscillation source 1. The current ripple frequency through the diodes of the symmetric diode bridge 2 is equal to the carrier frequency f source of amplitude-modulated oscillations 1. High-frequency spectral components of the current of diodes of a symmetric diode bridge 2, multiple of the carrier frequency f, through the highpass filter of the diplexer on the pseudo-complementary low and high frequency filters 3 enter the ballast resistor 5. The constant component and frequency of the modulating signal F contained in the current spectrum of the diodes of the symmetric diode bridge 2 pass through the low-pass filter of the diplexer on the pseudo-complementary filter of the low and high frequencies 3 load resistor 4. Thus, in the spectrum of the output signal on the load resistor 4 contains only the constant component and the frequency of the modulating signal F, which corresponds to t undistorted amplitude detection. An essential feature of a diplexer on pseudo-complementary low and high frequency filters 3 is that its input impedance weakly pulsating relative to the resistance value of the load resistor 4 in the frequency band tending to infinity. Therefore, in a first approximation, we can assume that R _I ≈ R≈const (see the book Alekseev O.V., Groshev G.A., Chavka G.G. Multichannel frequency-separation devices and their application - Radio and communication, 1981. - 136 p .; p. 22, fig. 2.6, a). With a constant value of the input resistance of the diplexer on pseudo-complementary filters of low and high frequencies 3 R _{in, the} detector characteristic of the proposed amplitude detector is linear. This is because the cutoff angle θ of the diodes of the symmetric diode bridge 2 is , which is explained by the frequency independence of the input resistance of the diplexer on pseudo-complementary filters of low and high frequencies 3 R _in = const. Therefore, the transfer coefficient of the proposed amplitude detector containing a symmetric diode bridge 2 is also a constant value . The constancy of the transmission coefficient ensures the linearity of the detector characteristic.

Полоса пропускания фильтра нижних частот диплексера на псевдо-дополняющих фильтрах нижних и верхних частот 3 соответствует частоте модулирующего сигнала F. С учетом сказанного, можно записатьThe passband of the diplexer low-pass filter on the pseudo-complementary low and high-pass filters 3 corresponds to the frequency of the modulating signal F. With this in mind, we can write

где Δf - полоса частот стыковки между полосами пропускания фильтра нижних частот и фильтра верхних частот диплексера 3.where Δf is the docking frequency band between the passbands of the low-pass filter and the high-pass filter of diplexer 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.Attenuation reduction in the proposed amplitude detector is achieved due to the high slope of the slopes of the amplitude-frequency characteristics of the diplexer on the pseudo-complementary filters of low and high frequencies 3. Choosing a second, third and higher order for pseudo-completing filters of the low and high frequencies of the diplexer 3, you can get a fairly small band of coupling frequencies Δf between passbands of low and high pass filters. For example, for a diplexer on pseudo-complementary filters of low and high frequencies 3 of the second order, Δf≈F can be considered as a first approximation. Therefore, in the proposed amplitude detector provides undistorted detection for the frequency ratio . Thus, in relation to the prototype achieved a decrease in relation to frequencies 2.5 times. This property allows us to use the proposed device for detecting radio signals with a high frequency of the modulating signal F or at a high speed of digital modulation.

Claims

An amplitude detector containing a load resistor and a symmetrical diode bridge, one of the diagonals of which is connected to a source of amplitude-modulated oscillations, characterized in that it also includes a diplexer on pseudo-complementary low and high frequency filters and a ballast resistor, the resistance of which is chosen equal to the resistance of the load resistor moreover, the input of the diplexer on the pseudo-complementary low and high frequency filters is connected to the first output of the second diagonal of the symmetric diode bridge, the second terminal of the second diagonal of which is connected to the common case, the first terminal of the load resistor connected to the low-frequency output of the diplexer on the pseudo-complementary low and high frequency filters, and the second terminal of the load resistor connected to the common case, the first terminal of the ballast resistor is connected to the high-frequency output of the diplexer on the pseudo-complement low-pass and high-pass filters, and the second terminal of the ballast resistor is connected to a common housing.