Синхронное (когерентное) детектирование АМ сигналов

Диодный детектор дает хорошие результаты при детектировании АМ сигнала с высоким уровнем (несколько вольт). Для детектирования АМ сигналов с малым уровнем (десятые доли вольта или меньше), БМ и ОМ сигналов применяют синхронное (когерентное) детектирование, при котором напряжение на выходе детектора зависит не только от амплитуды, но и от фазы входного сигнала.

Синхронным называется детектирование высокочастотных колебаний, при котором используется специально выделенное несущее колебание.

Синхронный детектор (СД) можно рассматривать как преобразователь частоты при частоте гетеродина, совпадающей с частотой сигнала. Поэтому он называется синхронным.

Рисунок 21.1 – Структурная схема СД.

- опорный генератор (гетеродин). Формирует (генерирует) опорный сигнал, совпадающий по частоте и фазе с несущей АМ сигнала.

ФАПЧ – система фазовой автоподстройки частоты опорного генератора. Выделяет несущую сигнала, которая используется для подстройки частоты и начальной фазы гетеродина.

- перемножитель. Перемножает АМ и опорный сигналы. Сигнал на его выходе:

В качестве перемножителя может быть использован балансный модулятор, специальный аналоговый перемножитель на микросхеме.

ФНЧ – фильтр нижних частот. Выделяет низкочастотные составляющие этого сигнала. Сигнал на выходе ФНЧ:

В спектре БМ и ОМ сигналов несущая отсутствует. При этом для получения опорного сигнала применяются два технических решения:

- вместе с БМ и ОМ сигналами передается пилот-сигнал, представляющий собой остаток несущей;

- при полностью подавленной несущей используется местная несущая, формируемая на приеме специальным высокостабильным генератором несущей.

Достоинства:

- такое детектирование линейное, т.е. имеется прямая пропорциональная зависимость между значениями выходного напряжения детектора и огибающей входного АМ сигнала;

- СД можно использовать для детектирования ФМ сигналов, т.к. он реагирует на фазу входного сигнала;

- отсутствие эффекта подавления слабого сигнала сильной помехой (равенство отношений сигнал-помеха на входе и выходе детектора);

- СД характеризуется частотной избирательностью (чем больше разность частот сигнала и помехи, тем меньшее напряжение помехи создается на выходе СД).

Недостаток:

- значительные технические трудности обеспечения синхронности и синфазности опорного и принимаемого сигналов.

При несовпадении фаз выходной сигнал оказывается умноженным на косинус фазовой ошибки:

При напряжение максимально; при амплитуда сигнала занижается; а при напряжение равно нулю, что делает невозможным прием сигнала.