Detektor (rádio) - Detector (radio)

V rádiu je detektor zařízení nebo obvod, který získává informace z modulovaného vysokofrekvenčního proudu nebo napětí. Termín pochází z prvních tří dekád rozhlasu (1888-1918). Na rozdíl od moderních rozhlasových stanic, které přenášejí zvuk ( zvukový signál ) na nepřerušované nosné vlně , rané rozhlasové stanice přenášely informace pomocí radiotelegrafie . Vysílač se zapínal a vypínal, aby produkoval dlouhé nebo krátké časové intervaly rádiových vln, které psaly textové zprávy v morseově abecedě . Rané rozhlasové přijímače proto musely pouze rozlišovat mezi přítomností nebo nepřítomností rádiového signálu. Zařízení, které provádělo tuto funkci v obvodu přijímače, se nazývalo detektor . V éře bezdrátové telegrafie byla používána řada různých detektorových zařízení, jako je coherer , elektrolytický detektor , magnetický detektor a detektor krystalů , dokud nebyla nahrazena technologií elektronek.

Poté, co kolem roku 1920 začal přenos zvuku ( amplitudová modulace , AM), tento termín se vyvinul tak, že znamenal demodulátor (obvykle elektronku ), který extrahoval zvukový signál z vlny nosných radiofrekvenčních vln . Toto je jeho aktuální význam, přestože moderní detektory obvykle sestávají z polovodičových diod , tranzistorů nebo integrovaných obvodů .

V superheterodynovém přijímači je tento termín také někdy používán k označení směšovače , elektronky nebo tranzistoru, který převádí příchozí signál rádiové frekvence na střední frekvenci . Mixér se nazývá první detektor , zatímco demodulátor, který extrahuje zvukový signál ze střední frekvence, se nazývá druhý detektor .

V mikrovlnné a milimetrové vlnové technologii termíny detektor a detektor krystalů označují součásti vlnovodu nebo koaxiálního přenosového vedení, používané pro měření výkonu nebo SWR , které obvykle obsahují bodové kontaktní diody nebo Schottkyho diody s povrchovou bariérou.

Coherer detektor, užitečný pouze pro signály Morseovy abecedy.

Detektory amplitudové modulace

Detektor obálek

Jednoduchý detektor obálek

K poslechu silných signálů vysílání v pásmu AM lze použít jednoduché křišťálové rádio bez laděného obvodu

Jedna hlavní technika je známá jako detekce obálky. Nejjednodušší formou obalového detektoru je diodový detektor, který se skládá z diody připojené mezi vstup a výstup obvodu, s rezistorem a kondenzátorem paralelně od výstupu obvodu k zemi, aby vytvořil dolní propust . Pokud jsou správně zvoleny rezistor a kondenzátor, bude výstupem tohoto obvodu téměř identická napěťově posunutá verze původního signálu.

Ranou formou detektoru obálek byl detektor krystalů , který byl použit v rádiovém přijímači s krystalovou sadou . Pozdější verze používající krystalovou diodu se v krystalových rádiových soupravách používá dodnes. Omezená frekvenční odezva náhlavní soupravy eliminuje vysokofrekvenční komponentu, takže není dolní propust zbytečná.

Sofistikovanější detektory obálky obsahují mřížky přetečení detektor , na detektor deska , na detektor nekonečně impedance , tranzistor ekvivalenty nimi a přesné usměrňovače pomocí operačních zesilovačů.

Detektor produktů

Detektor Výrobek je typ demodulátoru používá pro AM a SSB signálů, kde je původní nosný signál odstraněny vynásobením přijímaného signálu se signál na nosném kmitočtu (nebo blízko k ní). Spíše než převádět obálku signálu na dekódovaný průběh rektifikací jako by to dělal obalový detektor, detektor produktu převezme produkt modulovaného signálu a místní oscilátor , odtud název. Tím, směšováním , je přijímaný signál smíšený (do určitého typu nelineárního zařízení) se signálem z místního oscilátoru, čímž se získá součtový frekvence pro signály jsou smíšené, stejně jako první směšovač etapou superhet by produkovat mezifrekvence ; frekvence tep v tomto případě je frekvence nízká modulační signál se izoluje a nežádoucí vysoké frekvence odfiltrovat z výstupu detektoru produktu. Protože postranní pásma signálu s modulovanou amplitudou obsahují všechny informace v nosiči posunuté ze středu funkcí jejich frekvence, detektor produktu jednoduše promíchá postranní pásma dolů do slyšitelného rozsahu, takže může být slyšet původní zvuk.

Obvody detektorů produktů jsou v podstatě prstencové modulátory nebo synchronní detektory a úzce souvisejí s některými fázově citlivými detektorovými obvody. Mohou být implementovány pomocí něčeho tak jednoduchého, jako je prstenec diod nebo jeden dvojitý hradlový tranzistor s efektem pole, na cokoli tak sofistikovaného, jako je integrovaný obvod obsahující Gilbertův článek . Detektory produktů jsou obvykle upřednostňovány před obalovými detektory krátkovlnnými posluchači a radioamatéry, protože umožňují příjem signálů AM i SSB. Mohou také demodulovat CW přenosy, pokud je oscilátor beatové frekvence naladěn mírně nad nebo pod nosnou.

Detektory frekvenční a fázové modulace

AM detektory nemohou demodulovat Signály FM a PM, protože oba mají konstantní amplitudu . Rádio AM však může detekovat zvuk vysílání FM fenoménem detekce sklonu, ke kterému dochází, když je rádio naladěno mírně nad nebo pod nominální vysílací frekvencí. Kolísání frekvence na jedné šikmé straně křivky ladění rádia dává zesílenému signálu odpovídající lokální změnu amplitudy, na kterou je detektor AM citlivý. Detekce sklonu poskytuje nižší zkreslení a potlačení šumu ve srovnání s následujícími vyhrazenými FM detektory, které se běžně používají.

Fázový detektor

Fázový detektor je nelineární zařízení, jehož výstup představuje fázový rozdíl mezi dvěma oscilujícími vstupními signály. Má dva vstupy a jeden výstup: referenční signál je aplikován na jeden vstup a fázově nebo frekvenčně modulovaný signál je aplikován na druhý. Výstupem je signál, který je úměrný rozdílu fází mezi těmito dvěma vstupy.

Ve fázové demodulaci jsou informace obsaženy v množství a rychlosti fázového posunu v nosné vlně .

Diskriminátor Foster-Seeley

Foster-Seeley diskriminátor je široce používaný detektor FM. Detektor se skládá ze speciálního transformátoru se středovým odbočením, který napájí dvě diody v obvodu stejnosměrného usměrňovače s plnou vlnou . Když je vstupní transformátor naladěn na frekvenci signálu, je výstup diskriminátoru nulový. Pokud nedojde k žádné odchylce nosiče, jsou obě poloviny transformátoru se středovým závitem vyváženy. Jak se signál FM mění ve frekvenci nad a pod nosnou frekvencí, rovnováha mezi oběma polovinami středové odbočky je zničena a existuje výstupní napětí úměrné frekvenční odchylce.

Poměrový detektor

Poměrový detektor využívající polovodičové diody

Poměrový detektor je variantou diskriminátoru Foster-Seeley, ale jedna dioda vede v opačném směru a používá terciární vinutí v předchozím transformátoru. V tomto případě se výstup odebírá mezi součtem napětí diod a středovým kohoutkem. Výstup přes diody je připojen k velkoobjemovému kondenzátoru, který eliminuje AM šum na výstupu poměrového detektoru. Poměrový detektor má oproti diskriminátoru Foster-Seeley tu výhodu, že nebude reagovat na signály AM , čímž potenciálně ušetří omezovací stupeň; výstup je však pouze 50% výstupu diskriminátoru pro stejný vstupní signál. Poměrový detektor má širší šířku pásma, ale větší zkreslení než diskriminátor Foster-Seeley.

Kvadraturní detektor

U kvadraturních detektorů je přijímaný FM signál rozdělen na dva signály. Jeden ze dvou signálů je poté veden přes kondenzátor s vysokou reaktancí , který posouvá fázi tohoto signálu o 90 stupňů. Tento fázově posunutý signál je poté aplikován na LC obvod, který je rezonanční na nemodulovanou, „středovou“ nebo „nosnou“ frekvenci signálu FM. Pokud se frekvence přijímaného signálu FM rovná střední frekvenci, pak budou mít tyto dva signály fázový rozdíl 90 stupňů a říká se, že jsou ve „fázové kvadratuře“-odtud název této metody. Tyto dva signály se poté společně vynásobí v analogovém nebo digitálním zařízení, které slouží jako fázový detektor; to znamená zařízení, jehož výstup je úměrný fázovému rozdílu mezi dvěma signály. V případě nemodulovaného signálu FM je výstup fázového detektoru - poté, co byl výstup filtrován ; to znamená průměr v čase - konstantní; totiž nula. Pokud však byl přijatý signál FM modulován, pak se jeho frekvence bude lišit od střední frekvence. V tomto případě bude rezonanční LC obvod dále posouvat fázi signálu z kondenzátoru, takže celkový fázový posun signálu bude součtem 90 stupňů uložených kondenzátorem a kladnou nebo zápornou fázovou změnou uloženou LC obvod. Nyní se výstup z fázového detektoru bude lišit od nuly, a tímto způsobem se obnoví původní signál, který byl použit k modulaci nosné FM.

Tento detekční proces může být také proveden kombinací, v exkluzivní logické bráně ( OR ) X, původního signálu FM a čtvercové vlny, jejíž frekvence se rovná střední frekvenci signálu FM. Hradlo XOR produkuje výstupní impuls, jehož trvání se rovná rozdílu mezi časy, ve kterých čtvercová vlna a přijímaný signál FM procházejí nulovými volty. Protože frekvence FM signálu se liší od jeho nemodulované střední frekvence (což je také frekvence čtvercové vlny), výstupní impulsy z brány XOR se prodlužují nebo zkracují. (Tento kvadraturní detektor v podstatě převádí signál FM na signál modulovaný šířkou pulsu (PWM).) Když jsou tyto impulsy filtrovány, výstup filtru stoupá, protože impulsy rostou déle, a jeho výkon klesá, protože impulsy rostou kratší. Tímto způsobem se obnoví původní signál, který byl použit k modulaci nosné FM.

Jiné FM detektory

Mezi méně běžné, specializované nebo zastaralé typy detektorů patří:

Travis nebo dvojitě laděný obvodový diskriminátor využívající dva neinteragující laděné obvody nad a pod nominální středovou frekvencí
Weissův diskriminátor, který používá jeden LC laděný obvod nebo krystal
Diskriminátor počtu pulzů, který převádí frekvenci na řadu pulzů s konstantní amplitudou a vytváří napětí přímo úměrné frekvenci.

Fázový smyčkový detektor

Fázového závěsu detektor nevyžaduje frekvenčně selektivní LC sítě dosáhnout demodulace. V tomto systému, je napětím řízený oscilátor (VCO) je fázově o zpětnou vazbou , který nutí VCO sledovat změny frekvence vstupního signálu FM. Nízkofrekvenční chybové napětí, které nutí frekvenci VCO sledovat frekvenci modulovaného signálu FM, je demodulovaný zvukový výstup. Fázový smyčkový detektor by neměl být zaměňován s frekvenčním syntetizátorem smyčky s fázovým zámkem, který se často používá v digitálně laděných AM a FM rádiích ke generování lokální frekvence oscilátoru .

Viz také

Reference

externí odkazy

Média související s detektory (rádio) na Wikimedia Commons
Jednoduchá bloková schémata a popisy klíčových obvodů pro FM vysílače a přijímače: [1]

Languages

In other projects