Детекторный диод

1.

Детекторный диод
Первое применение – Браун, 1874 г.
Общий случай – сигнал с амплитудной модуляцией
Детектирование (демодуляция) сигнала – процесс, обратный
модуляции колебаний – преобразование в нелинейном устройстве
модулированных колебаний высокой (несущей) частоты в колебания
с частотой модулирующего сигнала.
Частный случай – гармонический сигнал с постоянной амплитудой
Детектирование – преобразование колебаний высокой частоты в
сигнал постоянного тока, величина которого зависит от амплитуды
входного сигнала (метрология)
Рис. 17а

2.

Принцип детектирования
u U0 U1 cos t
I
Id f U1
i (t)
+
I0
Id
Iср
t
U
U0
+
u (t)
t
Рис. 17б

3.

Детектирование малого сигнала
qU
q
; u U0 U1 cos t U0 u1;
I Is e nkT -1 Is e U -1 ;
nkT
Ряд Тейлора для малого сигнала вблизи точки U0 :
u1 U0
I
1 2I
2
i I0 U0
u1
u
1 ... I 0 i 1 i 2 ... ;
2
U U
2 U U
0
0
I
I0 e U0 I 0 Is ;
U U
0
i 1 I0 Is u1;
2
k U
Id 2 1 P
2
2
I0 Is u12;
i2
2
2I
2 I0 e U0 2 I 0 Is ;
U 2 U0
i 2 k2 u 12
k 2 U 12
1 cos 2 t Id i 2 ;
2
[А/Вт] – токовая чувствительность детектора
Рис. 17в

4.

Эквивалентная схема детекторного диода
со стороны входа (по ВЧ)
i 1 I0 Is u1;
I
I0 e U0 I 0 Is ;
U U
2
I0 Is u12;
i2
2
Ls
0
q
;
nkT
Rs
i1
P
Cj
Cp
I
1
n t
R j 1/
;
U U I0 Is I0 Is
0
i2
Rj
R2
n t 2
R2 1 /
R j
2
U U0 I0 Is u1
Рис. 18 а
2I

5.

Эквивалентная схема детекторного диода
со стороны выхода (по НЧ или постоянному току)
Rv
Rv
Id
Id = P
Ud
Ud = P
Rv = Rs + Rj
Рис. 18 б

6.

Полная упрощенная эквивалентная схема детекторного диода
Ls
P
/4
Тр.
Cp
Rv
Rs
Cj
Рис. 18 в
Rj
Ud = P

7.

Детектирование модулированного сигнала
u A0 1 m cos v t cos t ;
m = 0 1 – коэффициент модуляции
U
A0
i v 2 P
mA0
m
cos v t ;
2
1 m / 2
При m = 1 :
t
i v max
4
P cos v t
3
Импульсная модуляция:
iv
Рис. 19 а
4
P cos v t

8.

Включение детектора в прямоугольный волновод
~ в /4
P
Дет.
КЗ
ФНЧ
v
Рис. 19 б

9.

Детектирование большого сигнала
(Кусочно-линейная аппроксимация ВАХ)
I
u U0 U1 cos t
Im
I0 = 0 ;
Id
t
U
+
Iср = Im / = Id ;
U0
I d K U1
u (t)
t
Рис. 19 в

10.

Частотный детектор
Информационный сигнал : Uинф Um cos v t ;
ЧМ-сигнал :
Uвх A0 cos 0 cos v t t ;
f Um ; m / v mf – индекс ЧМ
U вх Амплитудный
ограничитель
B
m
ЧМ / АМ
преобразователь
Uвых Bm cos v t ;
Bm f
0
Рис. 19 г
Амплитудный
детектор
ФНЧ
U вых
На УКВ (FM диапазон)
f0 100 МГц ( 0 3 м)
fm = 50 150 кГц; mf > 1