Детектор конвертов

Детектор огибающей (иногда называемый пиковым детектором ) — это электронная схема, которая принимает (относительно) высокочастотный сигнал в качестве входного сигнала и выводит огибающую исходного сигнала.

Диодный детектор

Простой диодный детектор. Входное напряжение (зеленый AM ) сначала выпрямляется диодом сигнал . Выходное напряжение (красное) колеблется чуть ниже верхней границы входного напряжения при зарядке и разрядке конденсатора .

Простая форма детектора огибающей, используемая в детекторах ранних радиоприемников, — это диодный детектор . Его выходной сигнал приближается к сдвинутой по напряжению версии верхней огибающей входного сигнала.

Между входом и выходом схемы находится диод , который выполняет полуволновое выпрямление , позволяя протекать существенный ток только тогда, когда падение входного напряжения на диоде превышает напряжение на выходной клемме.

Выход подключен к конденсатору номиналом $C$ и резистор номинала $R$ параллельно земле . Конденсатор заряжается, когда входное напряжение приближается к своему положительному пику. В другое время конденсатор постепенно разряжается через резистор . Резистор и конденсатор образуют фильтр нижних частот 1-го порядка , который ослабляет более высокие частоты со скоростью -6 дБ на октаву выше частоты среза . ${\tfrac {1}{2\pi RC}}$ . фильтра Постоянная времени RC $(\tau {=}RC)$ должно быть достаточно малым, чтобы отслеживать быстро падающие наклоны огибающей и «пополнять» напряжение огибающей на каждом пике, чтобы предотвратить отрицательное ограничение пика . ^{[ 1 ]}

АМ-демодуляция

Детекторы огибающей можно использовать для демодуляции амплитудно -модулированного (АМ) сигнала. Такое устройство часто используется для демодуляции радиосигналов AM , поскольку огибающая модулированного сигнала эквивалентна сигналу основной полосы частот . Чтобы достаточно ослабить частоту волны несущей $f_{\text{carrier}}$ , частота среза фильтра нижних частот должна быть значительно ниже частоты несущей волны. Чтобы избежать отрицательного ограничения пика, исходный модулируемый сигнал обычно ограничивается максимальной частотой. $f_{\text{max}}$ для ограничения максимальной скорости падения AM-сигнала. Чтобы минимизировать искажения как от пульсаций, так и от ограничения отрицательных пиков, необходимо соблюдать следующее неравенство: ^{[ 1 ]}

${\frac {1}{f_{\text{carrier}}}}\ll \tau \ll {\frac {1}{f_{\text{max}}}}\;.$

Затем, чтобы отфильтровать составляющую постоянного тока, выходной сигнал может проходить через простой фильтр верхних частот, например, блокирующий постоянный ток конденсатор.

Общие соображения

В большинстве практичных детекторов огибающей используется полуволновое или полноволновое выпрямление сигнала для преобразования входного аудиосигнала переменного тока в импульсный сигнал постоянного тока . Полуволновое выпрямление отслеживает как положительные, так и отрицательные пики огибающей. Полупериодное выпрямление игнорирует отрицательные пики, что может быть приемлемо в зависимости от применения, особенно если входной сигнал симметричен относительно горизонтальной оси. с низким пороговым напряжением Диоды (например, германиевые диоды или диоды Шоттки ) могут оказаться предпочтительными для отслеживания очень малых огибающих.

Фильтрация для сглаживания конечного результата редко бывает идеальной, и на выходе, вероятно , останется некоторая «рябь», особенно для низкочастотных входов, например, от басового инструмента . Уменьшение частоты среза фильтра дает более плавный выходной сигнал, но разработчики должны идти на компромисс с высокой частотной характеристикой схемы.

Определение конверта

Сигнал выделен синим цветом, а величина его аналитического сигнала - красным, что показывает эффект огибающей.

Любой AM или FM сигнал $x(t)$ можно записать в следующем виде

x(t)=R(t)\cos(\omega t+\varphi (t))\,

В случае AM φ( t ) (фазовая составляющая сигнала) постоянна и ее можно игнорировать. В AM несущая частота $\omega$ также является постоянным. Таким образом, вся информация в AM-сигнале находится в R ( t ). R ( t ) называется огибающей сигнала. Следовательно, сигнал AM задается функцией

x(t)=(C+m(t))\cos(\omega t)\,

где m ( t ) представляет исходное сообщение звуковой частоты, C - амплитуду несущей, а R ( t ) равен C + m ( t ). Итак, если можно извлечь огибающую AM-сигнала, можно восстановить исходное сообщение.

В случае FM передаваемая $x(t)$ имеет постоянную огибающую R ( t ) = R и ее можно игнорировать. Однако многие FM-приемники все равно измеряют огибающую для индикации уровня принимаемого сигнала .

Прецизионный детектор

Детектор огибающей также можно сконструировать с использованием прецизионного выпрямителя, подключенного к фильтру нижних частот .

Недостатки

Детектор конвертов имеет ряд недостатков:

Входной сигнал детектора должен быть подвергнут полосовой фильтрации полезного сигнала, иначе детектор будет одновременно демодулировать несколько сигналов. Фильтрация может осуществляться с помощью перестраиваемого фильтра или, что более практично, супергетеродинного приемника.
Он более восприимчив к шуму, чем детектор продуктов.
Если сигнал перемодулирован (т.е. индекс модуляции > 1), возникнут искажения.

Большинство этих недостатков относительно незначительны и обычно являются приемлемым компромиссом в пользу простоты и дешевизны использования детектора огибающей.

Аудио

среде иногда называют повторителем огибающей Детектор огибающей в музыкальной . Он до сих пор используется для обнаружения изменений амплитуды входящего сигнала для создания управляющего сигнала, напоминающего эти изменения. Однако в этом случае входной сигнал состоит из слышимых частот.

Детекторы огибающей часто являются компонентом других схем, таких как компрессор , автоматический вау или фильтр с огибающей. В этих схемах повторитель огибающей является частью так называемой « боковой цепи », схемы, которая описывает некоторую характеристику входного сигнала, в данном случае его громкость.

И экспандеры , и компрессоры используют выходное напряжение огибающей для управления коэффициентом усиления усилителя. Функция Auto-wah использует напряжение для управления частотой среза фильтра. аналогового Управляемый напряжением фильтр синтезатора представляет собой аналогичную схему.

Современные конверторы могут быть реализованы:

непосредственно как электронное оборудование ,
или в виде программного обеспечения с использованием процессора цифровых сигналов (DSP) или
на процессоре общего назначения.

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Лесурф, Джим (18 мая 2000 г.). «Детектор конвертов» . www.winlab.rutgers.edu . Архивировано из оригинала 26 марта 2023 г. Проверено 9 июня 2024 г.

Внешние ссылки

[:0-1] Jump up to: ^а ^б Лесурф, Джим (18 мая 2000 г.). «Детектор конвертов» . www.winlab.rutgers.edu . Архивировано из оригинала 26 марта 2023 г. Проверено 9 июня 2024 г.

[ 1 ]