Tizimlar va signallarni qayta ishlash

5.4. Amplitudasi modulyatsiyalangan signallarni sinxron detektorlash

Sinxron detektor deb biron-bir parametri (o‘tkazuvchanligi, xarakteristikasi qiyaligi, uzatish koeffitsiyenti va h.k.) tashuvchi chastotasiga teng chastota bilan o‘zgaruvchi parametrik elementdan foydalanishga asoslangan detektorga aytiladi. Sinxron detektorning sxemasi 6.10-rasmda keltirilgan.

5.10-rasm. Sinxron detektor sxemasi

5.11-rasm. Sinxron detektor detektorlash xarakteristikasi

Sinxron detektor kirishiga

(5.21)
kuchlanish berilgan. Parametrik elementni o‘tkazuvchanligi
(5.22)
ifodaga mos ravishda vaqt bo‘yicha o‘zgarib turadi.
(5.22) ifodada G₀ – boshlang‘ich o‘tkazuvchanlik, –o‘tkazuvchanlikni o‘zgarish koeffitsiyenti.
Sinxron detektorda yuklama kondensatori va qarshiligi xuddi AD dagidek (5.1) shart asosida tanlanadi.
Parametrik element g(t) dan o‘tayotgan tokni aniqlaymiz


(5.23)
(5.23) ifodadan detektorlash natijasi bo‘lgan past chastotali tok tashkil etuvchisini R_yuC_yu – yuklama (past chastotalar filtri) orqali ajratib olamiz
. (5.24)
(5.24) ga asosan chiqish kuchlanishi
(5.25)
ga teng bo‘ladi. (5.25) dan ko‘rinib turibdiki chiqish kuchlanishi φ=0, ya’ni cosφ=1 bo‘lganda o‘zining eng katta qiymatiga ega bo‘ladi
. (5.26)
Chiqish kuchlanishi U_ch kirishdagi kuchlanish u_ω(t) ga proporsional, demak detektorlash buzilishsiz amalga oshdi. Chiqish kuchlanishi kirishdagi kuchlanish bilan parametrik element o‘tkazuvchanligi chastotasi va fazasi bir-biriga teng bo‘lganda detektorlash eng maqbul holatda amalga oshadi. Sinxron detektor faza va chastota tanlovchanlik xususiyatiga ega.
Sinxron detektor yordamida tashuvchisiz bir yoki ikki yon polosali AM signallarni detektorlash mumkin.
Endi sinxron detektor (SD) yordamida bir polosali tashuvchisiz amplitudasi modulyatsiyalangan signalni detektorlashni ko‘rib chiqamiz.
Amplitudasi modulyatsiyalangan bir polosali signal quyidagicha ifodalanadi:
. (5.27)
Agar ushbu signal chastotasi ga teng bo‘lsa, bu yuqori yon polosa va ga teng bo‘lsa, u holda pastki yon polosa amplitudasi modulyatsiyalangan signal bo‘ladi.
Misol uchun yuqori yon polosa signalini ko‘rib chiqamiz, u holda parametrik elementdan o‘tuvchi umumiy tok quyidagicha aniqlanadi:
. (5.28)
SD yordamida bir polosali amplitudasi modulyatsiyalangan signalni detektorlash uchun qabul qilinadigan signalning chastotasi va boshlang‘ich fazasi qabullash tomonida avvaldan ma’lum bo‘lishi kerak. Qabullash qurilmasida tashuvchi signal maxsus tayanch generatorida shakllantiriladi va uning yordamida parametrik elementning o‘tkazuvchanligi (qarshiligi) vaqt bo‘yicha ushbu chastota bilan o‘zgarib turishi ta’minlanadi.
SD chiqishida past chastotali xabar signali (5.28) ifodani yoyish, parametrik elementdan o‘tayotgan umumiy tok dan uning past chastotali tashkil etuvchisi filtr yordamida hosil bo‘ladi.


. (5.29)


, (5.30)
. (5.31)

(5.31) ifodadan ko‘rinadiki chiqish kuchlanishi bir polosali amplitudasi modulyatsiyalangan signalga mos ravishda o‘zgaradi, detektorlash buzilishlarsiz amalga oshiriladi.

SD yordamida ikki yon polosasi turlicha xabarlar bilan mdulyatsiyalangan signalni ham detektorlashni amalga oshirish mumkin. SD yordamida shuningdek tashuvchisining chastotasi bir-biriga teng, ammo o‘zaro ortogonal bo‘lgan garmonik tebranish ko‘rinishida bo‘lgan bir polosali, ikki polosali tashuvchisi bor yoki tashuvchisi yo‘q amplitudasi modulyatsiyalangan signallarni ham qabullash, detektorlash mumkin.
Tashuvchi bir-biriga nisbatan ortogonal bo‘lgan amplitudasi modulyatsiyalangan ikki signalni quyidagicha ifodalanadi:
. (5.32)
. (5.33)
(5.32) va (5.33) ko‘rinishidagi signallarni detektorlash quyidagi strukturaviy sxema orqali amalga oshiriladi. Ushbu qurilma kirishiga bir vaqtning o‘zida (5.32) va (5.33) matematik formula bilan ifodalangan signallarning yig‘indisi ta’sir qiladi. Tahlilni osonlashtirish uchun deb qabul qilamiz.
5.12-rasmdagi SD1 chiqishida faqat signal ta’sirida past chastotali signal hosil bo‘ladi, chunki SDdagi parametrik element o‘tkazuvchanligining o‘zgarish fazasi kirish signali boshlang‘ich fazasiga nisbatan (90°) ga farq qiladi. Xuddi shuningdek ikkinchi SD2 chiqishida birinchi signal ta’sirida past chastotali chiqish kuchlanishi hosil bo‘lmaydi, chunki SD faza tanlovchanlik xususiyatiga ega.

5.12-rasm. Tashuvchi bir-biriga nisbatan ortogonal bo‘lgan amplitudasi modulyatsiyalangan signalni detektorlash

Endi SDning chastota tanlovchanlik xususiyatini ko‘rib chiqamiz. Bunda SD kirishiga tashuvchisi chastotasi turlicha va bir-biridan ga farq qiluvchi ikki signal berilgan deyu hisoblaymiz. Bunda va mos ravishda foydali va xalaqit signali tashuvchilari chastotasi.

, (5.34)
. (5.35)
(5.34) va (5.35) ifodalarda , , va lar mos ravishda foydali va xalaqit signallarining modulyatsiya koeffitsiyentlari va modulyatsiya chastotalari.
Kirishiga va signallar berilgan SD parametrik elementi orqali o‘tuvchi umumiy tok quyidagicha aniqlanadi:

. (5.36)
Foydali signal signalni qabullash uchun SD parametrik elementining o‘zgarish chastotasi foydali signal tashuvchisi chastotasi ga teng va chiqish signalining eng katta qiymatiga erishish uchun fazalar farqi nolga teng bo‘lishi talab qilinadi.
(5.36) ifodani spektral tashkil etuvchilarga yoyib undan tokning past chastotali tashkil etuvchilarini ajratib, quyidagi ifodalarni olamiz:


Parametrik elementdan o‘tuvchi tokning past chastotali tashkil etuvchilari SD yuklamasi da kuchlanish hosil bo‘ladi, ya’ni

SD yuklamasi ning ekvivalent qarshiligi
(5.39)
ga tengligini e’tiborga olib, uning chiqishidagi kuchlanishni quyidagi ko‘rinishda ifodalash mumkin:
. (5.40)
5.13-rasmda SD parametrik elementidan o‘tuvchi tok past chastotalar tashkil etuvchilari ning uning past chastotalar filtri ning chastotalar xarakteristikasiga nisbatan joylashishi keltirilgan. Odatda past chastotalar filtri (PChF) ekvivalent qarshiligi dan gacha kichiklashgan qismiga amplitudasi modulyatsiyalangan signalning eng yuqori modulyatsiyalovchi signal chastotasi, ya’ni past chastotali signalning eng yuqori chastotasi ga teng qilib olinadi.
5.13-rasm. SD parametrik elementidan o‘tuvchi tok past chastotalar tashkil etuvchilarining joylashishi

5.13-rasmdan ko‘rinadiki, xalaqit signali tashuvchi chastotasini foydali signal tashuvchisidan farqi qancha katta bo‘lsa, SDning ushbu xalaqit signaliga nisbatan chastota tanlovchanligi shuncha yuqori bo‘ladi.

Shunday qilib SD yordamida ikki va bir polosali tashuvchisi bor va tashuvchisi yo‘q AM signalni buzilishlarsiz chiziqli detektorlash, bitta chastota li o‘zaro ortogonal tashuvchilar bilan modulyatsiyalash natijasida olinadigan AM signallarni detektorlash mumkin. Bundan tashqari SD foydali signalni ajratib olish – tanlovchanlik xususiyatiga ham ega.