不寻常的 AM 检测器。方案、说明

不寻常的 AM 探测器。无线电电子电气工程百科全书

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在[1]中，发表了对两种微型无线电接收器的描述。接收器具有相同的射频 (RF) 部分，仅 3H 放大器有所不同。经验丰富的无线电爱好者一定已经注意到设计中没有传统的二极管检波器，而一些决定重复它的人“纠正了错误”并获得了正常工作的接收器。经验不足的人只需重复设计即可获得功能良好的接收器。

自灯技术时代以来，不带二极管的检测器就广为人知——它们是栅极和阳极检测器。在栅极检测器中，二极管仍然隐含地存在——它是无线电管的栅极-阴极间隙。经他整流后的音频电压加到灯的同一栅极上并经其放大，因此栅极检波器的传输系数比二极管检波器高。在阳极检测器中，灯的工作点设置在阳极-栅极特性的下弯附近，在具有大非线性的区域中。因此，此时灯的放大较小，并且由于其他缺点，很少使用阳极检测器。

这些技术解决方案随后部分转移到晶体管技术——晶体管制成的探测器出现了。为了理解他们的工作，让我们转向检测理论的基础知识。像所有基础知识一样，它们非常简单。幅度调制 (AM) 的介绍可以在 [2] 中找到。

二极管检测器的简化图如图 1 所示。 1a. 来自源 G1 的 AM 信号连接到二极管 VD1。在大信号幅度下，检测器充当整流器。检测到的AF信号被分配在负载R1处。电容器C1用于平滑整流电压的纹波。大信号下二极管的电流-电压特性 (CV) 通常用图 3 中的虚线来近似。 1b. 图表底部显示了施加到二极管的 AM 信号的电压波形，右侧显示了流过二极管的电流波形。可以看出，二极管只通过信号的正半波，它们的平均值对应于音频（1H）的振荡。对于足够大的 RXNUMXCXNUMX 值，负载两端的电压对应于电流脉冲的包络。

不寻常的 AM 检测器

峰值检测器非常有效，提供的输出电压几乎等于输入射频电压的幅度。同样的情况也发生在整流器中——无线电爱好者都知道这一点。因此，峰值调幅检波器主要用于电子管收音机，随后“转移”到晶体管技术。由于输出电压与输入幅度成正比，因此它们通常被称为“线性”检测器。因此，二次探测器早已被安全地遗忘，只剩下最简单的探测器接收器。

同时，峰值检测器也有一个严重的缺点：它们仅在高射频信号幅度下才能正常工作。半导体二极管的特点是存在一定的“阈值”电压，低于该电压时，流过二极管的电流非常小，因此，二极管本身实际上保持关闭状态。其值由半导体材料的特性决定，对于锗约为 0,15 V，对于硅约为 0,5 V，对于肖特基二极管（金属-半导体结）略低一些。很明显，如果检测器的输入电压小于阈值，二极管将保持闭合状态，并且具有这种检测器的接收器将无法接收微弱的无线电信号。因此，他们尝试在探测器中仅使用锗二极管。在某些设计中，通过向二极管施加初始偏置电压来解决问题，但在这种情况下电路会变得更加复杂并且存在其自身的问题，因此很少使用这种解决方案。

如果 CVC 不再能用虚线表示（图 1c），情况就会发生变化。这是二极管电流 i 与二极管电压 u 的平滑曲线。与任何数学函数一样，它可以扩展到级数并仅限于两项，因为在二极管两端的低电压下级数的较高项的贡献可以忽略不计。特征曲率（级数展开式的第二项）对于检测至关重要。多亏了她，才得以侦破。这在图 1 的波形图中可以清楚地看到。 XNUMX、在。

数学分析表明，检测到的信号与输入信号的特性曲率和幅度的平方成正比。这就是“方形探测器”名称的由来。在足够小的信号幅度下，任何检测器都会变成二次方，并且其有用的乘积 - 恒定，无需调制或随音频频率变化，负载中的电流与信号幅度的平方成比例快速减小。二次检测器引入了一些失真。可以计算出非线性失真系数为m/4。它仅在调制峰值处显着，在 m = 25 时达到 1%，平均调制系数 m = 0,3 约为 2,3%。失真在于通过二次谐波丰富了声音振动，并且耳朵几乎察觉不到。

从历史上看，二次探测器是第一个探测器无线电接收器的基础。现代无线电业余爱好者可能不得不阅读有关爱好者花费数小时在自制晶体上用针寻找“敏感点”的故事。随后，半导体二极管的工业生产开始，这使得创建稳定运行的探测器成为可能。请注意，半导体二极管早在晶体管出现之前就开始生产 - 双极晶体管是 1948 年在半导体二极管的实验室研究过程中发现的。

分析二次检测器，很容易注意到它的主要缺点 - 转换效率低，因为其中输出信号的幅度远小于输入信号的幅度。

二次检测器，其方案如图2所示。 XNUMXa 能够在相当大的电平范围内可靠地工作。上面我们发现探测器需要一个 CVC 曲率较大的元件。而晶体管的基极-发射极结具有这样的特性，因为它的核心是一个普通的二极管。但晶体管不仅可以检测信号，还可以放大信号。因此，根据无线电工程中采用的术语，该装置可以称为有源二次检测器。它以最少的部件数量结合了二次检测器和线性检测器的优点。

关于模式选择的几句话。众所周知，晶体管输入特性的初始部分，接近“阈值”点，具有最大的非线性，如图2所示。因此，如图XNUMXb所示，晶体管基极-发射极转换的初始偏置电流必须远低于传统放大级中的电流。同时，您也不应该得意忘形，将电流设置在几乎“阈值”处，因为在微电流模式下，晶体管的工作稳定性和增益都会降低。

不寻常的 AM 检测器

自[1]发表以来已经过去了几年，为了不让读者因搜索描述而感到厌烦，我们展示了射频接收器组件的图（图3）。从图中可以看出，这是带有 WA1 磁性天线的直接放大接收机最常见的输入部分，其线圈与 KPI C1 一起构成唯一调谐到接收信号频率的电路。场效应晶体管VT1的第一级用作RF放大器。第二级组装在双极晶体管 VT2 上，是检测器级。音频信号已从其输出中去除，并且射频电流通过电容器 C3 接近公共线。

不寻常的 AM 检测器

总之，剩下的只是回答文章标题中隐含的问题——这个探测器有什么不寻常的地方？据作者称，最不寻常的事情是探测器在很长一段时间内未被注意到。这是相当令人惊讶的，因为所有“组合”的晶体管放大器级都是这样的检测器，具有一定的非线性。也可以纯粹偶然地发现检测效果，例如，通过收听从强大电台到磁带录音机的回放放大器的无线电传输。尽管如此，通常的心理刻板印象还是起作用了——不去注意不可能发生的事情。

文学

Turchinsky D. 微型无线电接收机。 - 广播，Sh99，第 1 期，第 30 页。 31, XNUMX.
Polyakov V.理论：关于一切的一点。 4.无线电发射和接收原理。 - 广播，1999 年，第 8 期，第 61 页62、XNUMX。

作者：D.Turchinsky，莫斯科

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