검출기(무선)

Detector (radio)

무선에서 검출기변조된 무선 주파수 전류 또는 전압에서 정보를 추출하는 장치 또는 회로입니다.이 용어는 라디오의 첫 30년(1888-1918)부터 유래한다.무정전 반송파로 소리(오디오 신호)를 전송하는 현대의 라디오 방송국과 달리, 초기의 라디오 방송국은 무선 전신으로 정보를 전송했다.송신기를 켜고 끄고, 긴 시간 또는 짧은 시간 동안 Morse 코드로 문자 메시지를 표시하면서 전파를 생성했습니다.그러므로, 초기 무선 수신기는 무선 신호의 유무만을 구별해야 했습니다.수신기 회로에서 이 기능을 수행한 장치를 [1]디텍터라고 했습니다.코헤러, 전해 검출기, 자기 검출기, 결정 검출기 등 다양한 검출기기가 무선 전신기 동안 사용되어 진공관 기술로 대체되었다.

1920년경 음성(진폭 변조, AM) 전송이 시작된 후, 이 용어는 무선 주파수 반송파에서 오디오 신호를 추출하는 복조기(일반적으로 진공관)를 의미하는 것으로 발전했습니다.최신 검출기는 일반적으로 반도체 다이오드, 트랜지스터 또는 집적회로로 구성되지만, 이것이 현재의 의미입니다.

슈퍼헤테로다인 수신기에서 이 용어는 들어오는 무선 주파수 신호를 중간 주파수로 변환하는 믹서, 튜브 또는 트랜지스터를 가리키는 데에도 사용됩니다.믹서는 첫 번째 검출기라고 불리며, 중간 주파수에서 오디오 신호를 추출하는 복조기는 두 번째 검출기라고 불립니다.

마이크로파 및 밀리미터파 기술에서 검출기 및 결정 검출기라는 용어는 일반적으로 포인트 접점 다이오드 또는 표면 장벽 쇼트키 다이오드를 포함하는 전원 또는 SWR 측정에 사용되는 도파관 또는 동축 전송선 구성 요소를 의미합니다.

모스 부호 신호에만 유용한 코히러 검출기.

진폭 변조 검출기

봉투 검출기

간단한 봉투 검출기
튜닝된 회로가 없는 단순한 크리스털 라디오를 사용하여 강력한 AM 방송 신호를 청취할 수 있습니다.

한 가지 주요 기술은 봉투 검출로 알려져 있습니다.엔벨로프 디텍터의 가장 간단한 형태는 회로의 입력과 출력 사이에 연결된 다이오드로 구성되며 회로 출력에서 접지까지 병렬로 저항과 캐패시터가 있어 로우패스 필터를 형성합니다.저항기와 캐패시터가 올바르게 선택되면 이 회로의 출력은 원래 신호와 거의 동일한 전압 편이 버전이 됩니다.

엔벨로프 검출기의 초기 형태는 크리스털 검출기로, 크리스털 세트 무선 수신기에 사용되었습니다.크리스털 다이오드를 사용한 최신 버전은 오늘날에도 여전히 크리스털 라디오 세트에 사용되고 있습니다.헤드셋의 주파수 응답은 한정되어 있기 때문에 RF 컴포넌트가 배제되어 로우패스필터가 불필요해집니다.

보다 정교한 엔벨로프 검출기에는 그리드 누출 검출기, 플레이트 검출기, 무한 임피던스 검출기, 이들 트랜지스터 등가물 및 연산 증폭기를 이용한 정밀 정류기가 포함된다.

제품 검출기

제품 검출기는 AM 및 SSB 신호에 사용되는 복조기의 일종으로, 수신 신호에 반송파 주파수(또는 그 근처)의 신호를 곱함으로써 원래 반송파 신호를 제거합니다.외피 검출기처럼 정류를 통해 신호의 외피를 디코딩된 파형으로 변환하는 대신, 제품 검출기는 변조된 신호와 로컬 오실레이터의 곱을 취하기 때문에 이름이 붙여집니다.헤테로디닝에 의해 수신된 신호는 로컬 오실레이터로부터의 신호와 혼합되어 슈퍼헤트의 첫 번째 믹서 스테이지가 중간 주파수를 생성하는 것처럼 혼합되는 신호에 합계 및 차분 주파수를 부여한다.이 경우 저주파 변조 신호는 리코브이다.제품 검출기의 출력에서 필터링된 불필요한 고주파.진폭변조신호의 사이드밴드는 그 주파수 함수에 의해 중심에서 변위된 반송파 내의 모든 정보를 포함하므로 제품검출기는 단순히 사이드밴드를 가청 범위로 혼합하여 원래의 음성을 들을 수 있도록 한다.

제품 검출기 회로는 기본적으로 링 변조기 또는 동기 검출기이며 일부 위상 민감 검출기 회로와 밀접하게 관련되어 있다.다이오드의 링이나 단일 듀얼 게이트 전계효과 트랜지스터와 같은 간단한 것을 사용하여 길버트 셀을 포함한 집적회로와 같은 정교한 것에 구현할 수 있습니다.제품 검출기는 AM 및 SSB 신호 수신을 모두 허용하기 때문에 일반적으로 단파 청취자 및 무선 아마추어 검출기보다 선호된다.또한 비트 주파수 오실레이터가 반송파 위 또는 아래에 약간 조정된 경우 CW 전송을 복조할 수 있습니다.

주파수 및 위상 변조 검출기

AM 디텍터는 FM 및 PM 신호 모두 진폭이 일정하기 때문에 복조할 수 없습니다.다만, AM 라디오는, 공칭 방송 주파수보다 약간 위아래로 튜닝 했을 때에 발생하는 경사 검출 현상에 의해서 FM 방송의 소리를 검출할 수 있다.무선 튜닝 곡선의 한쪽 경사면에서의 주파수 변동은 증폭 신호에 대응하는 로컬 진폭 변동을 제공하며, AM 검출기는 이에 민감합니다.기울기 감지 기능은 일반적으로 사용되는 다음과 같은 전용 FM 감지기에 비해 왜곡 및 노이즈 제거 성능이 떨어집니다.

위상 검출기

위상검출기는 출력이 2개의 진동입력신호 간의 위상차를 나타내는 비선형 디바이스입니다.두 개의 입력과 하나의 출력이 있습니다. 즉, 기준 신호가 한 입력에 적용되고 위상 또는 주파수 변조 신호가 다른 입력에 적용됩니다.출력은 두 입력 간의 위상차에 비례하는 신호입니다.

위상복조에서는 반송파의 위상변조량 및 속도에 정보가 포함됩니다.

포스터-실리 식별자

포스터-실리 판별기[2][3] 널리 사용되는 FM 검출기이다.검출기는 전파 DC 정류 회로에 있는 두 개의 다이오드를 공급하는 특수 중앙 탭 변압기로 구성됩니다.입력 변압기가 신호 주파수에 맞춰 조정되면 판별기의 출력은 0이 됩니다.캐리어 편차가 없는 경우 중앙 탭 변압기의 양쪽 절반이 평형을 이룹니다.FM신호가 반송파 주파수를 상하의 주파수로 변동함에 따라 센터 탭된 2차 2차 2분의 1의 밸런스가 파괴되어 주파수 편차에 비례하는 출력전압이 발생한다.

비율 검출기

고체 다이오드를 이용한 비율 검출기

비율[4][5][6][7] 검출기는 Foster-Seeley 판별기의 변형이지만, 하나의 다이오드가 반대 방향으로 전도하여 앞의 변압기에서 3차 권선을 사용합니다.이 경우 출력은 다이오드 전압의 합과 중앙 탭 사이에서 취합됩니다.다이오드 전체의 출력은 큰 값 캐패시터에 연결되어 비율 검출기 출력에서 AM 노이즈를 제거합니다.비율 검출기는 AM 신호에 반응하지 않기 때문에 잠재적으로 리미터 단계를 절약할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 출력은 동일한 입력 신호에 대한 식별기 출력의 50%에 불과하다.비율 검출기의 대역폭은 넓지만 Foster-Seeley 판별기보다 왜곡이 심합니다.

직교 검출기

직교 검출기에서 수신된 FM 신호는 2개의 신호로 분할됩니다.그런 다음 두 신호 중 하나가 고반응 캐패시터를 통과하고, 이 캐패시터는 신호의 위상을 90도 전환합니다.그런 다음 이 위상 편이 신호는 LC 회로에 적용되며, LC 회로는 FM 신호의 변조되지 않은 주파수, "중앙" 또는 "반송파" 주파수로 공진합니다.수신된 FM 신호의 주파수가 중심 주파수와 같으면 두 신호의 위상차가 90도이고 "위상 직교" 상태라고 합니다.이 때문에 이 방법의 이름이 붙여졌습니다.그런 다음 두 신호가 위상 검출기 역할을 하는 아날로그 또는 디지털 장치, 즉 출력이 두 신호 간의 위상 차이에 비례하는 장치에서 함께 곱됩니다.변조되지 않은 FM 신호의 경우 위상 검출기의 출력은 (출력이 필터링된 후), 즉 시간 경과에 따른 평균 - 상수, 즉 0입니다.그러나 수신된 FM 신호가 변조된 경우 주파수는 중앙 주파수와 다릅니다.이 경우 공진 LC 회로는 신호의 위상을 캐패시터로부터 더욱 이동하기 때문에 신호의 총 위상 편이 캐패시터에 의해 가해지는 90도와 LC 회로에 의해 가해지는 양의 위상 변화 또는 음의 위상 변화의 합계가 됩니다.이제 위상 검출기의 출력이 0과 다르며, 이 방법으로 FM 반송파를 변조하는 데 사용된 원래 신호를 복구합니다.

XOR 게이트 검출기

위에서 설명한 검출 프로세스는 배타적 논리합(XOR) 로직 게이트에서 제한된 원래 FM 신호와 LC 회로(그 후 제한됨)와 같이 주파수에 따라 변화하는 위상 시프트를 부과하는 네트워크를 통과하는 해당 신호의 복사본을 조합하거나 고정 주파수 사각파 반송파를 조합하여 달성할 수도 있습니다.신호의 중심 주파수XOR 게이트는 듀티 사이클이 두 신호 간의 위상차에 해당하는 출력 펄스의 스트림을 생성합니다.두 입력 간의 위상차가 다르기 때문에 펄스 변조(PWM) 신호가 생성됩니다.저역 통과 필터를 이러한 펄스에 적용하면 펄스가 길어질수록 필터의 출력이 증가하고 펄스가 짧아질수록 출력이 감소합니다.이렇게 하면 FM 반송파를 변조하는 데 사용된 원래 신호를 복구할 수 있습니다.

원래 신호의 위상 편이 버전을 사용하면 XOR 게이트 입력 간의 주파수 차이가 0으로 유지되므로 위상 관계에 영향을 주지 않으므로 주파수 복조가 됩니다.

고정 주파수 반송파를 사용하면 위상 복조가 되며, 이 경우 원래 변조 신호의 적분이 됩니다.

기타 FM 디텍터

덜 일반적인, 전문화된 또는 사춘기 유형의 디텍터는 다음과 같습니다.[8]

  • 공칭 중심 주파수 위와 아래에 있는 두 개의 비인터랙티브 동조 회로를 사용하는 Travis 또는 이중 동조 회로 식별기[9]
  • 단일 LC 튜닝 회로 또는 크리스털을 사용하는 Weiss 식별기
  • 주파수를 일정한 진폭 펄스로 변환하여 주파수에 정비례하는 전압을 생성하는 펄스 카운트 판별기.

위상 잠금 루프 검출기

위상 잠금 루프 디텍터에서는 복조를 실행하기 위해 주파수 선택 LC 네트워크가 필요하지 않습니다.이 시스템에서는 VCO(전압 제어 발진기)가 피드백 루프에 의해 위상 잠기므로 VCO가 들어오는 FM 신호의 주파수 변동을 따르게 됩니다.VCO의 주파수가 변조된 FM 신호의 주파수를 추적하도록 강제하는 저주파 오류 전압은 복조된 오디오 출력입니다.위상 잠금 루프 디텍터를 위상 잠금 루프 주파수 신시사이저와 혼동하지 마십시오. 위상 잠금 루프 주파수 신시사이저는 종종 로컬 오실레이터 주파수를 생성하기 위해 디지털 조정된 AM 및 FM 라디오에서 사용됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ J. A. 플레밍, 전파전신과 전화의 원리, 런던: Longmans, Green & Co, 1919, 페이지 364.
  2. ^ US 2121103, Seeley, Stuart W., "주파수 변동 응답 회로", 1938년 6월 21일 발행
  3. ^ Foster, D. E.; Seeley, S. W. (March 1937), "Automatic tuning, simplified circuits, and design practice", Proceedings of the Institute of Radio Engineers, 25 (3): 289–313, doi:10.1109/jrproc.1937.228940, S2CID 51654596, 파트 1.
  4. ^ US 2497840, 실리, 스튜어트 윌리엄, "각도 변조 검출기", 1950년 2월 14일 발행
  5. ^ US 2561089, Anderson, Earl I., 1951년 7월 17일 발행
  6. ^ 보고서 L.B.-645: RCA Laboraties Industry Service Division of America Corporation of America, RCA Laboraties Industry Division, 뉴욕 5번가 711번지, 5번지, 5번지, 뉴욕주 라디오, 18-20페이지(1945년 10월).
  7. ^ Seeley, Stuart W.; Avins, Jack (June 1947), "The ratio detector", RCA Review, 8 (2): 201–236
  8. ^ D. S. Evans and G. R. Jessup, VHF-UHF 매뉴얼 (제3판), 런던 라디오 소사이어티, 1976년 4-48~4-51페이지
  9. ^ Charles Travis, "자동 발진기 주파수 제어 시스템" 미국 특허: 2,294,100 (파일: 1935년 2월 4일, 발행:1942년 8월).다음 항목도 참조하십시오.찰스 트래비스, "자동 주파수 제어", 전파 기술자 협회 회보, 제23권, 제10호, 1125-1141쪽(1935년 10월)

외부 링크

  • Wikimedia Commons의 디텍터(무선) 관련 미디어
  • FM 송신기 및 수신기의 키 회로에 대한 간단한 블록 다이어그램 및 설명: [1]