Detector (rádio) - Detector (radio)

No rádio , um detector é um dispositivo ou circuito que extrai informações de uma corrente ou tensão de radiofrequência modulada . O termo data das três primeiras décadas do rádio (1888-1918). Ao contrário das estações de rádio modernas que transmitem som (um sinal de áudio ) em uma onda portadora ininterrupta , as primeiras estações de rádio transmitiam informações por radiotelegrafia . O transmissor foi ligado e desligado para produzir longos ou curtos períodos de ondas de rádio, soletrando mensagens de texto em código Morse . Portanto, os primeiros receptores de rádio tinham apenas que distinguir entre a presença ou ausência de um sinal de rádio. O dispositivo que desempenhava essa função no circuito receptor era denominado detector . Uma variedade de diferentes dispositivos detectores, tais como o coherer , detector de electrolítica , detector magnético e o detector de cristal , foram utilizados durante a época telégrafo sem fios até ser substituído por tecnologia de tubo de vácuo.

Depois que a transmissão do som ( modulação de amplitude , AM) começou por volta de 1920, o termo evoluiu para significar um demodulador (geralmente um tubo de vácuo ) que extraía o sinal de áudio da onda portadora de radiofrequência . Este é o seu significado atual, embora os detectores modernos geralmente consistam em diodos semicondutores , transistores ou circuitos integrados .

Em um receptor super - heteródino, o termo também é algumas vezes usado para se referir ao misturador , o tubo ou transistor que converte o sinal de radiofrequência de entrada para a frequência intermediária . O mixer é chamado de primeiro detector , enquanto o demodulador que extrai o sinal de áudio da frequência intermediária é chamado de segundo detector .

Na tecnologia de microondas e ondas milimétricas, os termos detector e detector de cristal referem-se a guias de ondas ou componentes de linha de transmissão coaxial, usados ​​para medição de energia ou SWR , que normalmente incorporam diodos de contato de ponto ou diodos Schottky de barreira de superfície.

Um detector coerente, útil apenas para sinais de código Morse.

Detectores de modulação de amplitude

Detector de envelope

Um detector de envelope simples
Um rádio de cristal simples, sem circuito sintonizado, pode ser usado para ouvir sinais fortes de transmissão AM

Uma das principais técnicas é conhecida como detecção de envelope. A forma mais simples de detector de envelope é o detector de diodo, que consiste em um diodo conectado entre a entrada e a saída do circuito, com um resistor e um capacitor em paralelo da saída do circuito ao solo para formar um filtro passa-baixa . Se o resistor e o capacitor forem escolhidos corretamente, a saída deste circuito será uma versão com variação de tensão quase idêntica do sinal original.

Uma das primeiras formas de detector de envelope era o detector de cristal , usado no receptor de rádio do conjunto de cristal . Uma versão posterior usando um diodo de cristal ainda é usada em aparelhos de rádio de cristal hoje. A resposta de frequência limitada do fone de ouvido elimina o componente RF, tornando desnecessário o filtro passa-baixo.

Os detectores de envelope mais sofisticados incluem o detector de vazamento de grade , o detector de placa , o detector de impedância infinita , seus equivalentes de transistor e retificadores de precisão usando amplificadores operacionais.

Detector de produto

Um detector de produto é um tipo de demodulador usado para sinais AM e SSB , onde o sinal da portadora original é removido pela multiplicação do sinal recebido por um sinal na frequência da portadora (ou próximo a ela). Em vez de converter o envelope do sinal na forma de onda decodificada por retificação como um detector de envelope faria, o detector de produto pega o produto do sinal modulado e um oscilador local , daí o nome. Por heterodinação , o sinal recebido é misturado (em algum tipo de dispositivo não linear) com um sinal do oscilador local, para dar a soma e a diferença de frequências aos sinais sendo misturados, assim como um primeiro estágio do misturador em um superhet produziria uma frequência intermediária ; a frequência de batimento , neste caso, o sinal de modulação de baixa frequência é recuperado e as altas frequências indesejadas filtradas da saída do detector de produto. Como as bandas laterais de um sinal modulado em amplitude contêm todas as informações na portadora deslocada do centro por uma função de sua frequência, um detector de produto simplesmente mistura as bandas laterais para baixo na faixa audível para que o áudio original possa ser ouvido.

Os circuitos detectores de produto são, portanto, essencialmente moduladores de anel ou detectores síncronos e intimamente relacionados a alguns circuitos detectores sensíveis à fase . Eles podem ser implementados usando algo tão simples como um anel de diodos ou um único Transistor de Efeito de Campo de porta dupla para algo tão sofisticado quanto um Circuito Integrado contendo uma célula de Gilbert . Os detectores de produto são normalmente preferidos aos detectores de envelope por ouvintes de ondas curtas e rádios amadores, pois permitem a recepção de sinais AM e SSB. Eles também podem demodular as transmissões CW se o oscilador de frequência de batimento for sintonizado ligeiramente acima ou abaixo da portadora.

Detectores de modulação de frequência e fase

Os detectores AM não podem demodular Sinais FM e PM porque ambos têm amplitude constante . No entanto, um rádio AM pode detectar o som de uma transmissão FM pelo fenômeno de detecção de declive que ocorre quando o rádio é sintonizado ligeiramente acima ou abaixo da freqüência nominal de transmissão. A variação de frequência em um lado inclinado da curva de sintonia de rádio dá ao sinal amplificado uma variação de amplitude local correspondente, à qual o detector AM é sensível. A detecção de inclinação oferece distorção e rejeição de ruído inferiores em comparação com os seguintes detectores FM dedicados que são normalmente usados.

Detector de fase

Um detector de fase é um dispositivo não linear cuja saída representa a diferença de fase entre os dois sinais de entrada oscilantes. Ele tem duas entradas e uma saída: um sinal de referência é aplicado a uma entrada e o sinal de fase ou frequência modulada é aplicado à outra. A saída é um sinal proporcional à diferença de fase entre as duas entradas.

Na demodulação de fase, a informação está contida na quantidade e na taxa de deslocamento de fase na onda portadora .

O discriminador Foster-Seeley

O discriminador Foster-Seeley é um detector de FM amplamente utilizado. O detector consiste em um transformador especial com derivação central que alimenta dois diodos em um circuito retificador CC de onda completa . Quando o transformador de entrada está sintonizado na frequência do sinal, a saída do discriminador é zero. Quando não há desvio da portadora, as duas metades do transformador com derivação central são equilibradas. À medida que o sinal FM oscila em frequência acima e abaixo da frequência portadora, o equilíbrio entre as duas metades do secundário com derivação central é destruído e há uma tensão de saída proporcional ao desvio de frequência.

Detector de proporção

Um detector de razão usando diodos de estado sólido

O detector de razão é uma variante do discriminador Foster-Seeley, mas um diodo conduz na direção oposta, e usando um enrolamento terciário no transformador anterior. A saída, neste caso, é tomada entre a soma das tensões do diodo e a derivação central. A saída através dos diodos é conectada a um capacitor de grande valor, que elimina o ruído AM na saída do detector de razão. O detector de razão tem a vantagem sobre o discriminador Foster-Seeley de não responder aos sinais AM , economizando potencialmente um estágio limitador; entretanto, a saída é apenas 50% da saída de um discriminador para o mesmo sinal de entrada. O detector de proporção tem largura de banda mais ampla, mas mais distorção do que o discriminador Foster-Seeley.

Detector de quadratura

Em detectores de quadratura, o sinal FM recebido é dividido em dois sinais. Um dos dois sinais é então passado por um capacitor de alta reatância , que muda a fase desse sinal em 90 graus. Esse sinal com mudança de fase é então aplicado a um circuito LC, que é ressonante na frequência "central" ou "portadora" não modulada do sinal FM. Se a frequência do sinal FM recebido for igual à frequência central, então os dois sinais terão uma diferença de fase de 90 graus e são considerados em "quadratura de fase" - daí o nome deste método. Os dois sinais são então multiplicados juntos em um dispositivo analógico ou digital, que funciona como um detector de fase; ou seja, um dispositivo cuja saída é proporcional à diferença de fase entre dois sinais. No caso de um sinal FM não modulado, a saída do detector de fase é - após a saída ter sido filtrada ; isto é, média ao longo do tempo - constante; ou seja, zero. No entanto, se o sinal FM recebido foi modulado, sua freqüência variará em relação à freqüência central. Neste caso, o circuito LC ressonante mudará ainda mais a fase do sinal do capacitor, de modo que a mudança de fase total do sinal será a soma dos 90 graus impostos pelo capacitor e a mudança de fase positiva ou negativa imposta pelo Circuito LC. Agora a saída do detector de fase será diferente de zero e, dessa forma, recupera-se o sinal original que foi usado para modular a portadora FM.

Este processo de detecção também pode ser realizado combinando, em uma porta lógica exclusiva-OR (XOR), o sinal FM original e uma onda quadrada cuja freqüência é igual à freqüência central do sinal FM. A porta XOR produz um pulso de saída cuja duração é igual à diferença entre os momentos em que a onda quadrada e o sinal FM recebido passam por zero volts. Como a frequência do sinal FM varia de sua frequência central não modulada (que também é a frequência da onda quadrada), os pulsos de saída da porta XOR tornam-se mais longos ou mais curtos. (Em essência, este detector de quadratura converte um sinal FM em um sinal modulado por largura de pulso (PWM).) Quando esses pulsos são filtrados, a saída do filtro aumenta conforme os pulsos ficam mais longos e sua saída diminui conforme os pulsos ficam mais curtos. Desta forma, recupera-se o sinal original que foi utilizado para modular a portadora FM.

Outros detectores FM

Tipos de detectores menos comuns, especializados ou obsoletos incluem:

  • Travis ou discriminador de circuito duplo sintonizado usando dois circuitos sintonizados não interagentes acima e abaixo da frequência central nominal
  • O discriminador de Weiss que usa um único circuito ou cristal sintonizado LC
  • Discriminador de contagem de pulsos que converte a frequência em um trem de pulsos de amplitude constante, produzindo uma tensão diretamente proporcional à frequência.

Detector de loop de bloqueio de fase

O detector de loop com bloqueio de fase não requer rede LC seletiva de frequência para realizar a demodulação. Neste sistema, um oscilador controlado por tensão (VCO) é travado em fase por um loop de feedback , que força o VCO a seguir as variações de frequência do sinal FM de entrada. A tensão de erro de baixa frequência que força a frequência do VCO a rastrear a frequência do sinal FM modulado é a saída de áudio demodulada. O detector de loop de bloqueio de fase não deve ser confundido com o sintetizador de frequência de loop de bloqueio de fase, que é freqüentemente usado em rádios AM e FM sintonizados digitalmente para gerar a frequência do oscilador local .

Veja também

Referências

links externos

  • Mídia relacionada a detectores (rádio) no Wikimedia Commons
  • Diagramas de blocos simples e descrições de circuitos principais para transmissores e receptores FM: [1]