调幅信号的解调Word文件下载.docx

1、 3.检波电路的主要技术指标 （1）电压传输系数Kd是指检波电路的输出电压和输入高频电压振幅之比。当检波电路的输入信号为高频等幅波，即 ui（t）=Uimcosct时， Kd定义为输出直流电压 Uo与输入高频电压振幅 Uim的比 U值，即 K= od U im 当输入高频调幅波ui（t）=Uim（1+macost）cosct时，Kd定义为输出低频信号分量的振幅Um与输入高频调幅波包络变化的振幅maUim的比值，即Kd= Um m a U im （2）等效输入电阻Rid因为检波器是非线性电路，Rid的定义与线性放大器是不相同的。Rid定义为输入高频等幅电压的振幅Uim,与输入端高频脉冲电流基波分

2、量的振幅之比，即 R= U imid I 1m （3）非线性失真系数Kf非线性失真的大小，一般用非线性失真系数Kf表示。当输入信号为单频调制的调幅波时，Kf定义为Kf = 2 2+ U2 U 3+ U 式中，U、U2、U3。分别为输出电压中调制信号的基波和各次谐波分量的有效值。 （4）高频滤波系数F检波器输出电压中的高频分量应该尽可能的被滤除，以免产生高频寄生反馈，导致接收机工作不稳定。高频滤波系数的定义为，输入高频电压的振幅Uim与输出高频电压的振幅Uom的比值，即在输入高频电压一定的情况下，滤波系数F越大，则检波器输出端的高频电压越小，滤波效果越好。通常要求F（50100）。U im F=

3、 U o m 5.4.2二极管大信号包络检波器 1.大信号包络检波的工作原理 （1）电路组成它是由输入回路、二极管VD和RC低通滤波器组成。 RC低通滤波电路有两个作用：+ ui VD ZL R C ui- rd对低频调制信号u来说，电容C的 1 C+ ui R,电容C相当于开路，电阻容抗 RC R就 作为检波器的负载，其两端产生输出低频解调电压 1对高频载波信号uc来说，电容C的容抗 C R,电容C相当于 c短路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。 理想情况下，RC低通滤波网络所呈现的阻抗为: Z （c ）= 0 Z L （）= Z （ ）= R休息1休息1 1.大信号包络检波的工作

4、原理 （2）工作原理分析 + uD+ ui uD= ui- uo rd i充 C+ i放+ R uo ui（t） uo（t） 当输入信号ui（t）为调幅波时，那么载波 ui正半周时二极管正向导通，输入高频电压通过二极管对电容C充电，充电时间常数为rdC。因为rdC较小，充电很快，电容上电压建立的很快,输出电压uo（t）很快增长。作用在二极管VD两端上的电压为+ u i ui（t）与uo（t）之差，即uD= ui- uo。所以二极管的导通与否取决于uD当uD= ui- uo0,二极管导通； u i（t）与uo（t）当uD= ui- uo0,二极管截止。 ui（t）达到峰值开始下降以后，随着 ui

5、（t）的下降，当ui（t）= uo（t）,即uD= uiuo=0时，二极管VD截止。C把导通期 uo（t）间储存的电荷通过R放电。因放电时常数RC较大，放电较缓慢。检波器的有用输出电压：uo（t）=u（t）+UDC VD id + C R uo- u（t） uc UDC t 仿真休息1休息1 检波器的实际输出电压为： uo（t）+uc= u（t）+UDC+uc当电路元件选择正确时，高频纹波电压uc很小，可以忽略，输出电压为： uo（t）=u（t）+UDC包含了直流及低频调制分量。VD+ （a）+ ui C uo R Cd+UDC - ui（t）与uo（t） ui（t） uo（t） 峰值包络检波

6、器的应用型输出电路VD+ u （b） u+ i C+ uo R C R+ UDC - RL 图 （a）:电容 Cd的隔直作用，直流分量 UDC被隔离，输出信号为解调恢复后的原调制信号u,一般常作为接收机的检波电路。图（b）:电容C的旁路作用，交流分量u（t）被电容C旁路，输出信号为直流分量UDC,一般可作为自动增益控制信号（AGC信号）的检测电路。 2.电路主要性能指标（1）电压传输系数Kd （检波效率） VD+ ui+ uDC R+ uo - Um输出低频交流电压振幅 K=定义： d输入已调波包络振幅 m aU im若设输入信号 u i= u AM= U im （1+ m a cos t ）

7、 cos c t输出信号为 uo（t）,则加在二极管两端的电压 iD uoUim uD= ui uo= uAM uo 如果以右图所示的折线表示二极管的伏安特征曲线 （注意在大信号输入情况下是允许的）,则有： i d （ t ）= g du AM u o （ t ）= g dU im （ 1+ m a cos t ） cos c t u o （ t ） uD 休息1休息2休息3 当 c t=时 id （t）= 0 uo （ t ）= U im （1+ m a cos t ） cos= U im cos+ m a U im cos cos t有： = U DC+ U m cos t直流分量： U

8、DC= U im cos可见 uo （t ）有两部分： Um= maUim cos u （ t ）= Um cost其中：低频调制分量： Um m a U im cos= cos有 K d= m U= m U a im a im其中为电流导通角。另外，还可以证明导通角的表达式： tg = gd R而当 gd R很大时，（如 gd R50）1 2 1 tg=+ 3+ 5+ L=+ 3 3 15 3 代入上式可得： 3 3= gd R 3 rd R 3 rD R 讨论：当VD和R确定后，即为恒定值，与输入信号大小无关，亦即检波效率恒定，与输入信号的值无关。表明输入已调波的包络与输出信号之间为线性关

9、系，故称为线性检波一般计算方法为：当输入信号为：ui= U im （1+ m a cos t ） cos c t则输出信号为：u o （ t ）= K d U im （1+ m a cos t ）当 R K d= cos K d 0.9但 Kd 1理想值 Kd= 1一般当 gR 50, （2）检波的等效输入电阻 R id峰值检波器常作为超外差接收机中放末级的负载，故其输入阻抗对前级的有载Q值及回路阻抗有直接影响，这也是峰值检波器的主要缺点。 VD中放末级检波器的输入电阻Rid是为研究检波器+对其输入谐振回路影响的大小而定义 uo Rs ui is Ls Cs C R的，因而，Rid是对载波频率

10、信号呈现的参量。若设输入信号为等幅载波信号 - ui= Uim cosc t Rid ui（t） KdUim 忽略二极管导通电阻rd上的损耗功率，由能量守恒的原则，检波器输入端口 2 U im的高频功率2 Rid 全部转换为输出端负载电阻R上消耗 2 2 Kd Uim的功率 R即有2 2 2 U im Kd U im= 2 R id R 又因Kd=cos 1 所以 Rid 1 R 2 所以：R越大，对前级影响就越小。 3.检波器的失真 在二极管峰值型检波器中，存在着两种特有失真：底部切割失真 （1）惰性失真一般为了提高检波效率和滤波效果，（C越大，高频波纹越小）,总希望选取较大的R,C值，但如

11、果R,C取值过大，使R,C的放电时间常数= RC所对应的放电速度小于输入信号（AM）包络下降速度时，会造成输出波形不随输入信号包络而变化，从而产生失真，这种失真是由于电容放电惰性引起的，故称为惰性失真。 惰性失真 （2）产生惰性失真的原输入AM信号包络的变化率因：RC放电的速率 ui（t）与uc（t） uc（t） （3）避免产生惰性失真的条件：在任何时刻，电容C上电压的变化率应大于或等于包络信号的变化率，即 uC U AM （ t ） t tui（t） 若设输入信号AM信号：u i= U im （1+ m a cos t ） cos 0 t U AM （ t ）= U im （1+ m a c

12、os t ）包络信号为：在t1时刻包络的变化率: U AM （ t ） t= m a U im sin t1 （4）分析： 另外，在二极管截止瞬间，电容两端所保持的电压近似等于输入信号的峰值。即 uC U im （1+ m a cost ） t t 1那么电容C通过R放电的电压关系为：uC （ t ）= U im （1+ ma cost1 ）e RC uC t=t= t1 1 U im （ 1+ m a cos t 1 ） RC 所以要求在 t 1时刻不产生惰性失真的条件为： RC m a sin t 1 1 A=1 U im （1+ m a cos t 1 ） U im m a sin t

13、1则有： 1+ m a cos t 1 RC UAM（t）和 u C下降速度不同。实际上不同的 t 1,为在任何时刻都避免产生惰性失真，必须保证A值取最大时仍有 dA Amax 1故令:= 0dt dA RC 2 m a （1+ m a cos t ） cos t+ RCm a 2 sin 2 t=0即：= 2 dt （1+ m a cos t ） 2 cost= m a可解得： ; sin t= 1 cos 2 t= 1 m a 2 有 RC 1 mama 可见，ma,越大，信号包络变化越快，要求RC的值就应该越小。实际应用中，由于调制信号总占有一定的频带（minmax）,并且各频率分量所对

14、应的调制系数ma也不相同，设计检波器时，应该用最大调制度mmax和最高调制频率max来检验有无惰性失真，其检验公式为2 1 m max RC max m max （2）底部切割失真1）原因：一般为了取出低频调制信号，检波器与后级低频放大器的连接如图所示，为能有效地传输检波后的低频调制信号，要求：RL 1 C d min 1VD Cd 或 RL C d 后级放大器 min + ui C +UDC RL 通常Cd取值较大（一般为510F）,在Cd两端的直流电压UDC,大小近似等于载波电压振幅UDC=KdUim u=U UDC经 R和 RL分压后在R上产生i UR R - + u（t） - im （

15、1+ m a cos t ） cos c t U im （ 1+ m a cos t ） 的直流电压为：UR= U DC R R+ RL Ui mUR Uim（1-ma） UR 由于UR对检波二极管VD来说相当于一个反向偏置电压，会影响二极管的工作状态。在输入调幅波包络的负半周峰值处可能会低于UR,当 UR Uim（1-ma）二极管截止，检波输出信号不跟随输入调幅波包络的变化而产生失真。 显然，RL越小，UR分压值越大，底部切割失真越容易产生；另外， ma值越大，调幅波包络的振幅maUim越大，调幅波包络的负峰值 Uim（1-ma）越小，底部切割失真也越易产生。要防止这种失真，必须要求调幅波包

16、络的负峰值 Uim（1-ma）大于直流电压UR。即U im （1 m a ） U im R R+ RL 避免底部切割失真的条件为：RL RL/ R R= ma R+ RL R R 式中，R=RL/R为检波器输出端的交流负载电阻，而R为直流负载电阻。 4.检波器设计及元件参数的选择（1）回路有载 Q L要大：这应该从选择性及通频带的要求来考虑。 QL=cCs （ Rs/ Rid ） 1一般：中放末级 （2）为发保证输出的高频纹波小要求：RC Tc即 RCVD Cd C R+ RL u- 1 T c为高频载波周期1 RC max 要求： R C 1 L d min c 5 10 is Rs Ls

17、Cs cRid （3）为了减少输出信号的频率失真（输出信号为一个低频限带信号）C不影响上限频率 C d不影响下限频 率 min max 2 1 m max （4）为了避免惰性失真：要求： RC max m max RL （5）为了避免底部切割失真： m R+ RL 或 R L/ R R 三p同步检波（Synchronous Detection）乘积型同步检波器可分为：叠加型注意：两种检波器都需要接收端恢复载波 1.乘积型uDSB乘法器 休息1休息2 设输入已调波： uDSB= U cost cosc t 低通滤波器 = Uc cos（1t+ ） uc而恢复的本地载波为：c本地载波则相乘器输出为

18、：= UU c cos t cos c t cos（ 1 t+ ） u DSB u c 1= UU c cos tcos（ c+ 1 ）t+ + cos（ c 1 ）t+ 2令 （c 1 ）=c则经低通滤波器后的输出信号为： 1 u= UU c cos t cos（ c t+ ） 2= U cos t cos（ c t+ ） 1 u= UU c cos t cos（ c t+ ） 2= U cos t cos（ c t+ ）讨论： （1）当恢复的本地载波与发射端的调制载波同步（同频，同相）则有： c= 0 = 0 u= U cos t无失真将调制信号恢复出来 （2）若本地载波与调制载波有频差，

19、即： c 0乘法器 uDSB = 0 u= U cos c t cos t即引起振幅失真。 （3）若本地载波与调制载波有相位差， c= 0即： 0则c本地载波 u= U cos cos t 引入一个振幅的衰减因子 cos ,如果 随时间变化，也会引起振幅失真。 乘积型同步检波器的实用电路谐振限幅放大器 C VT1+15V fo L VT2+15V 2k Rwy VT3 510 510 -15V 2k 5.1k -15V 10k 5 Rx 6 Ry 10 11 2 14 1 R1 1M Rc RwZ 121k 11k+ A低通滤波器乘法器 uAM Rwx ux BG314 8 （MC1595） 12 9 3 R3 Rw Iox 4 100k - u R C CD 121k 15k u uy10k 13 7 Rc R13 EC=15V Ioy -EE 25k -15V 谐振限幅放大器c 乘法器 uAM9 注意点： （1）同步解调的关键是乘积项，即以前介绍的具有乘积项的线性频谱搬移电路，只要后接低通滤波器都可实现乘积型同步检波。 （2）同步检波无失真的关键是同步。 2.叠加型同步检波器相加器 uAM包络滤波器