實驗五 包絡(luò)檢波及同步檢波實驗.doc

實驗五 包絡(luò)檢波及同步檢波實驗一、 實驗?zāi)康?、 進一步了解調(diào)幅波的原理,掌握調(diào)幅波的解調(diào)方法。2、 掌握二極管峰值包絡(luò)檢波的原理。3、 掌握包絡(luò)檢波器的主要質(zhì)量指標,檢波效率及各種波形失真的現(xiàn)象，分析產(chǎn)生的原因并思考克服的方法。4、 掌握用集成電路實現(xiàn)同步檢波的方法。二、 實驗內(nèi)容1、 完成普通調(diào)幅波的解調(diào)。2、 觀察抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的解調(diào)。3、 觀察普通調(diào)幅波解調(diào)中的對角切割失真，底部切割失真以及檢波器不加高頻濾波時的現(xiàn)象。 三、 實驗儀器1、 信號源模塊 1塊2、 頻率計模塊（選用） 1塊3、 5 號板 1塊4、 6 號板 1塊5、 雙蹤示波器 1臺6、 萬用表 1塊四、 實驗原理及實驗電路說明檢波過程是一個解調(diào)過程，它與調(diào)制過程正好相反。檢波器的作用是從振幅受調(diào)制的高頻信號中還原出原調(diào)制的信號。還原所得的信號，與高頻調(diào)幅信號的包絡(luò)變化規(guī)律一致，故又稱為包絡(luò)檢波器。假如輸入信號是高頻等幅信號，則輸出就是直流電壓。這是檢波器的一種特殊情況，在測量儀器中應(yīng)用比較多。例如某些高頻伏特計的探頭，就是采用這種檢波原理。若輸入信號是調(diào)幅波，則輸出就是原調(diào)制信號。這種情況應(yīng)用最廣泛，如各種連續(xù)波工作的調(diào)幅接收機的檢波器即屬此類。從頻譜來看，檢波就是將調(diào)幅信號頻譜由高頻搬移到低頻，如圖11-1所示（此圖為單音頻調(diào)制的情況）。檢波過程也是應(yīng)用非線性器件進行頻率變換，首先產(chǎn)生許多新頻率，然后通過濾波器，濾除無用頻率分量，取出所需要的原調(diào)制信號。常用的檢波方法有包絡(luò)檢波和同步檢波兩種。全載波振幅調(diào)制信號的包絡(luò)直接反映了調(diào)制信號的變化規(guī)律，可以用二極管包絡(luò)檢波的方法進行解調(diào)。而抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調(diào)制信號的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號的變化規(guī)律，無法用包絡(luò)檢波進行解調(diào)，所以采用同步檢波方法。圖11-1 檢波器檢波前后的頻譜1、二極管包絡(luò)檢波的工作原理當輸入信號較大(大于0.5伏)時，利用二極管單向?qū)щ娞匦詫φ穹{(diào)制信號的解調(diào)，稱為大信號檢波。大信號檢波原理電路如圖12-2（a）所示。檢波的物理過程如下：在高頻信號電壓的正半周時，二極管正向?qū)ú﹄娙萜鰿充電，由于二極管的正向?qū)娮韬苄。猿潆婋娏鱥D很大，使電容器上的電壓VC很快就接近高頻電壓的峰值。充電電流的方向如圖12-2（a）圖中所示。這個電壓建立后通過信號源電路，又反向地加到二極管D的兩端。這時二極管導(dǎo)通與否，由電容器C上的電壓VC和輸入信號電壓Vi共同決定.當高頻信號的瞬時值小于VC時，二極管處于反向偏置，管子截止，電容器就會通過負載電阻R放電。由于放電時間常數(shù)RC遠大于調(diào)頻電壓的周期，故放電很慢。當電容器上的電壓下降不多時，調(diào)頻信號第二個正半周的電壓又超過二極管上的負壓，使二極管又導(dǎo)通。如圖12-2（b）中的tl至t2的時間為二極管導(dǎo)通的時間，在此時間內(nèi)又對電容器充電，電容器的電壓又迅速接近第二個高頻電壓的最大值。在圖12-2（b）中的t2至t3時間為二極管截止的時間，在此時間內(nèi)電容器又通過負載電阻R放電。這樣不斷地循環(huán)反復(fù)，就得到圖12-2（b）中電壓的波形。因此只要充電很快，即充電時間常數(shù)RdC很小(Rd為二極管導(dǎo)通時的內(nèi)阻)：而放電時間常數(shù)足夠慢，即放電時問常數(shù)RC很大，滿足RdCRC，就可使輸出電壓的幅度接近于輸入電壓的幅度，即傳輸系數(shù)接近l。另外，由于正向?qū)щ姇r間很短，放電時間常數(shù)又遠大于高頻電壓周期(放電時的基本不變)，所以輸出電壓的起伏是很小的，可看成與高頻調(diào)幅波包絡(luò)基本一致。而高頻調(diào)幅波的包絡(luò)又與原調(diào)制信號的形狀相同，故輸出電壓就是原來的調(diào)制信號，達到了解調(diào)的目的。本實驗電路如圖12-3所示，主要由二極管D及RC低通濾波器組成，利用二極管的單向?qū)щ娞匦院蜋z波負載RC的充放電過程實現(xiàn)檢波，所以RC時間常數(shù)的選擇很重要。RC時間常數(shù)過大，則會產(chǎn)生對角切割失真又稱惰性失真。RC常數(shù)太小，高頻分量會濾不干凈。綜合考慮要求滿足下式： 其中：m為調(diào)幅系數(shù)，為調(diào)制信號最高角頻率。當檢波器的直流負載電阻R與交流音頻負載電阻R不相等，而且調(diào)幅度又相當大時會產(chǎn)生負峰切割失真（又稱底邊切割失真），為了保證不產(chǎn)生負峰切割失真應(yīng)滿足。12、同步檢波（1）同步檢波原理同步檢波器用于對載波被抑止的雙邊帶或單邊帶信號進行解調(diào)。它的特點是必須外加一個頻率和相位都與被抑止的載波相同的電壓。同步檢波器的名稱由此而來。外加載波信號電壓加入同步檢波器可以有兩種方式：圖11-4 同步檢波器方框圖圖11-5 同步檢波器電路圖一種是將它與接收信號在檢波器中相乘，經(jīng)低通濾波器后檢出原調(diào)制信號，如圖11-4(a)所示；另一種是將它與接收信號相加，經(jīng)包絡(luò)檢波器后取出原調(diào)制信號，如圖11-4(b)所示。本實驗選用乘積型檢波器。設(shè)輸入的已調(diào)波為載波分量被抑止的雙邊帶信號1，即 本地載波電壓 本地載波的角頻率0準確的等于輸入信號載波的角頻率1，即1=0,但二者的相位可能不同；這里表示它們的相位差。這時相乘輸出（假定相乘器傳輸系數(shù)為1） 低通濾波器濾除21附近的頻率分量后，就得到頻率為的低頻信號 由上式可見，低頻信號的輸出幅度與成正比。當=0時，低頻信號電壓最大，隨著相位差加大，輸出電壓減弱。因此，在理想情況下，除本地載波與輸入信號載波的角頻率必須相等外，希望二者的相位也相同。此時，乘積檢波稱為“同步檢波”。（2）實驗電路說明實驗電路如圖11-5（見本實驗后）所示，采用MC1496集成電路構(gòu)成解調(diào)器，載波信號加在8、10腳之間，調(diào)幅信號Vi經(jīng)C20（0.33uF）加在1、4腳之間，相乘后信號由12腳輸出，經(jīng)低通濾波器、同相放大器輸出。五、 實驗步驟一、二極管包絡(luò)檢波1、解調(diào)全載波調(diào)幅信號 （1）m30%的調(diào)幅波檢波 從J2處輸入465KHZ、峰峰值Vp-p=0.5V1V、 m100的調(diào)幅波。將它們依次加至解調(diào)器調(diào)制信號輸入端Vi，并在解調(diào)器的載波輸入端Vw加上與調(diào)幅信號相同的載波信號,分別記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號相比。2、解調(diào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號按調(diào)幅實驗中實驗內(nèi)容的條件獲得抑制載波調(diào)幅波，加至圖11-3的調(diào)制信號輸入端Vi，觀察記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號相比較。六、 實驗報告要求1、通過一系列檢波實驗,將下列內(nèi)容整理在表內(nèi):輸入的調(diào)幅波波形M30%m=100%抑制