第九章調制解調電路6-4(包絡檢波)

1、9.4 調幅波的調幅波的包絡檢波包絡檢波電路電路非相干非相干解調電路解調電路不需要不需要同步參考信號同步參考信號適用適用包絡包絡反映了反映了調制信號變化調制信號變化的普通調幅波的普通調幅波AM 介紹包絡檢波器的組成電路、工作原理、性能指標介紹包絡檢波器的組成電路、工作原理、性能指標 用包絡檢波器構成的另一種相干解調電路用包絡檢波器構成的另一種相干解調電路疊加型同步檢波疊加型同步檢波 本節(jié)內容：本節(jié)內容：9.4.1 包絡檢波電路包絡檢波電路1. 電路組成電路組成兩大部分兩大部分非線性非線性器件器件低通低通濾波器濾波器設輸入的調幅波（設輸入的調幅波（AM信號信號）為：）為：ttmVtvcacmic

2、os)cos1 ()(載頻載頻 、調制頻率、調制頻率 、調制系數、調制系數cam低通濾波器低通濾波器RC的的取值原則取值原則是：是：時間常數時間常數cRC1max1RCc對對高頻載波高頻載波近似近似短路短路 讓讓低頻調制低頻調制信號信號通過通過 maxDR（2）輸入為大信號（）輸入為大信號（峰值峰值包絡檢波包絡檢波）大信號大信號作用下二極管作用下二極管非線性描述非線性描述二段折線二段折線二極管視為二極管視為開關開關導通、截止導通、截止000DDDDDvvvgi 1DDRg（ 是二極管導通電阻）是二極管導通電阻）峰值峰值包絡檢波包絡檢波原理原理設輸入為等幅載波（包絡為常數）設輸入為等幅載波（包絡

3、為常數）( )cosicmcv tVtciAViDvtvvtvv)()(二極管兩端電壓二極管兩端電壓工作過程工作過程： 初始初始 t=0t=0， 0 0，cvCRD充( )0iv t 當當 時，二極管導通時，二極管導通充電充電很小很小，充得快充得快當當 時，二極管截止時，二極管截止AVivtv)(放電放電RC放很大很大，放得慢放得慢AVv結果：結果： 保持在輸入信號的峰值上保持在輸入信號的峰值上 AVAVcmvVV 輸入輸入等幅波等幅波峰值峰值包絡檢波包絡檢波電路工作過程的特點：電路工作過程的特點： 在在高頻高頻信號的信號的每一周每一周 電容器電容器C充、放電一次充、放電一次 當輸入為當輸入為

4、AM信號信號( )(1cos)cosicmacv tVmttAVAVAVvVv檢波檢波輸出兩部分輸出兩部分AVV輸出輸出平均值平均值，AVcmVVAVv輸出輸出交流交流，反映，反映輸入的包絡輸入的包絡( )(1cos)AVcmavtVmtAVcvv , ,充電快、充電快、放電慢放電慢； 當充放電荷達動態(tài)平衡時，當充放電荷達動態(tài)平衡時， 輸入信號輸入信號峰值峰值 充放達到達到 二極管二極管只在輸入信號峰值尖頂上有只在輸入信號峰值尖頂上有短暫的導通短暫的導通， 大部分時間截止大部分時間截止。二極管電流呈二極管電流呈重復頻率重復頻率為為 的的尖頂脈沖尖頂脈沖 c注意：注意：二極管電流二極管電流不是半

5、波開關不是半波開關原因原因：輸出電壓：輸出電壓 的的反饋反饋AVv3. 包絡檢波器性能指標包絡檢波器性能指標1 1）檢波效率）檢波效率2）檢波失真檢波失真檢波器作為檢波器作為頻率變換電路頻率變換電路，衡量它的衡量它的變換效果變換效果3）輸入阻抗輸入阻抗 檢波器作為檢波器作為前級前級中頻放大器的中頻放大器的負載負載， 衡量其衡量其影響影響 （1 1）檢波效率檢波效率檢波器輸出電壓檢波器輸出電壓輸入電壓幅度輸入電壓幅度dk 檢波效率檢波效率是由電路參數決定的是由電路參數決定的常數，常數，不隨不隨 輸入信號的幅度而變化，輸入信號的幅度而變化，線性不失真檢波線性不失真檢波 當當輸入是輸入是等幅等幅載波

6、載波：則檢波器的輸出為則檢波器的輸出為直流直流 ( )cosicmcv tVtAVVcmAVdVvkdkcos證明略證明略（ 為二極管導通角為二極管導通角）理解理解 檢波效率高檢波效率高 1 1，二極管導通角二極管導通角 很小很小當輸入是單當輸入是單音調幅波音調幅波時：時：ttmVtvcacmicos)cos1 ()(檢波器輸出：檢波器輸出：tVvvAVAVAVcosdkcmaAVdVmVk動態(tài)動態(tài)檢波效率檢波效率輸入信號輸入信號包絡幅度包絡幅度 輸出的輸出的交流幅度交流幅度ddkk一般有一般有cos1（2）輸入阻抗輸入阻抗并接在中頻回路兩端并接在中頻回路兩端影響影響回路回路Q值，值，影響影響

7、選擇性選擇性，輸入阻抗越大越好。，輸入阻抗越大越好。檢波器輸入阻抗的檢波器輸入阻抗的定義定義：mimiIVR1輸入輸入信號信號幅度幅度電流中電流中信號分量信號分量幅度幅度 體現了對體現了對前級中頻回路前級中頻回路的影響的影響c輸入阻抗對信號輸入阻抗對信號基波基波 而言而言輸入阻抗輸入阻抗 的的大小大小用能量守恒原理求證用能量守恒原理求證iR設輸入設輸入信號信號為：為：( )cosicmcv tVt則輸入則輸入功率功率為：為：icmiRVP221檢波器檢波器輸出電壓為直流輸出電壓為直流AVAVdcmcmvVk VV負載負載所得所得功率功率為：為：RVRVPcmAVo22二極管二極管在載波一周內在

8、載波一周內導通時間極短導通時間極短，電流很小，吸收，電流很小，吸收功率極小功率極小ioPP RVRVcmicm2221則：則：2RRi結論：峰值包絡檢波器的結論：峰值包絡檢波器的輸入阻抗輸入阻抗等于等于負載電阻的一半負載電阻的一半iR（3）二極管包絡檢波器的失真）二極管包絡檢波器的失真 惰性失真惰性失真電路電路元件參數元件參數選得選得不恰當不恰當，將會出現失真，將會出現失真現象：現象：在在包絡下降包絡下降部分，部分，電容器放電電容器放電速度跟不上包絡下降速度跟不上包絡下降不失真不失真失真失真惰性失真惰性失真包絡下降速度與什么有關？包絡下降速度與什么有關？與調制信號頻率與調制信號頻率與調制度與調

9、制度am為避免惰性失真為避免惰性失真對電路元件對電路元件的的要求要求11)()(ttimttcdttdVdttdv為信號為信號包絡下降區(qū)間包絡下降區(qū)間的某一時刻的某一時刻 1t得得不失真條件不失真條件：aammRC21 、 越大越大，不產生惰性失真要求的，不產生惰性失真要求的時間常數就越小時間常數就越小。am結論：結論：am當多音頻調制時，當多音頻調制時， 和和 均均取最大值取最大值檢波器后接檢波器后接隔直流電容隔直流電容送入低頻放大器送入低頻放大器設輸入為設輸入為AM信號：信號：( )(1cos)cosicmacv tVmttAVAVAVvVv檢波檢波輸出兩部分輸出兩部分AVi畫出電路中畫出

10、電路中各點的波形？各點的波形？檢波器的檢波器的直流直流負載負載交流交流負載負載不同不同可能導致可能導致負峰切割失真負峰切割失真改進方法改進方法實用實用AM 包絡檢波電路包絡檢波電路分析工作原理分析工作原理交流交流直流直流AVVAVv注意注意各點波形各點波形AM調幅波調幅波交流交流AVv直流直流AVV包絡檢波器包絡檢波器小結：小結：2.2. 正確選擇檢波器正確選擇檢波器各元器件參數各元器件參數： 二極管的導通電壓盡可能小，二極管的導通電壓盡可能小， 為提高檢波效率和對高頻的濾波能力為提高檢波效率和對高頻的濾波能力RC時間常數時間常數盡可能大盡可能大 為防止惰性失真和保證調制信號帶寬為防止惰性失真

11、和保證調制信號帶寬RC時間常數時間常數不能太大不能太大3.3.檢波器輸出電壓包括檢波器輸出電壓包括兩部份兩部份反映輸入信號載波幅度的反映輸入信號載波幅度的直流分量直流分量可用于可用于自動增益控制自動增益控制反映調制信號的反映調制信號的交流分量交流分量送入低頻放大器放大送入低頻放大器放大 1. 是一種是一種線性不失真檢波線性不失真檢波電路，其主要電路，其主要指標指標是：是： 電壓傳輸系數、輸入阻抗電壓傳輸系數、輸入阻抗9.4.2 同步檢波同步檢波調幅波的調幅波的相干解調相干解調又稱為又稱為同步檢波同步檢波用途：用途：解調抑制載波的解調抑制載波的雙邊帶雙邊帶和和單邊帶單邊帶信號，信號，難點難點：需

12、要一個與輸入調幅波載波：需要一個與輸入調幅波載波同頻同相同頻同相的同步信號的同步信號 電路構成電路構成方框圖方框圖乘積型乘積型同步檢波同步檢波疊加型疊加型同步檢波同步檢波ttVvcmDSBcoscostVtvrrmrcos)(tVtvrrmrcos)(ccc兩信號兩信號疊加疊加：疊加型疊加型同步檢波器工作原理同步檢波器工作原理電原理圖電原理圖tVtvcsmSSB)cos()(輸入輸入單邊帶單邊帶信號信號同步同步信號信號tVtvcrmrcos)(smrmVV（要求要求 ）兩信號兩信號疊加特征疊加特征： 合成信號的合成信號的幅度幅度 以角頻率以角頻率 變化變化 （但包絡不對稱）（但包絡不對稱） 合成信號的合成信號的相位相位 以角頻率以角頻率 變化變化 引起頻率變化引起頻率變化結果結果包絡檢波器包絡檢波器輸出包絡輸出包絡包絡檢波器對包絡檢波器對頻率頻率變化不響應變化不響應結論：結論： 疊加型同步檢波可實現對單邊帶、抑制載頻的雙邊帶疊加型同步檢波可實現對單邊帶、抑制載頻的雙邊帶 信號的解調信號的解調 解調信號有失真，為減小失真，要求解調信號有失真，為減小失真，要求smrmVV采用平衡