高頻電子技術(shù)課件第6章_調(diào)幅信號解調(diào)

1、1第第6章章調(diào)幅信號的解調(diào)調(diào)幅信號的解調(diào)2 26.1 普通調(diào)幅波的解調(diào)電路普通調(diào)幅波的解調(diào)電路從調(diào)幅信號中檢出調(diào)制信號從調(diào)幅信號中檢出調(diào)制信號問題回顧問題回顧：1、解調(diào)器解調(diào)器在無線電接收系統(tǒng)中的在無線電接收系統(tǒng)中的位置？位置？2、解調(diào)前后信號波形的變化解調(diào)前后信號波形的變化？3 3檢波器輸入信號波形檢波器輸入信號波形檢波器輸出信號波形檢波器輸出信號波形4 46.1 普通調(diào)幅波的解調(diào)電路（重點(diǎn)）普通調(diào)幅波的解調(diào)電路（重點(diǎn)）從調(diào)幅信號中檢出調(diào)制信號從調(diào)幅信號中檢出調(diào)制信號調(diào)幅信號的解調(diào)（又名調(diào)幅信號的解調(diào)（又名檢波檢波）：非相干解調(diào)非相干解調(diào)大信號大信號峰值包絡(luò)檢波峰值包絡(luò)檢波（重點(diǎn)）（重點(diǎn)）小

2、信號小信號平方律檢波平方律檢波相干解調(diào)相干解調(diào)同步解調(diào)同步解調(diào)相干解調(diào)相干解調(diào)就是要在本地恢復(fù)出同頻同相的載波就是要在本地恢復(fù)出同頻同相的載波 5 56.1 普通調(diào)幅波的解調(diào)電路普通調(diào)幅波的解調(diào)電路從調(diào)幅信號中檢出調(diào)制信號從調(diào)幅信號中檢出調(diào)制信號問題問題：1 1、非相干解調(diào)檢波器的主要技術(shù)指標(biāo)（質(zhì)量要非相干解調(diào)檢波器的主要技術(shù)指標(biāo)（質(zhì)量要求）有哪些？求）有哪些？2.2.非相干解調(diào)檢波器電路的組成框圖？非相干解調(diào)檢波器電路的組成框圖？6 6 a. a. 檢波效率（也稱電壓傳輸系數(shù)）檢波效率（也稱電壓傳輸系數(shù)）odcmUKU1. 1. 非相干解調(diào)檢波器的主要技術(shù)指標(biāo)（質(zhì)量要求）非相干解調(diào)檢波器的主

3、要技術(shù)指標(biāo)（質(zhì)量要求）若檢波器輸入等幅波，則若檢波器輸入等幅波，則dK7 7 a. a. 檢波效率（也稱電壓傳輸系數(shù)）檢波效率（也稱電壓傳輸系數(shù)） 續(xù)續(xù)mdacmUKm U若檢波器輸入調(diào)幅波若檢波器輸入調(diào)幅波dK小于小于1。設(shè)計(jì)電路時，盡量使它接近。設(shè)計(jì)電路時，盡量使它接近1。8 8b b 檢波失真檢波失真 輸出電壓與輸入調(diào)幅波輸出電壓與輸入調(diào)幅波包絡(luò)包絡(luò)的相似程度的相似程度c c 輸入阻抗輸入阻抗 檢波器輸入端的等效阻抗（對載波頻率）檢波器輸入端的等效阻抗（對載波頻率）（盡量大，減小對前一級的影響）（盡量大，減小對前一級的影響）（盡量?。ūM量?。? 9 若想使檢波電路獲得好的性能，在設(shè)計(jì)電

4、路若想使檢波電路獲得好的性能，在設(shè)計(jì)電路時，應(yīng)主要從哪些方面入手？時，應(yīng)主要從哪些方面入手？問題：問題：10102.2.非相干解調(diào)檢波器電路的組成框圖非相干解調(diào)檢波器電路的組成框圖高頻高頻輸入輸入非線性非線性器器 件件低通低通濾波濾波為什么檢波電路必須由為什么檢波電路必須由非線性器件非線性器件才能實(shí)現(xiàn)？才能實(shí)現(xiàn)？問題：問題：11 11調(diào)幅信號的解調(diào)調(diào)幅信號的解調(diào)：非相干解調(diào)非相干解調(diào)大信號峰值包絡(luò)檢波大信號峰值包絡(luò)檢波小信號平方律檢波小信號平方律檢波1. 電路電路3. 性能指標(biāo)（檢波效率、輸入阻抗）性能指標(biāo)（檢波效率、輸入阻抗）2. 工作原理工作原理（輸入調(diào)幅波的幅度（輸入調(diào)幅波的幅度在幾十在

5、幾十mV, 或更?。┗蚋。?212高頻高頻輸入輸入非線性非線性器器 件件低通低通濾波濾波一、小信號平方律檢波一、小信號平方律檢波1.1.電路電路1313EttmUEuucacmAMcos)cos(12012( )()()()nnif uaa uEa uEa uE.2cos41cos)2/1 (2222222220tmUatmUaUmaaacmacmcma故又稱故又稱平方律檢波平方律檢波二次諧波失真系數(shù)：二次諧波失真系數(shù)：44122222aacmacmmmUamUa2.2.工作原理（冪級數(shù)分析法）工作原理（冪級數(shù)分析法）1414（檢波效率、輸入阻抗）（檢波效率、輸入阻抗）（1 1）檢波效率：）

6、檢波效率：mdacmUKm U222222macmcmacmacmiRa m URa R Um Um U由于由于a a2 2、U Ucm m 較低，所以檢波效率低。較低，所以檢波效率低。3. 性能指標(biāo)性能指標(biāo)1515（2 2）輸入電阻：）輸入電阻： 對載波頻率，因二極管對載波頻率，因二極管D始終處于導(dǎo)通，始終處于導(dǎo)通，輸入輸入電阻等于二極管的交流阻抗電阻等于二極管的交流阻抗r rD D。輸入電阻小輸入電阻小綜上，小信號平方律檢波器的檢波質(zhì)量低。綜上，小信號平方律檢波器的檢波質(zhì)量低。（檢波效率、輸入阻抗）（檢波效率、輸入阻抗）3. 性能指標(biāo)性能指標(biāo)16161. 電路與工作原理電路與工作原理2.

7、性能指標(biāo)（檢波效率、輸入阻抗、性能指標(biāo)（檢波效率、輸入阻抗、 檢波失真（重點(diǎn)）檢波失真（重點(diǎn)）調(diào)幅信號的解調(diào)調(diào)幅信號的解調(diào)：非相干解調(diào)非相干解調(diào)大信號峰值包絡(luò)檢波（重點(diǎn)）大信號峰值包絡(luò)檢波（重點(diǎn)）小信號平方律檢波小信號平方律檢波（輸入調(diào)幅波的幅度在（輸入調(diào)幅波的幅度在500mV以上）以上）17171. 1. 電路與工作原理電路與工作原理ui(t)uo(t) u i(t)與與uo(t)tUDCu(t)tuo(t)檢波器的輸出電壓：檢波器的輸出電壓：u uo o( (t t)=)=u u( (t t)+)+U UDCDC二、大信號峰值包絡(luò)檢波二、大信號峰值包絡(luò)檢波18182 2）輸出電壓輸出電壓u

8、 u0的成分的成分低頻成分低頻成分u有用有用,輸出；輸出；高頻成分高頻成分無用無用,旁路電容濾除；旁路電容濾除；直流成分直流成分無用無用,隔直電容濾除。隔直電容濾除。 1 1）輸出電壓輸出電壓u uo o的大小與輸入電的大小與輸入電壓壓u ui i的峰值的峰值( (包絡(luò)包絡(luò)) )接近相等，接近相等，故稱為故稱為峰值包絡(luò)檢波峰值包絡(luò)檢波。注注：1919二極管大信號包絡(luò)檢波器二極管大信號包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波工作原理工作原理0(1cos)cosiimavVmtt(500)imVmV 當(dāng)當(dāng) 時，二極管導(dǎo)通，充時，二極管導(dǎo)通，充電時間常數(shù)電時間常數(shù) 很小，充電很很小，充電很快，快， 很快與很快與

9、相等。相等。 0ivdr C充Cviv 到最大值后開始下降，到最大值后開始下降， 將將小于小于 ，二極管截止，電容經(jīng)電阻，二極管截止，電容經(jīng)電阻 放電，放電時間常數(shù)放電，放電時間常數(shù) 很很大，放電慢。大，放電慢。iv RC放ivCvR 只有當(dāng)只有當(dāng) 時，二極管才導(dǎo)通，才會對電容充電。時，二極管才導(dǎo)通，才會對電容充電。 0iCvv2020WdaimVk =m V輸出音頻電壓振幅輸入調(diào)幅波包絡(luò)振幅2、性能指標(biāo)、性能指標(biāo) 電壓傳輸系數(shù)（檢波效率）電壓傳輸系數(shù)（檢波效率） cosk33drR為電流導(dǎo)通角為電流導(dǎo)通角包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波2121若輸入等幅波若輸入等幅波odcmUKUmdacmUKm U若輸入

10、調(diào)幅波若輸入調(diào)幅波 電壓傳輸系數(shù)（檢波效率）電壓傳輸系數(shù)（檢波效率） 2222電路參數(shù)和載頻電路參數(shù)和載頻對檢波效率的影響對檢波效率的影響（1 1）檢波效率）檢波效率 續(xù)續(xù)100 LcCR 10 LcCR 1 LcCR 一定一定R RL L下，下， 大大 高高 時，可達(dá)時，可達(dá)0.860.86。 過大，會引起檢波失真過大，會引起檢波失真. .因此，因此，LcCRd100 LcCR10010 LcCRLcCR 一定時，一定時，LdRKLcCR 2323 檢波管對檢波效率的影響：檢波管對檢波效率的影響： （1 1）檢波效率）檢波效率 續(xù)續(xù) 檢波管導(dǎo)通電阻檢波管導(dǎo)通電阻r rD D越小，越小，充電時

11、間越短，充電時間越短，電容電容C C上充的電壓高上充的電壓高, ,使輸出低頻信號幅度大使輸出低頻信號幅度大, ,檢波效率提高檢波效率提高. .2424 輸入信號幅度對檢波效率的影響：輸入信號幅度對檢波效率的影響：輸入信號幅度大輸入信號幅度大, ,檢波效率高檢波效率高（1 1）檢波效率）檢波效率 續(xù)續(xù)25252、性能指標(biāo)、性能指標(biāo)1imidmVRI1011cos()()2mDDIitdti dtI0dimIk VR22imimddiVRIkRR 等效輸入電阻等效輸入電阻 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波是平均電流，電阻是平均電流，電阻 上的平均電壓為上的平均電壓為 0Idimk VR2626（3 3）檢波失真）

12、檢波失真( (重點(diǎn)）重點(diǎn)）n對角線失真（惰性失真）對角線失真（惰性失真）n割底失真割底失真( (負(fù)峰切割失真負(fù)峰切割失真) )n頻率失真頻率失真n非線性失真非線性失真2、性能指標(biāo)、性能指標(biāo)（檢波效率、輸入阻抗、（檢波效率、輸入阻抗、檢波失真檢波失真）( (由檢波二極管伏安特性彎由檢波二極管伏安特性彎曲引起的，對大信號檢波曲引起的，對大信號檢波器影響不大）器影響不大）27273、失真、失真 惰性失真（對角線切割失真）惰性失真（對角線切割失真） 由于由于 過大，當(dāng)輸入高頻調(diào)幅信號的幅度下降時，電容過大，當(dāng)輸入高頻調(diào)幅信號的幅度下降時，電容兩端的電壓減小得很慢，即輸出兩端的電壓減小得很慢，即輸出 不

13、受不受 控制，而取決于控制，而取決于電容的放電速度，從而造成惰性失真。電容的放電速度，從而造成惰性失真。RC()Cviv 不產(chǎn)生惰性失真的條件：不產(chǎn)生惰性失真的條件：2max1aamRCm放 變化的速度應(yīng)比高頻電壓包變化的速度應(yīng)比高頻電壓包絡(luò)變化的速度快：絡(luò)變化的速度快：Cv包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波2828惰性失真惰性失真 續(xù)續(xù)max21aLamR Cmmax()211aLmCR 或或不失真條件：不失真條件：表明：表明： ，則包絡(luò)變化大；，則包絡(luò)變化大； 或或 R RL LC C大大，放電慢，都易產(chǎn)生對角線失真。，放電慢，都易產(chǎn)生對角線失真。am或大工程上可按下式計(jì)算工程上可按下式計(jì)算:max. 1

14、5LR C2929 檢波器輸出低頻信號耦合到下一級（低放）時，經(jīng)耦檢波器輸出低頻信號耦合到下一級（低放）時，經(jīng)耦合電容合電容 來隔直流分量。來隔直流分量。 上的直流電壓上的直流電壓 。電阻。電阻R 的分壓相當(dāng)于給的分壓相當(dāng)于給D加了一個大的反偏電壓加了一個大的反偏電壓 ，使得輸入調(diào)，使得輸入調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)半周可能小于幅波包絡(luò)的負(fù)半周可能小于 ，導(dǎo)致導(dǎo)致 D 在這段時間截止，在這段時間截止，造成輸出信號底部被切去，形成造成輸出信號底部被切去，形成“負(fù)峰切割失真負(fù)峰切割失真”。cCcCCimVVRVRV 負(fù)峰切割失真（底邊切割失真）負(fù)峰切割失真（底邊切割失真）包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波3030222/ /i

15、iiRrRRrRRr為直流負(fù)載電阻為直流負(fù)載電阻R對于音頻（對于音頻（ ）信號，）信號， 相當(dāng)短路，交流等效電阻：相當(dāng)短路，交流等效電阻： cC22iairRmRrR不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件：不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件：m22(1)iaRCimiiRRVmVVVRrRr 負(fù)峰切割失真本質(zhì)負(fù)峰切割失真本質(zhì)上是由于檢波器交、直流負(fù)載不等而上是由于檢波器交、直流負(fù)載不等而引起。將直流電阻引起。將直流電阻R分成兩部分分成兩部分再與下一級連接可減小交直流再與下一級連接可減小交直流負(fù)載的差別。負(fù)載的差別。包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波3131解調(diào)器在接收機(jī)中的位置解調(diào)器在接收機(jī)中的位置3232（3 3）頻率失真頻率失真由

16、由隔直耦合電容隔直耦合電容 C1 和濾波電容和濾波電容 C 引起引起的的.min11irCmax1LRCn為使頻率在為使頻率在 min時時,C1上壓上壓 降不大降不大, 不產(chǎn)生頻率失真不產(chǎn)生頻率失真: n為使頻率在為使頻率在 max時時, C斷開斷開, 不把低頻電流旁路掉不把低頻電流旁路掉:綜上綜上,一般一般,隔直耦合電容隔直耦合電容 C1 取幾個微法取幾個微法 ( F),濾波電容濾波電容 C 取取0.005 F0.02 F 。3333應(yīng)用例：應(yīng)用例：二極管峰值包絡(luò)檢波器，原電路正常工作二極管峰值包絡(luò)檢波器，原電路正常工作（1 1）若檢波電容）若檢波電容C C加倍，易產(chǎn)生（加倍，易產(chǎn)生（B B

17、），），（2 2）若電路參數(shù)保持正常工作時的值不變，加大）若電路參數(shù)保持正常工作時的值不變，加大輸入調(diào)幅波的調(diào)制度輸入調(diào)幅波的調(diào)制度m ma a時，易產(chǎn)生（時，易產(chǎn)生（C C）。）。 A A、底部切割失真（負(fù)峰切割失真）底部切割失真（負(fù)峰切割失真） B B、惰性失真（對角線切割失真）惰性失真（對角線切割失真） C C、惰性和底部切割失真惰性和底部切割失真 3434檢波電路參數(shù)的選取檢波電路參數(shù)的選取 檢波二極管檢波二極管D- 選點(diǎn)接觸型選點(diǎn)接觸型(2AP系列系列) 正向?qū)娮栊≌驅(qū)娮栊?反向電阻大反向電阻大. 直流負(fù)載電阻直流負(fù)載電阻RL- 5k10k 兼顧檢波效率、避免割底失真兼顧檢

18、波效率、避免割底失真 濾波電容濾波電容C-0.005 F0.02 F 兼顧檢波效率、避免對角線失真、頻率失真兼顧檢波效率、避免對角線失真、頻率失真 輸出隔直耦合電容輸出隔直耦合電容C1-5 F10 F 避免頻率失真避免頻率失真3535三、普通調(diào)幅波三、普通調(diào)幅波同步同步解調(diào)電路解調(diào)電路( (相干解調(diào)相干解調(diào)) )乘乘 法法 器器低通低通濾波濾波本地載波本地載波u ur r輸入信號輸入信號u ui i輸出調(diào)制信號輸出調(diào)制信號uo1.1.原理：原理：在接收端必須外加一個與載波在接收端必須外加一個與載波同頻同相同頻同相的信號。的信號。一般用一般用模擬相乘器模擬相乘器完成完成2. 2. 電路電路363

19、6應(yīng)用例：應(yīng)用例：下圖為同步檢波器原理框圖，下圖為同步檢波器原理框圖，本地載波，本地載波，其中其中 為常數(shù)，輸入信號為常數(shù)，輸入信號 （1 1）寫出輸出電壓）寫出輸出電壓u uo o(t)(t)的表達(dá)式，并說明的表達(dá)式，并說明u uo o(t)(t)是是否失真；否失真；（2 2）說明此原理框圖是否可以用來解調(diào)普通調(diào)幅波？）說明此原理框圖是否可以用來解調(diào)普通調(diào)幅波？)cos()(0tUtucrmr0ttUtucsmscoscos)(37376 6.2 .2 抑制載波調(diào)幅波抑制載波調(diào)幅波的的解調(diào)電路解調(diào)電路乘積型同步檢波電路乘積型同步檢波電路模擬乘法器模擬乘法器3838抑制載波調(diào)幅的抑制載波調(diào)幅的

20、解調(diào)解調(diào)電路電路DSB/SC-AM DSB/SC-AM 只能采用只能采用同步檢波（相干）同步檢波（相干）要求：接要求：接收端須提供與發(fā)端同頻同相的同步信號收端須提供與發(fā)端同頻同相的同步信號 本地載波信號本地載波信號問題：問題：同步信號與發(fā)端載波信號不同頻同相時，同步信號與發(fā)端載波信號不同頻同相時， 對解調(diào)會有什么影響？對解調(diào)會有什么影響？3939乘乘 法法 器器低通低通濾波濾波本地載波本地載波u ur r輸入信號輸入信號u ui iuotUucrmrcos1. 工作原理工作原理輸出調(diào)輸出調(diào)制信號制信號ttUucimicoscostUAUttUAUrmimcrmimcos212coscos21r

21、iouAutu)(所需的解調(diào)信號所需的解調(diào)信號高頻分量，低通高頻分量，低通濾波器濾除濾波器濾除4040)cos( tUucrmr本地載波（同步信號）：與發(fā)送端載波有頻差本地載波（同步信號）：與發(fā)送端載波有頻差相位差相位差 時時ttUucimicoscos輸入的已調(diào)波輸入的已調(diào)波)cos(cos cos)(tttUAUuAutuccrmimrio則輸出信號則輸出信號（濾波前）：濾波前）：產(chǎn)生解調(diào)失真產(chǎn)生解調(diào)失真2.分析：分析：同步信號與發(fā)端載波信號不同頻同相同步信號與發(fā)端載波信號不同頻同相時，對解調(diào)會有什么影響？時，對解調(diào)會有什么影響？41413. 電路形式電路形式乘積檢波器相乘電路乘積檢波器相乘電路（如：（如：二極管環(huán)形器、二極管環(huán)形器、模擬乘法器模擬乘法器）用于實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅產(chǎn)生的電路，也可用于解調(diào)，用于實(shí)現(xiàn)雙邊帶調(diào)幅產(chǎn)生的電路，也可用于解調(diào)，只是把輸入信號由只是把輸入信號由低頻信號低頻信號，改為改為已調(diào)幅已調(diào)幅雙邊帶雙邊帶信號信號。 單邊帶調(diào)幅波解調(diào)原理與雙邊帶的相同單邊帶調(diào)幅波解調(diào)原理與雙邊帶的相同-乘積型同步檢波乘積型同步檢波4242本章總結(jié)：本章總結(jié)：n理解：理解：調(diào)幅、解調(diào)的基本原理（調(diào)幅