高频电子技术课件第6章_调幅信号解调

1、1第第6章章调幅信号的解调调幅信号的解调2 26.1 普通调幅波的解调电路普通调幅波的解调电路从调幅信号中检出调制信号从调幅信号中检出调制信号问题回顾问题回顾：1、解调器解调器在无线电接收系统中的在无线电接收系统中的位置？位置？2、解调前后信号波形的变化解调前后信号波形的变化？3 3检波器输入信号波形检波器输入信号波形检波器输出信号波形检波器输出信号波形4 46.1 普通调幅波的解调电路（重点）普通调幅波的解调电路（重点）从调幅信号中检出调制信号从调幅信号中检出调制信号调幅信号的解调（又名调幅信号的解调（又名检波检波）：非相干解调非相干解调大信号大信号峰值包络检波峰值包络检波（重点）（重点）小

2、信号小信号平方律检波平方律检波相干解调相干解调同步解调同步解调相干解调相干解调就是要在本地恢复出同频同相的载波就是要在本地恢复出同频同相的载波 5 56.1 普通调幅波的解调电路普通调幅波的解调电路从调幅信号中检出调制信号从调幅信号中检出调制信号问题问题：1 1、非相干解调检波器的主要技术指标（质量要非相干解调检波器的主要技术指标（质量要求）有哪些？求）有哪些？2.2.非相干解调检波器电路的组成框图？非相干解调检波器电路的组成框图？6 6 a. a. 检波效率（也称电压传输系数）检波效率（也称电压传输系数）odcmUKU1. 1. 非相干解调检波器的主要技术指标（质量要求）非相干解调检波器的主

3、要技术指标（质量要求）若检波器输入等幅波，则若检波器输入等幅波，则dK7 7 a. a. 检波效率（也称电压传输系数）检波效率（也称电压传输系数） 续续mdacmUKm U若检波器输入调幅波若检波器输入调幅波dK小于小于1。设计电路时，尽量使它接近。设计电路时，尽量使它接近1。8 8b b 检波失真检波失真 输出电压与输入调幅波输出电压与输入调幅波包络包络的相似程度的相似程度c c 输入阻抗输入阻抗 检波器输入端的等效阻抗（对载波频率）检波器输入端的等效阻抗（对载波频率）（尽量大，减小对前一级的影响）（尽量大，减小对前一级的影响）（尽量小）（尽量小）9 9 若想使检波电路获得好的性能，在设计电

4、路若想使检波电路获得好的性能，在设计电路时，应主要从哪些方面入手？时，应主要从哪些方面入手？问题：问题：10102.2.非相干解调检波器电路的组成框图非相干解调检波器电路的组成框图高频高频输入输入非线性非线性器器 件件低通低通滤波滤波为什么检波电路必须由为什么检波电路必须由非线性器件非线性器件才能实现？才能实现？问题：问题：11 11调幅信号的解调调幅信号的解调：非相干解调非相干解调大信号峰值包络检波大信号峰值包络检波小信号平方律检波小信号平方律检波1. 电路电路3. 性能指标（检波效率、输入阻抗）性能指标（检波效率、输入阻抗）2. 工作原理工作原理（输入调幅波的幅度（输入调幅波的幅度在几十在

5、几十mV, 或更小）或更小）1212高频高频输入输入非线性非线性器器 件件低通低通滤波滤波一、小信号平方律检波一、小信号平方律检波1.1.电路电路1313EttmUEuucacmAMcos)cos(12012( )()()()nnif uaa uEa uEa uE.2cos41cos)2/1 (2222222220tmUatmUaUmaaacmacmcma故又称故又称平方律检波平方律检波二次谐波失真系数：二次谐波失真系数：44122222aacmacmmmUamUa2.2.工作原理（幂级数分析法）工作原理（幂级数分析法）1414（检波效率、输入阻抗）（检波效率、输入阻抗）（1 1）检波效率：）

6、检波效率：mdacmUKm U222222macmcmacmacmiRa m URa R Um Um U由于由于a a2 2、U Ucm m 较低，所以检波效率低。较低，所以检波效率低。3. 性能指标性能指标1515（2 2）输入电阻：）输入电阻： 对载波频率，因二极管对载波频率，因二极管D始终处于导通，始终处于导通，输入输入电阻等于二极管的交流阻抗电阻等于二极管的交流阻抗r rD D。输入电阻小输入电阻小综上，小信号平方律检波器的检波质量低。综上，小信号平方律检波器的检波质量低。（检波效率、输入阻抗）（检波效率、输入阻抗）3. 性能指标性能指标16161. 电路与工作原理电路与工作原理2.

7、性能指标（检波效率、输入阻抗、性能指标（检波效率、输入阻抗、 检波失真（重点）检波失真（重点）调幅信号的解调调幅信号的解调：非相干解调非相干解调大信号峰值包络检波（重点）大信号峰值包络检波（重点）小信号平方律检波小信号平方律检波（输入调幅波的幅度在（输入调幅波的幅度在500mV以上）以上）17171. 1. 电路与工作原理电路与工作原理ui(t)uo(t) u i(t)与与uo(t)tUDCu(t)tuo(t)检波器的输出电压：检波器的输出电压：u uo o( (t t)=)=u u( (t t)+)+U UDCDC二、大信号峰值包络检波二、大信号峰值包络检波18182 2）输出电压输出电压u

8、 u0的成分的成分低频成分低频成分u有用有用,输出；输出；高频成分高频成分无用无用,旁路电容滤除；旁路电容滤除；直流成分直流成分无用无用,隔直电容滤除。隔直电容滤除。 1 1）输出电压输出电压u uo o的大小与输入电的大小与输入电压压u ui i的峰值的峰值( (包络包络) )接近相等，接近相等，故称为故称为峰值包络检波峰值包络检波。注注：1919二极管大信号包络检波器二极管大信号包络检波器包络检波包络检波工作原理工作原理0(1cos)cosiimavVmtt(500)imVmV 当当 时，二极管导通，充时，二极管导通，充电时间常数电时间常数 很小，充电很很小，充电很快，快， 很快与很快与

9、相等。相等。 0ivdr C充Cviv 到最大值后开始下降，到最大值后开始下降， 将将小于小于 ，二极管截止，电容经电阻，二极管截止，电容经电阻 放电，放电时间常数放电，放电时间常数 很很大，放电慢。大，放电慢。iv RC放ivCvR 只有当只有当 时，二极管才导通，才会对电容充电。时，二极管才导通，才会对电容充电。 0iCvv2020WdaimVk =m V输出音频电压振幅输入调幅波包络振幅2、性能指标、性能指标 电压传输系数（检波效率）电压传输系数（检波效率） cosk33drR为电流导通角为电流导通角包络检波包络检波2121若输入等幅波若输入等幅波odcmUKUmdacmUKm U若输入

10、调幅波若输入调幅波 电压传输系数（检波效率）电压传输系数（检波效率） 2222电路参数和载频电路参数和载频对检波效率的影响对检波效率的影响（1 1）检波效率）检波效率 续续100 LcCR 10 LcCR 1 LcCR 一定一定R RL L下，下， 大大 高高 时，可达时，可达0.860.86。 过大，会引起检波失真过大，会引起检波失真. .因此，因此，LcCRd100 LcCR10010 LcCRLcCR 一定时，一定时，LdRKLcCR 2323 检波管对检波效率的影响：检波管对检波效率的影响： （1 1）检波效率）检波效率 续续 检波管导通电阻检波管导通电阻r rD D越小，越小，充电时

11、间越短，充电时间越短，电容电容C C上充的电压高上充的电压高, ,使输出低频信号幅度大使输出低频信号幅度大, ,检波效率提高检波效率提高. .2424 输入信号幅度对检波效率的影响：输入信号幅度对检波效率的影响：输入信号幅度大输入信号幅度大, ,检波效率高检波效率高（1 1）检波效率）检波效率 续续25252、性能指标、性能指标1imidmVRI1011cos()()2mDDIitdti dtI0dimIk VR22imimddiVRIkRR 等效输入电阻等效输入电阻 包络检波包络检波是平均电流，电阻是平均电流，电阻 上的平均电压为上的平均电压为 0Idimk VR2626（3 3）检波失真）

12、检波失真( (重点）重点）n对角线失真（惰性失真）对角线失真（惰性失真）n割底失真割底失真( (负峰切割失真负峰切割失真) )n频率失真频率失真n非线性失真非线性失真2、性能指标、性能指标（检波效率、输入阻抗、（检波效率、输入阻抗、检波失真检波失真）( (由检波二极管伏安特性弯由检波二极管伏安特性弯曲引起的，对大信号检波曲引起的，对大信号检波器影响不大）器影响不大）27273、失真、失真 惰性失真（对角线切割失真）惰性失真（对角线切割失真） 由于由于 过大，当输入高频调幅信号的幅度下降时，电容过大，当输入高频调幅信号的幅度下降时，电容两端的电压减小得很慢，即输出两端的电压减小得很慢，即输出 不

13、受不受 控制，而取决于控制，而取决于电容的放电速度，从而造成惰性失真。电容的放电速度，从而造成惰性失真。RC()Cviv 不产生惰性失真的条件：不产生惰性失真的条件：2max1aamRCm放 变化的速度应比高频电压包变化的速度应比高频电压包络变化的速度快：络变化的速度快：Cv包络检波包络检波2828惰性失真惰性失真 续续max21aLamR Cmmax()211aLmCR 或或不失真条件：不失真条件：表明：表明： ，则包络变化大；，则包络变化大； 或或 R RL LC C大大，放电慢，都易产生对角线失真。，放电慢，都易产生对角线失真。am或大工程上可按下式计算工程上可按下式计算:max. 1

14、5LR C2929 检波器输出低频信号耦合到下一级（低放）时，经耦检波器输出低频信号耦合到下一级（低放）时，经耦合电容合电容 来隔直流分量。来隔直流分量。 上的直流电压上的直流电压 。电阻。电阻R 的分压相当于给的分压相当于给D加了一个大的反偏电压加了一个大的反偏电压 ，使得输入调，使得输入调幅波包络的负半周可能小于幅波包络的负半周可能小于 ，导致导致 D 在这段时间截止，在这段时间截止，造成输出信号底部被切去，形成造成输出信号底部被切去，形成“负峰切割失真负峰切割失真”。cCcCCimVVRVRV 负峰切割失真（底边切割失真）负峰切割失真（底边切割失真）包络检波包络检波3030222/ /i

15、iiRrRRrRRr为直流负载电阻为直流负载电阻R对于音频（对于音频（ ）信号，）信号， 相当短路，交流等效电阻：相当短路，交流等效电阻： cC22iairRmRrR不产生负峰切割失真的条件：不产生负峰切割失真的条件：m22(1)iaRCimiiRRVmVVVRrRr 负峰切割失真本质负峰切割失真本质上是由于检波器交、直流负载不等而上是由于检波器交、直流负载不等而引起。将直流电阻引起。将直流电阻R分成两部分分成两部分再与下一级连接可减小交直流再与下一级连接可减小交直流负载的差别。负载的差别。包络检波包络检波3131解调器在接收机中的位置解调器在接收机中的位置3232（3 3）频率失真频率失真由

16、由隔直耦合电容隔直耦合电容 C1 和滤波电容和滤波电容 C 引起引起的的.min11irCmax1LRCn为使频率在为使频率在 min时时,C1上压上压 降不大降不大, 不产生频率失真不产生频率失真: n为使频率在为使频率在 max时时, C断开断开, 不把低频电流旁路掉不把低频电流旁路掉:综上综上,一般一般,隔直耦合电容隔直耦合电容 C1 取几个微法取几个微法 ( F),滤波电容滤波电容 C 取取0.005 F0.02 F 。3333应用例：应用例：二极管峰值包络检波器，原电路正常工作二极管峰值包络检波器，原电路正常工作（1 1）若检波电容）若检波电容C C加倍，易产生（加倍，易产生（B B

17、），），（2 2）若电路参数保持正常工作时的值不变，加大）若电路参数保持正常工作时的值不变，加大输入调幅波的调制度输入调幅波的调制度m ma a时，易产生（时，易产生（C C）。）。 A A、底部切割失真（负峰切割失真）底部切割失真（负峰切割失真） B B、惰性失真（对角线切割失真）惰性失真（对角线切割失真） C C、惰性和底部切割失真惰性和底部切割失真 3434检波电路参数的选取检波电路参数的选取 检波二极管检波二极管D- 选点接触型选点接触型(2AP系列系列) 正向导通电阻小正向导通电阻小,反向电阻大反向电阻大. 直流负载电阻直流负载电阻RL- 5k10k 兼顾检波效率、避免割底失真兼顾检

18、波效率、避免割底失真 滤波电容滤波电容C-0.005 F0.02 F 兼顾检波效率、避免对角线失真、频率失真兼顾检波效率、避免对角线失真、频率失真 输出隔直耦合电容输出隔直耦合电容C1-5 F10 F 避免频率失真避免频率失真3535三、普通调幅波三、普通调幅波同步同步解调电路解调电路( (相干解调相干解调) )乘乘 法法 器器低通低通滤波滤波本地载波本地载波u ur r输入信号输入信号u ui i输出调制信号输出调制信号uo1.1.原理：原理：在接收端必须外加一个与载波在接收端必须外加一个与载波同频同相同频同相的信号。的信号。一般用一般用模拟相乘器模拟相乘器完成完成2. 2. 电路电路363

19、6应用例：应用例：下图为同步检波器原理框图，下图为同步检波器原理框图，本地载波，本地载波，其中其中 为常数，输入信号为常数，输入信号 （1 1）写出输出电压）写出输出电压u uo o(t)(t)的表达式，并说明的表达式，并说明u uo o(t)(t)是是否失真；否失真；（2 2）说明此原理框图是否可以用来解调普通调幅波？）说明此原理框图是否可以用来解调普通调幅波？)cos()(0tUtucrmr0ttUtucsmscoscos)(37376 6.2 .2 抑制载波调幅波抑制载波调幅波的的解调电路解调电路乘积型同步检波电路乘积型同步检波电路模拟乘法器模拟乘法器3838抑制载波调幅的抑制载波调幅的

20、解调解调电路电路DSB/SC-AM DSB/SC-AM 只能采用只能采用同步检波（相干）同步检波（相干）要求：接要求：接收端须提供与发端同频同相的同步信号收端须提供与发端同频同相的同步信号 本地载波信号本地载波信号问题：问题：同步信号与发端载波信号不同频同相时，同步信号与发端载波信号不同频同相时， 对解调会有什么影响？对解调会有什么影响？3939乘乘 法法 器器低通低通滤波滤波本地载波本地载波u ur r输入信号输入信号u ui iuotUucrmrcos1. 工作原理工作原理输出调输出调制信号制信号ttUucimicoscostUAUttUAUrmimcrmimcos212coscos21r

21、iouAutu)(所需的解调信号所需的解调信号高频分量，低通高频分量，低通滤波器滤除滤波器滤除4040)cos( tUucrmr本地载波（同步信号）：与发送端载波有频差本地载波（同步信号）：与发送端载波有频差相位差相位差 时时ttUucimicoscos输入的已调波输入的已调波)cos(cos cos)(tttUAUuAutuccrmimrio则输出信号则输出信号（滤波前）：滤波前）：产生解调失真产生解调失真2.分析：分析：同步信号与发端载波信号不同频同相同步信号与发端载波信号不同频同相时，对解调会有什么影响？时，对解调会有什么影响？41413. 电路形式电路形式乘积检波器相乘电路乘积检波器相乘电路（如：（如：二极管环形器、二极管环形器、模拟乘法器模拟乘法器）用于实现双边带调幅产生的电路，也可用于解调，用于实现双边带调幅产生的电路，也可用于解调，只是把输入信号由只是把输入信号由低频信号低频信号，改为改为已调幅已调幅双边带双边带信号信号。 单边带调幅波解调原理与双边带的相同单边带调幅波解调原理与双边带的相同-乘积型同步检波乘积型同步检波4242本章总结：本章总结：n理解：理解：调幅、解调的基本原理（调幅