《高频电子线路》阳昌汉版 第6章_调幅信号的解调解调

1、1从调幅波中不失真地还原出原从调幅波中不失真地还原出原调调制信号。制信号。一、检波电路的功能一、检波电路的功能第六章第六章 调幅信号的解调调幅信号的解调 从频谱上看，从频谱上看，检波也是一种信号频谱的线性搬移检波也是一种信号频谱的线性搬移过程，过程，是将调幅波的边频是将调幅波的边频或边带频谱搬移到原调制信号的频谱处。或边带频谱搬移到原调制信号的频谱处。6.1 检波概述检波概述iimc( )sinu tUto0uU2iimai( )1sinsinu tUmttoomsinuUt31、包络检波、包络检波 二、检波电路的分类二、检波电路的分类2、同步检波、同步检波 检波器的输出电压直接反映输入高频调

2、幅波包络变检波器的输出电压直接反映输入高频调幅波包络变化规律，化规律，只适合于普通调幅波的检波只适合于普通调幅波的检波。 在检波器的输入端加一个与本地载波信号在检波器的输入端加一个与本地载波信号同频同相同频同相的同步信号实现检波，的同步信号实现检波，主要用于主要用于DSB调幅波和调幅波和SSB调幅调幅波的检波波的检波。三、检波电路的组成三、检波电路的组成产生包含原调制信产生包含原调制信号的新频率成分号的新频率成分取出原调制信号取出原调制信号输入回路输入回路非线性器件非线性器件低通滤波器低通滤波器iuou4一、大信号检波的工作原理一、大信号检波的工作原理6.2 二极管大信号包络检波器二极管大信号

3、包络检波器（一）（一）电路组成电路组成 +- -uiDRC+- -uiRui+- -Crd由输入回路、二极管由输入回路、二极管D和和RC低通滤波器组成。低通滤波器组成。 RC低通滤波电路的作用：低通滤波电路的作用： （1 1）对低频调制信号对低频调制信号u来说来说，电容，电容C的容的容抗抗 ，电容，电容C相当于开路，电阻相当于开路，电阻R就作就作为检波器的负载，其为检波器的负载，其两端产生输出低频解调两端产生输出低频解调电压电压 。RC1（2 2）对高频载波信号对高频载波信号uc来说来说，电容，电容C的容抗的容抗 ，电容，电容C相当于相当于短路，起到对高频电流的旁路作用，即短路，起到对高频电流

4、的旁路作用，即滤除高频信号滤除高频信号。 RCc151. 输入为等幅波时输入为等幅波时设检波器未加输入电压时，电容C上没有储存电荷。输入等幅信号为Ui=UimCOS(Wct)（二）（二） 工作原理分析工作原理分析 6图图6-4 输入等幅波时输出电压、电流波形输入等幅波时输出电压、电流波形 （1 1） 当输入信号当输入信号ui为等幅波时，那么为等幅波时，那么载波正半周载波正半周时时二极管正向导通二极管正向导通，输入高频电压通过二极管对电容，输入高频电压通过二极管对电容C充电，充电时间常数为充电，充电时间常数为rdC。因为因为rdC较小，较小，充电很快，充电很快，电容上电压建立的很快电容上电压建立

5、的很快,输输出电压出电压uo很快增长很快增长 。 -充电过程充电过程id+-+- -uo+ uD - -DRC+- -ui7图图6-4 输入等幅波时输出电压、电流波形输入等幅波时输出电压、电流波形 作用在二极管作用在二极管D两端上的电压为两端上的电压为ui与与uo之差，即之差，即uD= ui- - uo。所以二极管的导通与否取决于所以二极管的导通与否取决于uD 。当当uD= ui- - uo0，二极管导通；，二极管导通；当当uD= ui- - uo1/wc、RrD的条件，此的条件，此时可认为时可认为UoUim 当输入信号当输入信号Ui的幅度增大或减小时，检波器的幅度增大或减小时，检波器输出电压

6、输出电压Uo也随之近似成比例地增大或减小。也随之近似成比例地增大或减小。102. 输入普通调幅信号（输入普通调幅信号（AM波）时波）时检波器工作过程检波器工作过程图图5.4.3 调幅波包络检波波形调幅波包络检波波形结论：输出电压输出电压uo(t)随着调幅波的包络而变化，随着调幅波的包络而变化，从而获得调制信号，完成了检波作用。从而获得调制信号，完成了检波作用。11例例6.1 P180 6-112二、大信号检波器的技术指标二、大信号检波器的技术指标（一）（一）电压传输系数电压传输系数Kd（检波效率）（检波效率）imamdUmUK输入已调波包络振幅输出低频交流电压振幅定义：定义：13tUucimi

7、cosoiDuuu若设输入信号若设输入信号ou输出信号为输出信号为,则加在二极管两端的电压则加在二极管两端的电压uDiDuoUim 如果以右图所示的折线表示二极管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的伏安特征曲线（注意在大信号输入情况下是允许的），则有：况下是允许的），则有：BZDdD-Uugi + uD-ui+- -CDR+- -uoUBZ当当tc时时cos-cosimBZimoUUUuD0i 则检波器的输出则检波器的输出)cos(cimBZodUutUg14另外，还可以证明导通角的表达式：另外，还可以证明导通角的表达式：P165-P166（课后（课后自学）自学）

8、Rgdtan3533115231tan3d3d33RrRg代入上式可得：代入上式可得：而当而当很小时，很小时，tan可展开成级数的形式可展开成级数的形式15ttmUucaimicoscos1?ou 当当D和和R确定后，确定后，即即为恒定值，与输入信号大小无关，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。表明输入信号亦即检波效率恒定，与输入信号的值无关。表明输入信号的振幅与输出信号之间为线性关系，故称为的振幅与输出信号之间为线性关系，故称为线性检波线性检波 。则输出信号为：则输出信号为：当输入信号为：当输入信号为：讨论：讨论：3d3d33RrRg?dK检波效率：16cos

9、dKR 当当1dK1dK，但，但理想值理想值 。50dRg9 . 0dK一般当一般当 ，讨论：讨论：3d3d33RrRg17（二）（二）等效输入电阻等效输入电阻Rid 包络检波器常作为超外差接收机包络检波器常作为超外差接收机中放末级的负载中放末级的负载，故其故其输入阻输入阻抗对前级的有载抗对前级的有载Q值及回路阻抗有直接影响值及回路阻抗有直接影响，这也是这也是包络检波器的包络检波器的主要缺点。主要缺点。 检波器的输入电阻检波器的输入电阻Rid是为研究检波器是为研究检波器对对其输入谐振回路影响的大小而定义的，其输入谐振回路影响的大小而定义的，因因而，而，Rid是对载波频率信号呈现的参量是对载波频

10、率信号呈现的参量。若若设输入信号为设输入信号为等幅载波信号等幅载波信号tUucimicos+- -uo中放末级中放末级RsDRCsCLsisRid+- -ui 忽略二极管导通电阻忽略二极管导通电阻rd上的损耗功率，由能量守恒的原则，上的损耗功率，由能量守恒的原则，检波检波器输入端口的高频功率器输入端口的高频功率 ， 全部转换为全部转换为输出端负载输出端负载电阻电阻R上消耗的功率上消耗的功率 。id2im2RURUK2im2d所以所以Rid=？181 1、惰性失真、惰性失真 RC 过大，放电太慢，使得过大，放电太慢，使得输入输入AM信号信号包络的变化率包络的变化率RC放电的速率。放电的速率。产生

11、惰性失真的原因：产生惰性失真的原因：会造成输出波形不随输入信号包络而变化，从而产生失真，会造成输出波形不随输入信号包络而变化，从而产生失真，这种失这种失真是由于电容放电惰性引起的，故称为惰性失真。真是由于电容放电惰性引起的，故称为惰性失真。 一般为了提高检波效率和滤波效果，总希望选取较大的一般为了提高检波效率和滤波效果，总希望选取较大的 R、C 值，但值，但如果如果R、C 取值过大，使取值过大，使R、C 的放电时间常数的放电时间常数所对应的放电速度小于输入信号（所对应的放电速度小于输入信号（AM）包络下降速度时，）包络下降速度时，=RC（三）（三）失真失真tui(t)与与uo(t)uo(t)u

12、i(t)t t5t t619可以证明：为为避免产生惰性失真，避免产生惰性失真，必须满足必须满足a2a1mmRC（参看（参看P170-171，课后，课后自行学习推导）自行学习推导）可见，可见，ma、越大，包络变化越快，要求越大，包络变化越快，要求RC的值就应该越小。的值就应该越小。minmax当当 ，不失真条件变为，不失真条件变为amax2a1mmRC避免产生惰性失真的条件：避免产生惰性失真的条件： 在任何时刻，电容在任何时刻，电容C上电压的变化率应大于或等于包络信号上电压的变化率应大于或等于包络信号的变化率，即的变化率，即tUtuddddimC20例例6.2 P180 6-3212 2、负峰切

13、割失真、负峰切割失真产生负峰切割失真的原因：产生负峰切割失真的原因：ttmUucaimicoscos1设+UAB - -+- -UR+u- -CRLRDCcui+- -ABimLABLRURRRuRRRU 由于由于UR对对检波检波二极管二极管D来说相当于一个反向偏置电压，来说相当于一个反向偏置电压，会影响二极管的工作状态。会影响二极管的工作状态。 22tmUcos1aim Uim(1-ma) Ui m URttmUucaimicoscos1 UR 在输入调幅波包络的负半周峰值附近电压可能会低于在输入调幅波包络的负半周峰值附近电压可能会低于UR , 二极管截止，检波输出信号不跟随输入调幅波包络的

14、变二极管截止，检波输出信号不跟随输入调幅波包络的变化而产生负峰切割失真。化而产生负峰切割失真。23避免产生负峰切割失真的条件：避免产生负峰切割失真的条件：输入调幅波的包络的最小值输入调幅波的包络的最小值Uim(1- -ma)必须大于或等于必须大于或等于UR即即imLaim)1 (URRRmU可得可得LLaL/ /RRRRmRRRR式中，式中，R=RL/R为检波器输出端的交流负载电阻，而为检波器输出端的交流负载电阻，而R为直为直流负载电阻。流负载电阻。 24例6.3 P180 6-2256.3 同步检波器同步检波器同步：同步： 在输入端外加一个与原载频信号在输入端外加一个与原载频信号同频同相同频

15、同相的的本地载频信号本地载频信号一、同步检波器的组成一、同步检波器的组成二、工作原理二、工作原理（一）输入为双边带调幅波（一）输入为双边带调幅波iimccoscosuUtt乘法器乘法器低通滤低通滤 波器波器uiu0 本地载波本地载波u输入已调波：输入已调波：本地载波：本地载波：00mccosuUt26i0im0mcccoscoscosKuuKU Uttt 则乘法器输出为则乘法器输出为：im0mim0mcim0mc11coscos(2)241 cos(2)4KU UtKU U tKU U t则经低通滤波器后的输出信号为：则经低通滤波器后的输出信号为： im0m1cos2uKU URt本地载波本地

16、载波DSB信号信号cc22 经过低通滤波器后被过滤经过低通滤波器后被过滤27im0mim0mc11coscos(2)22KU UtKU U t（二）输入为单边带调幅波（二）输入为单边带调幅波i0im0mcccoscosKuuKU U ttiimccosuU t输入已调波：输入已调波：本地载波：本地载波：00mccosuUt 则乘法器输出为则乘法器输出为：经过低通滤波器后被过滤经过低通滤波器后被过滤则经低通滤波器后的输出信号为：则经低通滤波器后的输出信号为： im0m1cos2uKU URt28 设本地载频信号与输入载频的不同步量为设本地载频信号与输入载频的不同步量为 , ,相位相位不同步量为不

17、同步量为 ，即，即00mccos ()uUti0im0mcccoscoscos()KuuKU Utttim0mim0mc1coscos()21 coscos(2)2KU UttKU Utt三、本地载频信号不同步的影响三、本地载频信号不同步的影响（一）输入为双边带调幅波（一）输入为双边带调幅波 乘法器输出为：乘法器输出为：则经低通滤波器后的输出信号为：则经低通滤波器后的输出信号为： im0m1coscos2uKU URtt29im0mim0m11coscos44KU URtKU URt 当当频率、相位不同步时频率、相位不同步时，检出的低频信号将，检出的低频信号将产生频率失产生频率失6真和相位失真。真和相位失真。i0im0mcccoscos()KuuKU U ttim0mim0mc1cos21 cos(2)2KU UtKU Ut（二）输入为单边带调幅波（二）输入为单边带调幅波 乘法器输出为：乘法器输出为：30注意：注意：(1)同步检波的关键是乘积项，即前面介绍