第九章调制解调电路6-4(包络检波)

1、9.4 调幅波的调幅波的包络检波包络检波电路电路非相干非相干解调电路解调电路不需要不需要同步参考信号同步参考信号适用适用包络包络反映了反映了调制信号变化调制信号变化的普通调幅波的普通调幅波AM 介绍包络检波器的组成电路、工作原理、性能指标介绍包络检波器的组成电路、工作原理、性能指标 用包络检波器构成的另一种相干解调电路用包络检波器构成的另一种相干解调电路叠加型同步检波叠加型同步检波 本节内容：本节内容：9.4.1 包络检波电路包络检波电路1. 电路组成电路组成两大部分两大部分非线性非线性器件器件低通低通滤波器滤波器设输入的调幅波（设输入的调幅波（AM信号信号）为：）为：ttmVtvcacmic

2、os)cos1 ()(载频载频 、调制频率、调制频率 、调制系数、调制系数cam低通滤波器低通滤波器RC的的取值原则取值原则是：是：时间常数时间常数cRC1max1RCc对对高频载波高频载波近似近似短路短路 让让低频调制低频调制信号信号通过通过 maxDR（2）输入为大信号（）输入为大信号（峰值峰值包络检波包络检波）大信号大信号作用下二极管作用下二极管非线性描述非线性描述二段折线二段折线二极管视为二极管视为开关开关导通、截止导通、截止000DDDDDvvvgi 1DDRg（ 是二极管导通电阻）是二极管导通电阻）峰值峰值包络检波包络检波原理原理设输入为等幅载波（包络为常数）设输入为等幅载波（包络

3、为常数）( )cosicmcv tVtciAViDvtvvtvv)()(二极管两端电压二极管两端电压工作过程工作过程： 初始初始 t=0t=0， 0 0，cvCRD充( )0iv t 当当 时，二极管导通时，二极管导通充电充电很小很小，充得快充得快当当 时，二极管截止时，二极管截止AVivtv)(放电放电RC放很大很大，放得慢放得慢AVv结果：结果： 保持在输入信号的峰值上保持在输入信号的峰值上 AVAVcmvVV 输入输入等幅波等幅波峰值峰值包络检波包络检波电路工作过程的特点：电路工作过程的特点： 在在高频高频信号的信号的每一周每一周 电容器电容器C充、放电一次充、放电一次 当输入为当输入为

4、AM信号信号( )(1cos)cosicmacv tVmttAVAVAVvVv检波检波输出两部分输出两部分AVV输出输出平均值平均值，AVcmVVAVv输出输出交流交流，反映，反映输入的包络输入的包络( )(1cos)AVcmavtVmtAVcvv , ,充电快、充电快、放电慢放电慢； 当充放电荷达动态平衡时，当充放电荷达动态平衡时， 输入信号输入信号峰值峰值 充放达到达到 二极管二极管只在输入信号峰值尖顶上有只在输入信号峰值尖顶上有短暂的导通短暂的导通， 大部分时间截止大部分时间截止。二极管电流呈二极管电流呈重复频率重复频率为为 的的尖顶脉冲尖顶脉冲 c注意：注意：二极管电流二极管电流不是半

5、波开关不是半波开关原因原因：输出电压：输出电压 的的反馈反馈AVv3. 包络检波器性能指标包络检波器性能指标1 1）检波效率）检波效率2）检波失真检波失真检波器作为检波器作为频率变换电路频率变换电路，衡量它的衡量它的变换效果变换效果3）输入阻抗输入阻抗 检波器作为检波器作为前级前级中频放大器的中频放大器的负载负载， 衡量其衡量其影响影响 （1 1）检波效率检波效率检波器输出电压检波器输出电压输入电压幅度输入电压幅度dk 检波效率检波效率是由电路参数决定的是由电路参数决定的常数，常数，不随不随 输入信号的幅度而变化，输入信号的幅度而变化，线性不失真检波线性不失真检波 当当输入是输入是等幅等幅载波

6、载波：则检波器的输出为则检波器的输出为直流直流 ( )cosicmcv tVtAVVcmAVdVvkdkcos证明略证明略（ 为二极管导通角为二极管导通角）理解理解 检波效率高检波效率高 1 1，二极管导通角二极管导通角 很小很小当输入是单当输入是单音调幅波音调幅波时：时：ttmVtvcacmicos)cos1 ()(检波器输出：检波器输出：tVvvAVAVAVcosdkcmaAVdVmVk动态动态检波效率检波效率输入信号输入信号包络幅度包络幅度 输出的输出的交流幅度交流幅度ddkk一般有一般有cos1（2）输入阻抗输入阻抗并接在中频回路两端并接在中频回路两端影响影响回路回路Q值，值，影响影响

7、选择性选择性，输入阻抗越大越好。，输入阻抗越大越好。检波器输入阻抗的检波器输入阻抗的定义定义：mimiIVR1输入输入信号信号幅度幅度电流中电流中信号分量信号分量幅度幅度 体现了对体现了对前级中频回路前级中频回路的影响的影响c输入阻抗对信号输入阻抗对信号基波基波 而言而言输入阻抗输入阻抗 的的大小大小用能量守恒原理求证用能量守恒原理求证iR设输入设输入信号信号为：为：( )cosicmcv tVt则输入则输入功率功率为：为：icmiRVP221检波器检波器输出电压为直流输出电压为直流AVAVdcmcmvVk VV负载负载所得所得功率功率为：为：RVRVPcmAVo22二极管二极管在载波一周内在

8、载波一周内导通时间极短导通时间极短，电流很小，吸收，电流很小，吸收功率极小功率极小ioPP RVRVcmicm2221则：则：2RRi结论：峰值包络检波器的结论：峰值包络检波器的输入阻抗输入阻抗等于等于负载电阻的一半负载电阻的一半iR（3）二极管包络检波器的失真）二极管包络检波器的失真 惰性失真惰性失真电路电路元件参数元件参数选得选得不恰当不恰当，将会出现失真，将会出现失真现象：现象：在在包络下降包络下降部分，部分，电容器放电电容器放电速度跟不上包络下降速度跟不上包络下降不失真不失真失真失真惰性失真惰性失真包络下降速度与什么有关？包络下降速度与什么有关？与调制信号频率与调制信号频率与调制度与调

9、制度am为避免惰性失真为避免惰性失真对电路元件对电路元件的的要求要求11)()(ttimttcdttdVdttdv为信号为信号包络下降区间包络下降区间的某一时刻的某一时刻 1t得得不失真条件不失真条件：aammRC21 、 越大越大，不产生惰性失真要求的，不产生惰性失真要求的时间常数就越小时间常数就越小。am结论：结论：am当多音频调制时，当多音频调制时， 和和 均均取最大值取最大值检波器后接检波器后接隔直流电容隔直流电容送入低频放大器送入低频放大器设输入为设输入为AM信号：信号：( )(1cos)cosicmacv tVmttAVAVAVvVv检波检波输出两部分输出两部分AVi画出电路中画出

10、电路中各点的波形？各点的波形？检波器的检波器的直流直流负载负载交流交流负载负载不同不同可能导致可能导致负峰切割失真负峰切割失真改进方法改进方法实用实用AM 包络检波电路包络检波电路分析工作原理分析工作原理交流交流直流直流AVVAVv注意注意各点波形各点波形AM调幅波调幅波交流交流AVv直流直流AVV包络检波器包络检波器小结：小结：2.2. 正确选择检波器正确选择检波器各元器件参数各元器件参数： 二极管的导通电压尽可能小，二极管的导通电压尽可能小， 为提高检波效率和对高频的滤波能力为提高检波效率和对高频的滤波能力RC时间常数时间常数尽可能大尽可能大 为防止惰性失真和保证调制信号带宽为防止惰性失真

11、和保证调制信号带宽RC时间常数时间常数不能太大不能太大3.3.检波器输出电压包括检波器输出电压包括两部份两部份反映输入信号载波幅度的反映输入信号载波幅度的直流分量直流分量可用于可用于自动增益控制自动增益控制反映调制信号的反映调制信号的交流分量交流分量送入低频放大器放大送入低频放大器放大 1. 是一种是一种线性不失真检波线性不失真检波电路，其主要电路，其主要指标指标是：是： 电压传输系数、输入阻抗电压传输系数、输入阻抗9.4.2 同步检波同步检波调幅波的调幅波的相干解调相干解调又称为又称为同步检波同步检波用途：用途：解调抑制载波的解调抑制载波的双边带双边带和和单边带单边带信号，信号，难点难点：需

12、要一个与输入调幅波载波：需要一个与输入调幅波载波同频同相同频同相的同步信号的同步信号 电路构成电路构成方框图方框图乘积型乘积型同步检波同步检波叠加型叠加型同步检波同步检波ttVvcmDSBcoscostVtvrrmrcos)(tVtvrrmrcos)(ccc两信号两信号叠加叠加：叠加型叠加型同步检波器工作原理同步检波器工作原理电原理图电原理图tVtvcsmSSB)cos()(输入输入单边带单边带信号信号同步同步信号信号tVtvcrmrcos)(smrmVV（要求要求 ）两信号两信号叠加特征叠加特征： 合成信号的合成信号的幅度幅度 以角频率以角频率 变化变化 （但包络不对称）（但包络不对称） 合成信号的合成信号的相位相位 以角频率以角频率 变化变化 引起频率变化引起频率变化结果结果包络检波器包络检波器输出包络输出包络包络检波器对包络检波器对频率频率变化不响应变化不响应结论：结论： 叠加型同步检波可实现对单边带、抑制载频的双边带叠加型同步检波可实现对单边带、抑制载频的双边带 信号的解调信号的解调 解调信号有失真，为减小失真，要求解调信号有失真，为减小失真，要求smrmVV采用平衡