第14讲检波电路

第十四讲检波电路14.1调幅波解调方法14.2包络检波器14.3同步检波检波电路14.1调幅信号的解调

14.1.1调幅解调的方法振幅解调方法可分为包络检波和同步检波两大类。包络检波是指解调器输出电压与输入已调波的包络成正比的检波方法。由于AM信号的包络与调制信号成线性关系,因此包络检波只适用于AM波。检波电路图14-1包络检波的原理框图同步检波又可以分为乘积型和叠加型两类。它们都需要用恢复的载波信号ur进行解调。图14-2同步检波器检波电路图14-3乘积型同步解调器频谱搬移

14.2二极管峰值包络检波器

1．原理电路及工作原理二极管峰值包络检波器由输入回路、二极管VD和RC低通滤波器组成。在理想情况下,RC网络的阻抗Z应为检波电路图14—4二极管峰值包络检波器(a)原理电路(b)二极管导通(c)二极管截止充电放电图14-5加入等幅波时检波器的工作过程检波电路从线性时变的观点来看，二极管也工作在开关状态，受普通调幅波控制。g(t)t0检波电路用傅立叶级数展开，基频为ωc，同时还有直流分量及各奇次谐波。从这个过程可以得出下列几点:(1)检波过程就是信号源通过二极管给电容充电与电容对电阻R放电的交替重复过程。

(2)由于RC时间常数远大于输入电压载波周期,放电慢,使得二极管负极永远处于正的较高的电位(因为输出电压接近于高频正弦波的峰值,即Uo≈Um)。

(3)二极管电流iD包含平均分量(此种情况为直流分量)Iav及高频分量。检波电路检波电路图14-6输入为AM信号时检波器的输出波形图

2．性能分析

1)传输系数Kd

检波器传输系数Kd或称为检波系数、检波效率,是用来描述检波器对输入已调信号的解调能力或效率的一个物理量。其值恒小于1。若输入载波电压振幅为Um,输出直流电压为Uo,则Kd定义为检波电路

2)输入电阻Ri

检波器的输入阻抗包括输入电阻Ri及输入电容Ci。输入电阻是输入载波电压的振幅Um与检波器电流的基频分量振幅I1之比值,即

输入电阻是前级的负载,它直接并入输入回路,影响着回路的有效Q值及回路阻抗。检波电路图14-8检波器的输入阻抗

在传输过程中，能量守恒。检波器从输入信号源获得的高频能量中，有一部分消耗在二极管的正向导通电阻上，其余部分转换为有用的输出平均功率。由于二极管导通时间很短，消耗的功率可以忽略不计，当传输系数约为1时，有：检波电路

3．检波器的失真

1)惰性失真在二极管截止期间,电容C两端电压下降的速度取决于RC的时常数。图14-9惰性失真的波形

检波电路为了避免产生惰性失真,必须在任何一个高频周期内,使电容C通过R放电的速度大于或等于包络的下降速度,即

如果输入信号为单音调制的AM波,在t1时刻其包络的变化速度为检波电路uC=Um(1+mcosΩt)二极管停止导通的瞬间,电容两端电压uC近似为输入电压包络值,即uC=Um(1+mcosΩt)。从t1时刻开始通过R放电的速度为检波电路为避免产生惰性失真,必须保证A值最大时,仍有Amax≤1。故令dA／dt1=0,得检波电路

2)底部切削失真底部切削失真又称为负峰切削失真。这种失真是因检波器的交直流负载不同引起的。

检波电路图14-10底部切削失真

调幅波的最小幅度为UC(1-m),要避免底部切削失真,应满足

4．实际电路及元件选择根据上面诸问题的分析,检波器设计及元件参数选择的原则如下:

检波电路14.3同步检波1．乘积型输入为DSB信号,即us=UscosΩtcosωct,本地恢复载波ur=Urcos(ωrt+φ),这两个信号相乘检波电路由上式可以看出,当恢复载波与发射载波同频同相时,即ωr=ωc,φ=0,则

uo=UocosΩt

无失真地将调制信号恢复出来。若恢复载波与发射载频有一定的频差,即ωr=ωc+Δωc

uo=UocosΔωctcosΩt

引起振幅失真。若有一定的相差,则

uo=UocosφcosΩt检波电路

2.叠加型叠加型同步检波是将DSB或SSB信号插入恢复载波,使之成为或近似为AM信号,再利用包络检波器将调制信号恢复出来。对DSB信号而言,只要加入的恢复载波电压在数值上满足一定的关系,就可得到一个不失真的AM波。检波电路设单频调制的单边带信号(上边带)

us=Uscos(ωc+Ω)t

=UscosΩtcosωct-UssinΩtsinωct检波电路恢复载波

ur=Urcosωrt=Urcosωctus+ur=(UscosΩt+Ur)cosωct-UssinΩtsinωct