通信电子电路第五章课件.ppt

1、通信电子电路第五章文档通信电子电路第五章文档ppt（2 2）检波器的质量要求）检波器的质量要求n 检波效率检波效率 若输入等幅波若输入等幅波 若输入调幅波若输入调幅波cmodUU cmamdUmU n检波失真检波失真 输出电压与输入调幅波包络的相似程度输出电压与输入调幅波包络的相似程度n输入阻抗输入阻抗 检波器输入端的等效阻抗检波器输入端的等效阻抗小信号平方律检波小信号平方律检波输入信号振幅在几毫伏至几十毫伏范围内的检波输入信号振幅在几毫伏至几十毫伏范围内的检波利用二极管的非利用二极管的非线性特点线性特点1.1.电路电路2.2.原理原理QcacmQAMVttmUVuucos)cos1(二极管特

2、性曲线在二极管特性曲线在Q 点的幂级数展开式为点的幂级数展开式为Q设输入的是单频正弦调制的调幅波，即设输入的是单频正弦调制的调幅波，即ttmUtucacmAMcos)cos1()(二极管的输入电压为二极管的输入电压为2210)()(AMQAMQuVauVaai将式（将式（5-605-60）代入式（）代入式（5-615-61），只取前两项，得），只取前两项，得.2cos41cos)2/1(2222222220tmUatmUaUmaaiacmacmcmatmUaiamcos22ttmUattmUaaicacmcacm222210cos)cos1(cos)cos1(它正是所需要的解调信号。由于它的幅

3、值与输入它正是所需要的解调信号。由于它的幅值与输入信号幅值的平方成正比，故称平方律检波。信号幅值的平方成正比，故称平方律检波。（5-625-62）式中式中 n 另外，频率为另外，频率为 的成分最值得注意。的成分最值得注意。2把二次谐波与基波之比称为二次谐波失真系数，把二次谐波与基波之比称为二次谐波失真系数，用用 表示，即表示，即44122222acmacmamUmaUam可见，调制系数可见，调制系数 ma越大，失真越严重。一般情况下越大，失真越严重。一般情况下%30am%5.7 3.3.检波效率检波效率4.4.输入电阻输入电阻 因二极管因二极管D 始终处于导通，始终处于导通，输入电阻输入电阻等

4、于等于D 的交流阻抗的交流阻抗 rD26()()inDQRrImAtUtRUmaRimcmacoscos2222式中，式中，222RUmaUcmam检波效率为检波效率为cmcmacmacmamdURaUmRUmaUmU22222 二、大信号检波（峰值包络检波二、大信号检波（峰值包络检波）1.1.工作原理工作原理1 1）大信号检波过程是利）大信号检波过程是利用二极管的用二极管的单向导电特单向导电特性性和和检波负载检波负载RCRC的充放的充放电过程电过程。特点：快充慢放特点：快充慢放 rD二极管电阻二极管电阻 RL负载电阻负载电阻 放电时间常数大于充电时间常数，放电时间常数大于充电时间常数，输出电

5、压跟谁输入电压包络变化输出电压跟谁输入电压包络变化uo(t)的成分的成分 音频成分音频成分有用输出；高有用输出；高频频滤去滤去 直流成分直流成分隔直流电容滤去隔直流电容滤去ui(t)uo(t)(导通导通)C 充电充电,充电时间常数充电时间常数充充=rDC (小小)，充电快。充电快。ui(t)uo(t)（截止）（截止）C 放电，放电，放电时间常数放电时间常数放放=RLC （大），放电慢。（大），放电慢。快充慢放快充慢放，保证，保证uo(t)接近接近ui(t)的包络。的包络。注注：输出输出电压电压uo(t)(t)的大小与输入电压的峰值的大小与输入电压的峰值 接近相等，故称为峰值包络检波。接近相等，

6、故称为峰值包络检波。2 2）uo(t)的成分的成分 音频成分音频成分有用输出；高频有用输出；高频滤去滤去 直流成分直流成分隔直流电容滤去，可用于隔直流电容滤去，可用于AGC（自动增益控制电路）。当输入信号很大时，设法（自动增益控制电路）。当输入信号很大时，设法把管子发射结偏压降低一些。把管子发射结偏压降低一些。2.2.检波效率（检波效率（)dcmamcmamdUmUUmU)()(度调幅波包络线变化的幅检出的音频电压幅度cmcmdUUUU00)()(检波电压的幅值整出的直流电压当检波器输入为高频等幅波时，输出平均电压，则当检波器输入为高频等幅波时，输出平均电压，则定义为定义为1)1)定义定义若检

7、波器输入调幅波电压包络的幅度为若检波器输入调幅波电压包络的幅度为 ，输出低频电压的振幅为输出低频电压的振幅为 ，则，则 定义为定义为cmaUmmUddd1d二、大信号检波（峰值包络检波）放电时间常数大于充电时间常数，输出电压跟谁输入电压包络变化多了一个高频滤波环节R2、C3。放电时间常数大于充电时间常数，输出电压跟谁输入电压包络变化音频成分有用输出；直流成分隔直流电容滤去，可用于AGC输入电阻:对于高频输入信号源来说，检波器相当于一个负载，此负载就是检波器的等效输入电阻 Rin，它等于输入高频电压振幅与检波电流中基波（指载频 ）电流振幅 I1m 之比，即：频谱的再搬移它的作用是滤去前节滤波后剩

8、余的高频成分。一般在接收机里检波器输出耦合到下级的电容很大（C1很大510uf），对检波器输出的直流而言，上充有一个直流电压6 抑制载波调幅波的产生和解调电路另外，频率为 的成分最值得注意。它的作用是滤去前节滤波后剩余的高频成分。3)滤波电容C2和C32)电路参数（C RL，RL，r D）对检波效率的影响（1 1）一定）一定RL下，下，C RL大大,放大变慢放大变慢 高高当当C RL=100时，可达时，可达0.86，而而 C RL过大，会引起过大，会引起检波失真。检波失真。高高dd 2)2)电路参数电路参数（C RL，RL，r D）对检波效率对检波效率的影响的影响 4 4）信号强度对）信号强度

9、对 的影响的影响信号强度越大，信号强度越大，大大 越高越高 3 3）检波管的影响）检波管的影响 r D小，充电快，小，充电快，高高ddd)(tui（1 1）一定）一定RL下，下，C RL大大,放大变慢放大变慢 高高 (2)(2)检波管的影响检波管的影响 r D小，充电快，小，充电快，高高 (3)(3)信号强度对信号强度对 的影响的影响 信号强度越大，信号强度越大，ui(t)大大 越高越高dd 2)2)电路参数电路参数（C RL，RL，r D）对检波效率对检波效率的影响的影响 ddd1d包络检波效率：包络检波效率：输入电阻输入电阻:对于高频输入信号源来说，检波对于高频输入信号源来说，检波器相当于

10、一个负载，此负载就是检波器的等效输器相当于一个负载，此负载就是检波器的等效输入电阻入电阻 Rin，它等于输入高频电压振幅与检波电，它等于输入高频电压振幅与检波电流中基波（指载频流中基波（指载频 ）电流振幅）电流振幅 I1m 之比，即之比，即：一般经验可取一般经验可取 Rin=23kdLmcminRIUR21 3.3.输入电阻输入电阻（Rin）c4.4.检波失真检波失真 1)1)对角线失真（惰性失真、放电失真）对角线失真（惰性失真、放电失真）失真原因：放电太慢，包络线下降快失真原因：放电太慢，包络线下降快,以致跟以致跟不上调幅波包络的变化。不上调幅波包络的变化。不失真条件：不失真条件：AAttm

11、ttcdttdudttdu )()(电容放电的速度电容放电的速度包络线下降速度包络线下降速度要防止对角线失真现象，应使包络线下降要防止对角线失真现象，应使包络线下降速率小于速率小于RLC 放电速率，即放电速率，即)cos1(1sinAaLAatmCRtm （5-745-74）()()|AAct tt tdu tdutdtdt不产生对角线失真的条件不产生对角线失真的条件2)(11LaCRm aaLmmCR21 或或表明表明LCR放电慢放电慢调制深，包络线下降快调制深，包络线下降快am周期短，包络线下降快周期短，包络线下降快 一般在接收机里检波器输出耦合到下级的电一般在接收机里检波器输出耦合到下级

12、的电容很大（容很大（C1很大很大5 510uf10uf），对检波器输出的），对检波器输出的直流而言，上充有一个直流电压直流而言，上充有一个直流电压cmdiLLiLLURRRURRRE0dcmEUiLLRRR|2 2）割底失真）割底失真放电时间常数大于充电时间常数，输出电压跟谁输入电压包络变化设输入的 DSB 信号及同步信号分别为(3)信号强度对 的影响检波器输入端的等效阻抗放电时间常数放=RLC（大），放电慢。86，而 C RL过大，会引起检波失真。经低通滤波器滤除高频分量，则解调输出信号为：输入信号振幅在几毫伏至几十毫伏范围内的检波利用二极管的非线性特点、抑制载波调幅的解调电路输出电压与输入

13、调幅波包络的相似程度（自动增益控制电路）。（2）检波器的质量要求要防止对角线失真现象，应使包络线下降速率小于RLC 放电速率，即不产生割底失真的条件:图5-40 二极管环形检波电路,)(Etui当输入信号当输入信号 二极管二极管D D导通导通;当输入信号当输入信号 二极管二极管D D截止。截止。此时电容此时电容C C上电压上电压=E,)(Etui由等效电势由等效电势E 维持，形成割维持，形成割底。底。cmdiLLcmaURRREUm)1(iLLdaRRRm1LLLiLLiiLiiLLaRRRRRRRRRRRRRm11设设 则不产生割底失真的条件则不产生割底失真的条件1d 不产生割底失真的条件不

14、产生割底失真的条件:保证调幅波处于最小值时，二极管仍然要导通保证调幅波处于最小值时，二极管仍然要导通调幅波处于最小值时仍然大于电压调幅波处于最小值时仍然大于电压En多了一个高频滤波环节多了一个高频滤波环节R2、C3。它的作用是滤去前节滤波后剩余它的作用是滤去前节滤波后剩余的高频成分。的高频成分。n高频电压主要降在高频电压主要降在R3上，使输出上，使输出中高频大大减少。但增加对低频中高频大大减少。但增加对低频也有影响，为了避免低频成分过也有影响，为了避免低频成分过分减少，分减少，R3应应R2比少的多。比少的多。331RCc23RR 5.检波电路参数的选取检波电路参数的选取1)1)检波二极管检波二

15、极管 为了提高检波效率，应选取正向电阻小为了提高检波效率，应选取正向电阻小（以下），反向电阻大（以下），反向电阻大（以上）以上），同时要求结电容小的管子。一般选点接触型，同时要求结电容小的管子。一般选点接触型二极管如二极管如 2AP 系列。系列。k1k500LLLiLLiiLiiLLaRRRRRRRRRRRRRm11LRdLRkRRRL10532易产生割底失真，易产生割底失真，兼顾两者一般取兼顾两者一般取ui(t)uo(t)（截止）C 放电，当输入信号很大时，设法3)滤波电容C2和C3设输入的是单频正弦调制的调幅波，即1)乘积型同步检波器的组成方框图从滤波效果好（高频电压主要降在R3上，使输出

16、中高频大大减少）。二、大信号检波（峰值包络检波）4)输出耦合电容C1 一般取ui(t)uo(t)（截止）C 放电，直流成分隔直流电容滤去，可用于AGC包络检波器只能解调普通调幅波，而不能解调 DSB 和 SSB 信号。（1）一定RL下，C RL大,放大变慢 高充电时间常数充=rDC(小)，充电快。图5-39 乘积型同步检波器的组成方框图1)对角线失真（惰性失真、放电失真）n从滤波效果好（高频电压主要降在从滤波效果好（高频电压主要降在R R3 3上上，使输出中高频大大减少）。，使输出中高频大大减少）。n，kRRRL10532331CRc23RR 3Rn 在广播收音机中，频率是在广播收音机中，频率

17、是465kHz,取取,5603R,6.52kR3)3)滤波电容滤波电容C2和和C3nC2 和和C3 大大，检波效率高，滤波效果好。但太检波效率高，滤波效果好。但太大则放电时间常数过大，易引起对角线失真大则放电时间常数过大，易引起对角线失真，一般取一般取 4)4)输出耦合电容输出耦合电容C1 一般取一般取 FFCC02.0005.032F105快充慢放，保证uo(t)接近ui(t)的包络。另外，频率为 的成分最值得注意。它与普通包络检波器的区别就在于接收端必须提供一个本地载波信号，而且要求它是与发送端的载波信号同频、同相的同步信号。保证调幅波处于最小值时，二极管仍然要导通二极管特性曲线在Q 点的

18、幂级数展开式为另外，频率为 的成分最值得注意。低频信号输出幅度与 成正比，6 抑制载波调幅波的产生和解调电路音频成分有用输出；设输入的是单频正弦调制的调幅波，即音频成分有用输出；(3)信号强度对 的影响音频成分有用输出；检波器输入端的等效阻抗不产生割底失真的条件:5.6 5.6 抑制载波调幅波的产生和解调电路抑制载波调幅波的产生和解调电路 、抑制载波调幅波的产生电路、抑制载波调幅波的产生电路由模拟乘法器实现由模拟乘法器实现 、抑制载波调幅的解调电路、抑制载波调幅的解调电路、抑制载波调幅的解调电路、抑制载波调幅的解调电路 包络检波器只能解调普通调幅波，而不能解包络检波器只能解调普通调幅波，而不能

19、解调调 DSB 和和 SSB 信号。这是由于后两种已调信信号。这是由于后两种已调信号的包络并不反映调制信号的变化规律，因此号的包络并不反映调制信号的变化规律，因此，抑制载波调幅的解调必须采用同步检波电路，抑制载波调幅的解调必须采用同步检波电路。-相干检波相干检波图图5-39 5-39 乘积型同步检波器的组成方框图乘积型同步检波器的组成方框图1)1)乘积型同步检波器的组成方框图乘积型同步检波器的组成方框图1.1.工作原理工作原理n它与普通包络检波器的区别就在于接收端必须提供它与普通包络检波器的区别就在于接收端必须提供一个本地载波信号，而且要求它是与发送端的载波一个本地载波信号，而且要求它是与发送

20、端的载波信号同频、同相的同步信号。信号同频、同相的同步信号。n 经低通滤波器后，就可解调出原调制信号。经低通滤波器后，就可解调出原调制信号。频谱的再搬移频谱的再搬移2)2)工作原理工作原理设输入的设输入的 DSB 信号及同步信号分别为信号及同步信号分别为 （两个载波有相差）（两个载波有相差）则乘法器的输出电压为：则乘法器的输出电压为：ttUucimicoscos)(costUucrmrcos)2cos(cos21)(coscoscosttUAUutttUAUuAuucrmimrmimrin设设n经低通滤波器滤除高频分量，则解调输出信号经低通滤波器滤除高频分量，则解调输出信号为：为：tttucc

21、)2cos(41)2cos(41coscos211rmimUAUtuocoscos21 低频信号输出幅度与低频信号输出幅度与 成正比，成正比，n当当 时，解调输出为零。时，解调输出为零。n当当 时，解调所得低频信号幅度最大。时，解调所得低频信号幅度最大。tuocoscos21cos02n若输入信号是若输入信号是SSB 波，即波，即tUucimi)cos(ttUAUuAuuccrmimriocos)cos(tUAUtUAUcrmimrmim)2cos(21cos21n因此，因此，同步信号与发送端载波信号必须严同步信号与发送端载波信号必须严格保持同频同相，格保持同频同相，否则就会引起解调失真。否则

22、就会引起解调失真。n当相位相同而频率不等时，将产生明显的解调当相位相同而频率不等时，将产生明显的解调失真；失真；n当频率相等而相位不同时，则检波输出将产生当频率相等而相位不同时，则检波输出将产生相位失真。相位失真。当 时，解调所得低频信号幅度最大。要防止对角线失真现象，应使包络线下降速率小于RLC 放电速率，即保证调幅波处于最小值时，二极管仍然要导通不产生割底失真的条件:直流成分隔直流电容滤去，可用于AGC4)输出耦合电容C1 一般取它的作用是滤去前节滤波后剩余的高频成分。当 时，解调所得低频信号幅度最大。音频成分有用输出；输入电阻:对于高频输入信号源来说，检波器相当于一个负载，此负载就是检波

23、器的等效输入电阻 Rin，它等于输入高频电压振幅与检波电流中基波（指载频 ）电流振幅 I1m 之比，即：包络检波器只能解调普通调幅波，而不能解调 DSB 和 SSB 信号。86，而 C RL过大，会引起检波失真。把二次谐波与基波之比称为二次谐波失真系数，用 表示，即放电时间常数大于充电时间常数，输出电压跟谁输入电压包络变化低频信号输出幅度与 成正比，乘积型电路乘积型电路图图5-40 5-40 二极管环形检波电路二极管环形检波电路、抑制载波调幅的解调电路（2）检波器的质量要求4)输出耦合电容C1 一般取这是由于后两种已调信号的包络并不反映调制信号的变化规律，因此，抑制载波调幅的解调必须采用同步检波电路。音频成分有用输出；图5-40 二极管环形检波电路当输入信号 二极管D截止。由于它的幅值与输入信号幅值的平方成正比，故称平方律检波。检波器输入端的等效阻抗信号强度越大，ui(t)大 越高当C RL=100时，可达0.设输入的 DSB 信号及同步信号分别为要防止对角线失真现象，应使包络线下降速率小于RLC 放电速率，即当频率相等而相位不同时，则检波输出将产生相位失真。音频成分有用输出；利用模拟乘法器构成的抑制载波调幅解调电路利用模拟乘法器构成的抑制载波调幅解调电路谢谢观看！