无线电通信-73-包络检波、同步检波及单边带信号的接收课件.pptx

1、7.9.1概述概述振幅解调振幅解调(又称检波又称检波)是振幅调制的逆过程。它的作用是是振幅调制的逆过程。它的作用是从已调制的高频振荡中恢复出原来的调制信号。从已调制的高频振荡中恢复出原来的调制信号。从频谱上看，检波就是将幅度调制波中的边带信号不失从频谱上看，检波就是将幅度调制波中的边带信号不失真地从载波频率附近搬移到零频率附近真地从载波频率附近搬移到零频率附近,因此因此,检波器也属于检波器也属于频谱搬移电路。频谱搬移电路。7.9振幅解调振幅解调(检波检波)原理与电路原理与电路中放来非线性器 件低通 Fmax到功放0Fmaxf0fFmaxf12f1f1f检波器的组成应包括三部分，高频已调信号源，

2、非线性器件，检波器的组成应包括三部分，高频已调信号源，非线性器件，RCRC低通滤波器。其如下图所示低通滤波器。其如下图所示 解调输出 载波信号 v0(t)=cos0t v(t)调幅信号 vs(t)低 通 滤波器 包络检波包络检波同步检波同步检波检波器分类检波器分类:平方率检波平方率检波峰值包络检波峰值包络检波平均包络检波平均包络检波 中放来 非线性 器 件 低通 Fmax 到低放 高频 信号源 载波被抑制的已调波解调原理载波被抑制的已调波解调原理 解调普通调幅波组成原理框图解调普通调幅波组成原理框图7.9.1 7.9.1 包络检波器的工作原理包络检波器的工作原理低通低通滤滤 波器波器从已调波中

3、检出包络信息，只适用于从已调波中检出包络信息，只适用于AMAM信号。信号。输入输入AMAM信号信号检出包络信息检出包络信息非线性非线性 电路电路充电充电放电放电RCRC回路相当于低通滤波器的作用回路相当于低通滤波器的作用充电充电放电放电 2 2）除了）除了起始几个周期外起始几个周期外,二极管导通时间均在输入二极管导通时间均在输入高频振荡信号的峰值附近高频振荡信号的峰值附近,如如t4t4t5,t5,t6t6t7,t7,且时间很短且时间很短,或者说或者说,其导通角其导通角很小。很小。7.9.2 7.9.2 包络检波包络检波器的质量指标器的质量指标1 1、电压、电压传输系数传输系数(检波效率检波效率

4、)定义：定义：imVimaVmVvDi DVim 用用分析高频功放的折线近似分析法可以分析高频功放的折线近似分析法可以证明证明:（7.9.17.9.1）（7.9.27.9.2）2 2、等效输入电阻、等效输入电阻定义：定义：（7.9.37.9.3）如果如果忽略二极管导通电阻上的损耗功率，则由能量忽略二极管导通电阻上的损耗功率，则由能量守恒的原则，输入到检波器的高频功率，应全部转换守恒的原则，输入到检波器的高频功率，应全部转换为输出端负载电阻上消耗的功率（注意为直流）为输出端负载电阻上消耗的功率（注意为直流）Vo即有：即有：而而 产生产生的失真主要有：惰性失真；负峰切割失真；的失真主要有：惰性失真

5、；负峰切割失真；非线性失真；频率失真。非线性失真；频率失真。如果如果检波电路的时间检波电路的时间常数常数RCRC太大，当调幅波太大，当调幅波包络朝较低值变化时，包络朝较低值变化时，电容上的电荷来不及释电容上的电荷来不及释放以跟踪其变化，所造放以跟踪其变化，所造成的失真称作惰性失真。成的失真称作惰性失真。惰性失真惰性失真(对角线切割失真对角线切割失真)3 3、失真失真为避免为避免失真：失真：（7.9.127.9.12）充电充电在工程上可按在工程上可按 maxRC1.5 计算。计算。+v C+R RL VC Cc vi D 负峰切割失真负峰切割失真(底边切割失真底边切割失真)V i m（1-m）V

6、 i m ttmVvoimi cos)cos1(V R)tcosm1(Vim ttmVvoimi cos)cos1(ttmVvoimi cos)cos1()tcosm1(Vim )tcosm1(Vim V R V R V R V R V R Vim O v VR maVim 负峰切割失真波形负峰切割失真波形即有：即有：（7.9.157.9.15）（7.9.147.9.14）+v C+R RL VC Cc vi D 21R10151R 680 10k R4 C3 20 82k R3 6V 中放级 中放末线回路 至低放 D 2AP9 5100p C1 R1 C2 R2 4.7k Cd+30 510

7、0p R5 C4 C5 实际电路中，为防止出现负峰切割失真，常采用分负载方法，实际电路中，为防止出现负峰切割失真，常采用分负载方法，即将即将R R分为分为R R1 1和和R R2 2两部分，如图所示，通常选用两部分，如图所示，通常选用 D D选用点接触型锗二极管选用点接触型锗二极管2AP92AP9（R RD D 100100），），R R1=6801=680，R R2=4.7k2=4.7k R R4 4C C3 3构成低通滤波器。构成低通滤波器。C C3 3上仅有直流电压，它与输入载波成正比，上仅有直流电压，它与输入载波成正比，并加到中放级的基极作为偏压，以便自动控制该级增益。如果输入信并加到

8、中放级的基极作为偏压，以便自动控制该级增益。如果输入信号强，号强，C C3 3上直流电压大，则加到放大管偏压大，增益下降，使检波器上直流电压大，则加到放大管偏压大，增益下降，使检波器输出电压下降。输出电压下降。为了更好地滤波，也将负载为了更好地滤波，也将负载电容分成电容分成C C1 1和和C C2 2两部分。两部分。非线性失真非线性失真 这种这种失真是由检波二极管伏安特性曲线的非线性失真是由检波二极管伏安特性曲线的非线性所引起的。如果负载电阻所引起的。如果负载电阻R R选得足够大，则检波管选得足够大，则检波管非线性特性影响越小，它所引起的非线性失真即可非线性特性影响越小，它所引起的非线性失真即

9、可以忽略。以忽略。电流电压R R增大增大曲线被拉伸接近于直线曲线被拉伸接近于直线+v C+R RL VC Cc vi D 频率失真频率失真或或+v C+R RL VC Cc vi D 或或经典经典例题：例题：解：解：1 1）2 2）已调波包络的振幅为：已调波包络的振幅为：包络检波后的振幅为：包络检波后的振幅为：包络检波后的信号表达式为：包络检波后的信号表达式为：3 3）不不产生惰性失真的条件：产生惰性失真的条件：例例:二极管包络检波器如图所示。现要求检波器的等效输入电阻二极管包络检波器如图所示。现要求检波器的等效输入电阻R Ridid5k5k 时，不产生惰性失真和负峰切割失真。选择检波器的各元

10、件参数值。时，不产生惰性失真和负峰切割失真。选择检波器的各元件参数值。（设调制信号频率（设调制信号频率F F为为3003000Hz3003000Hz；信号中的载频为；信号中的载频为465 kHz465 kHz；二极管的正向导通；二极管的正向导通电阻电阻R Rd d 100100，低放输入阻抗，低放输入阻抗R Rg g 2k2k，调制指数，调制指数 ）3.0maR1CR2C3RgC1DC2L1L2aLmR/R不产生负峰切割失真的条件是不产生负峰切割失真的条件是:k3R因此可得到因此可得到21R)10/15/1(R 现取现取k2R1如给定如给定k10R2，则，则 （检验：直流负载（检验：直流负载R

11、=RR=R1 1+R+R2 2=12k=12k 10k10k 满足要求）满足要求）k7.32102102RRRRRRg2g21此时交流负载此时交流负载2/LidRR解解:先计算电阻先计算电阻R R1 1、R R2 2的值。的值。因为检波器的输入电阻因为检波器的输入电阻R Ridid与其直流负载与其直流负载R R的的 关系为关系为 ，所以有，所以有R RL L10k10k。*包络检波包络检波的优缺点的优缺点l 优点优点电路简单，成本低，稳定；电路简单，成本低，稳定；l 缺点缺点 只只适用于大信号（振幅最好大于适用于大信号（振幅最好大于0.5V0.5V）只能只能解调标准调幅信号解调标准调幅信号对于

12、对于DSB-SCDSB-SC信号，信号，其包络已经不是其包络已经不是原始信息了，所原始信息了，所以不能用包络检以不能用包络检波法解调波法解调DSB-SC信号信号7.7.同步同步检波检波 同步检波器同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单边带信用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行解调。它的特点是必须外加一个频率和相位都号进行解调。它的特点是必须外加一个频率和相位都与被抑止的载波相同的电压与被抑止的载波相同的电压。同步检波器方框图同步检波器方框图 乘积乘积检波（同步检波）检波（同步检波）平衡同步检波平衡同步检波 载波信号加入检载波信号加入检波器的两种方式：波器的两种方式：同步同步检波检波(相干解

13、调幅相干解调幅)与包络检波与包络检波(非相干解调非相干解调幅幅)的区别的区别 包络检波不需要在接收端恢复载波，但只能恢复包络检波不需要在接收端恢复载波，但只能恢复标准调幅波；标准调幅波；同步检波需要在接收端使用一个频率和相位都与同步检波需要在接收端使用一个频率和相位都与原始载波相同的信号来帮助恢复原始信息，可以原始载波相同的信号来帮助恢复原始信息，可以用于解调任何类型的调幅波。用于解调任何类型的调幅波。乘积乘积检波工作原理检波工作原理低通低通滤波滤波本振本振DSB-SCDSB-SC信号信号低通低通DSB-SCDSB-SC信号信号本振信号本振信号相乘信号相乘信号前半周期，二者前半周期，二者同相，

14、相乘为正同相，相乘为正中半周期，二者中半周期，二者反相，相乘为负反相，相乘为负后半周期，二者后半周期，二者同相，相乘为正同相，相乘为正低通滤波恢复原始信号低通滤波恢复原始信号（7.10.17.10.1）（7.10.27.10.2）（7.10.37.10.3）通过低通滤波器选频通过低通滤波器选频后：后：（7.10.47.10.4）平衡同步平衡同步检波（叠加法）检波（叠加法）+包络检波包络检波0DSB-SC调幅波调幅波标准的调幅波标准的调幅波DSB-SC信号信号本振信号本振信号叠加信号叠加信号前半周期，二者同相，前半周期，二者同相，叠加使本振振幅增大叠加使本振振幅增大中间半个周期，二者反相，中间半个周期，二者反相，叠加使本振振幅减小叠加使本振振幅减小后半周期，二者同相，后半周期，二者同相，叠加使本振振幅增大叠加使本振振幅增大使包络与原始信号一致使包络与原始信号一致7.7.1 1 单边带信号接收单边带信号接收单边单边带接收机方框图带接收机方框图单边带接收有如下的单边带接收有如下的特点：特点：接收机的本振频率与发射机的频率严格保持一致接收机的本振频率与发射机的频率严格保持一致。对接收机的线性要求高对接收机的线性要求高。检波器不能用包络检波器，而应采用同步检波器。检波器不能用包络检波器，而应采用同步检波器。单边带接收机方框图举例单边带接收机方框图举例作业：作业：7.87.207.23