1、16.3.1 包络检波1、概念、概念输入为输入为AM波时，检波波时，检波器输出带有器输出带有直流电平直流电平的调制信号，其的调制信号，其交流交流部分部分与与AM波的波的包络包络相相似，故称为似，故称为包络检波包络检波。第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调上包络上包络下包络下包络负半周负半周正半周正半周下降沿下降沿上升沿上升沿2上一页上一页下一页下一页目录目录帮助帮助2、检波前后的频谱搬移、检波前后的频谱搬移已调波已调波(AM)的频谱的频谱 调制信号的频谱。调制信号的频谱。第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调3上一页上一页下一页下一页目录目录帮助帮助3、检波器的组成部分、检波器的
2、组成部分1 1）前级）前级中放中放的选频负载，即检波器的高频的选频负载，即检波器的高频输入电路；输入电路；2 2）检波用的非线性器件：二极管、三极管；）检波用的非线性器件：二极管、三极管；3 3）低通滤波器：）低通滤波器：RC低通滤波器。低通滤波器。第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调4上一页上一页下一页下一页目录目录帮助帮助4、检波器的分类、检波器的分类二极管检波器，三极管检波器；二极管检波器，三极管检波器；串联式检波器，并联式检波器；串联式检波器，并联式检波器；大信号检波器，小信号检波器；大信号检波器，小信号检波器；包络检波器，包络检波器，同步检波器；同步检波器；连续波检波器，脉冲
3、波检波器。连续波检波器，脉冲波检波器。本节研究二极管串联式连续大信号包络检波器，本节研究二极管串联式连续大信号包络检波器，一般要求检波器输入信号振幅大于一般要求检波器输入信号振幅大于0.5V0.5V。第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调5目录目录帮助帮助二、包络检波器的工作原理二、包络检波器的工作原理1.包络检波电路包络检波电路该电路类似于整流电路，该电路类似于整流电路，但条件不同：但条件不同：dRR01RC（可将载波等高频分量完全滤除）（可将载波等高频分量完全滤除）（二极管的导通电阻（二极管的导通电阻Rd可忽略）可忽略）1RC（C对对 视为开路，调制信号被保留）视为开路，调制信号被保
4、留）vdRCR C（,充电快，放电慢）充电快，放电慢）放充第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调6目录目录帮助帮助2.充、放电过程充、放电过程0(1cos)cosiimavVmtt(1)500imaVmmVDDvvDDvv，二极管导通，充电，二极管导通，充电，为脉冲状；为脉冲状；，二极管截止，放电，二极管截止，放电，。0Di Di第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调其中，其中，已调波已调波振幅的最小值：振幅的最小值：7上一页上一页下一页下一页 由于由于 ，所以，所以RC电路电路充电充电快（二极管导通快（二极管导通时间短），时间短），放电放电慢（二极管截止时间长），电容上慢（二极管
5、截止时间长），电容上电压电压变化的速度变化的速度跟得上跟得上已调波已调波包络包络的变化速度；所的变化速度；所以输出电压的波形与已调波包络的波形相似，即以输出电压的波形与已调波包络的波形相似，即()(1cos)oimav tVmt放充从而完成了从而完成了解调解调的任务。的任务。第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调8上一页上一页下一页下一页三、包络检波器的质量指标三、包络检波器的质量指标1.1.电压传输系数电压传输系数（检波效率）（检波效率）0daimaVVKm Vm V输出的低频电压的振幅输入高频调幅波包络变化的振幅cosdK33dRR，为二极管导通角，为二极管导通角，为检波器的为检波器
6、的导通电阻导通电阻，R为检波器的为检波器的负载电阻负载电阻，因为因为 ，从而从而1.dK dRdRR0,cos1第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调可以证明：可以证明：9目录目录帮助帮助2.2.检波器的检波器的等效输入电阻等效输入电阻imidimVRI式中，式中，：输入输入高频高频电压的振幅电压的振幅 ：流过二极管的：流过二极管的高频高频电流基波分量振幅。电流基波分量振幅。imV 运用能量守恒定律，忽略运用能量守恒定律，忽略 的损耗和高次谐波的损耗和高次谐波损耗，则输入、输出的功率相等：损耗，则输入、输出的功率相等：dR2idRR 可见，二极管检波器的可见，二极管检波器的输入电阻输入电
7、阻Rid与其的与其的负载电阻负载电阻R有关，有关，R越大，越大，Rid也越大，也越大，对前级电路的有载对前级电路的有载QL值的影响越小。值的影响越小。iRPP22()2imdimidVK VRRimV：高频载波振幅：高频载波振幅dimK V：检波器输出直流电压：检波器输出直流电压1dK 第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调可得：可得：imI10上一页上一页下一页下一页目录目录帮助帮助3.3.包络检波器的失真包络检波器的失真1 1）惰性失真（对角线切割失真）惰性失真（对角线切割失真）包括两类常见的波形失真：惰性失真和底部切割失真，包括两类常见的波形失真：惰性失真和底部切割失真，也还可能出
8、现线性失真和其它非线性失真。也还可能出现线性失真和其它非线性失真。这是种失真是由于电容的惰性引起的。由于这是种失真是由于电容的惰性引起的。由于 太大，就会使太大，就会使电容电容C的的放电速度放电速度小于小于调幅波调幅波包络包络的的下下降速度降速度，导致惰性失真。，导致惰性失真。=RC放第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调11上一页上一页下一页下一页目录目录帮助帮助经分析，可找出避免惰性失真的条件：经分析，可找出避免惰性失真的条件：包络的数学表达式：包络的数学表达式：()(1cos)imimaVtVmt流过电容流过电容C C的电流的电流()cccd CvdvdQiCCdtdtdt=ccR
9、viiR1ccdvidtC()sinimaimdVtmVtdt 包络变化速度包络变化速度 电容电容C C的的放电速度为放电速度为ccdvvdtRC第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调而而12为避免惰性失真，须使得：为避免惰性失真，须使得：，()cimdvdVtdtdt 经计算可得，经计算可得，避免惰性失真的要求为：避免惰性失真的要求为：2maxmaxmax1aamRCm其中，其中，为最大调幅度为最大调幅度 amaxmmax为最高调制频率为最高调制频率 13上一页上一页下一页下一页目录目录帮助帮助2 2）底部切割失真（负峰切割失真）底部切割失真（负峰切割失真）这种现象，是由检波器交、直流
10、负载电阻不相这种现象，是由检波器交、直流负载电阻不相等及调幅度等及调幅度 过大引起的。因此，要从增大交流过大引起的。因此，要从增大交流负载电阻负载电阻 和限制和限制 的取值范围两者着手，以的取值范围两者着手，以消除失真。消除失真。Ramam第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调耦合电容耦合电容后级输入电阻后级输入电阻 14上一页上一页下一页下一页分析如下：分析如下：耦合电容耦合电容Cd的值一般较大，一般为的值一般较大，一般为10F左右。左右。检波过程中，会在检波过程中，会在 Cd两端建立起直流电压两端建立起直流电压 VDC,其值其值近似等于载波电压振幅，即：近似等于载波电压振幅，即：对二
11、极管而言，此电压为负，阻止二极管导通。对二极管而言，此电压为负，阻止二极管导通。第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调DCdimimVK VV在低频信号一个周期内，在低频信号一个周期内，VDC基本维持不变。基本维持不变。VDC经经R和和RL分压后，在分压后，在R上产生直流电压：上产生直流电压：RDCimLLRRVVVRRRR15第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调 当输入调幅波的当输入调幅波的ma值较小时，值较小时，VR还不致影响检波还不致影响检波 二极管的正常工作二极管的正常工作.当当ma值较大时，输入调幅波值较大时，输入调幅波包络的负半周（即包络包络的负半周（即包络 振幅的最
12、小值）振幅的最小值）可能会低于可能会低于 VR，使二极管在一段时，使二极管在一段时 间内截止，检波器的输出信号不能跟随输入调幅波间内截止，检波器的输出信号不能跟随输入调幅波 包络的变化，从而产生底部包络的变化，从而产生底部 切割失真。切割失真。16上一页上一页下一页下一页目录目录帮助帮助因此，避免负峰切割失真的条件为因此，避免负峰切割失真的条件为(1)imaimLRVmVRR第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调可得避免底部切割失真的条件为：可得避免底部切割失真的条件为：/LLaLRRRRmRRRR 式中，式中，为检波器输出端的交流负载为检波器输出端的交流负载电阻，而电阻，而R为直流负载
13、电阻。为直流负载电阻。/LRRR 底部切割失真是由于检波器的直流负载电阻底部切割失真是由于检波器的直流负载电阻R不等于交流负载电阻，或调幅系数较大引起的。不等于交流负载电阻，或调幅系数较大引起的。17上一页上一页下一页下一页3 3）频率失真）频率失真（由电容引起）由电容引起）minmin11LddLRCCR一般一般C C取取0.01F0.01F，C Cd d取几几十取几几十FF。Cd：若对低频开路，：若对低频开路，引起下限频率失真引起下限频率失真第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调C C：若对高频短路，引起上限频率失真若对高频短路，引起上限频率失真maxmax11RCCR所以要求所以要
14、求 所以要求所以要求18上一页上一页下一页下一页6.3.2 同步检波 前面介绍的是普通调幅波（前面介绍的是普通调幅波（AMAM）的检波方法。）的检波方法。对于抑制载波的双边带（对于抑制载波的双边带（DSBDSB）调幅和单边带（）调幅和单边带（SSBSSB）调幅，）调幅，因其波形的包络并不直接反映调制信号的变化规律，不能因其波形的包络并不直接反映调制信号的变化规律，不能 采用包络检波器解调；必须采用包络检波器解调；必须外加外加一个与发射端的高频载波一个与发射端的高频载波 同同频同频同相相的的电压（称为电压（称为本地振荡本地振荡）；在非线性器件的作用）；在非线性器件的作用 下，恢复出调制信号。这种
15、检波方法叫下，恢复出调制信号。这种检波方法叫“同步检波同步检波”。同步检波的方式很多，本章只介绍乘积器同步检波。同步检波的方式很多，本章只介绍乘积器同步检波。第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调19一、一、DSB信号的检波信号的检波2.原理分析原理分析11coscoscvVtt 0cos()oOvVt则乘法器的输出：则乘法器的输出：第第6 6章章 调幅信号的解调调幅信号的解调1.原理框图原理框图 式中式中，k为乘法器的相乘系数为乘法器的相乘系数；令令 ，经经低通滤波器低通滤波器后的输出信号为后的输出信号为：00c 1 0001coscos()cos()cos()cos2vkVVttVt
16、tV tt 21001000coscoscos()1coscos()cos()2cccvkVVtttkVVttt 高频高频低频低频低频低频201 0001coscos()cos()cos()cos2vkVVttVttV tt 由由此此式可式可知知:（1 1）若）若本地本地振荡振荡与发射载波与发射载波同频同频、同相同相，即，即0 00 0，0有有：cosvVt表明同步检波器能无失真地将调制信号恢复出来。表明同步检波器能无失真地将调制信号恢复出来。（2）若）若本地本地振荡振荡与发射载波与发射载波有有频差频差、同相同相，即，即 00，0coscosvVtt0有有：此时，此时，输出信号的振幅输出信号的
17、振幅为时间的余弦函数，为时间的余弦函数，已引起振幅失真。已引起振幅失真。（3）若）若本地本地振荡振荡与发射载波与发射载波无无频差频差、有有相相差差，即，即 00，0有有：coscosvVt输出信号中引入振幅衰减因子输出信号中引入振幅衰减因子，如如其其随时间变化随时间变化，同样也引起振幅失真同样也引起振幅失真。只有本地载波与发射载波同频同相，才能实现不失真的解调。只有本地载波与发射载波同频同相，才能实现不失真的解调。21上一页上一页下一页下一页3.DSB波形与频谱变换波形与频谱变换224.DSB本地载波的获得方法本地载波的获得方法（2）解释：同步信号可直接从双边带信号中获取，解释：同步信号可直接
18、从双边带信号中获取，方法是：先平方，再分频：方法是：先平方，再分频：0()cosDSBavk vtt222222001()cos()(1 cos2)2DSBaavk vttk vtt 用用窄带窄带滤波器滤波器取出取出 频率分量，再经频率分量，再经二二分频器分频器，可得频率为可得频率为 的同步信号。的同步信号。002（1）原理框图：）原理框图：23二、二、SSB信号的检波信号的检波1.原理框图原理框图(与与DSB相同相同)2.原理分析原理分析 目前，单边带通信一般采用的方式：发送端发送目前，单边带通信一般采用的方式：发送端发送导频信号导频信号（即（即 AM调制中的载波信号，但被抑制到与调制中的载
19、波信号，但被抑制到与SSB信号电平相当）；信号电平相当）；接收端利用高接收端利用高Q的窄带滤波器提取导频信号，放大后作为本地的窄带滤波器提取导频信号，放大后作为本地 振荡信号。振荡信号。设含有导频信号的设含有导频信号的SSB信号为：信号为：1000()coscosv tAtt本地得到的同步电压为：本地得到的同步电压为：00()cosv tt则有：则有：2100000000000.coscos.cos1111cos2cos 22222vv vAtttAtAAtAt cos 经低通滤波器后，则可得原调制信号。经低通滤波器后，则可得原调制信号。24精品课件精品课件！25精品课件精品课件！26上一页上一页下一页下一页作业作业：作业作业：4.5 ,5.2，5.4，6.1，6.2，6.3
