第15讲高频-包络检波课件

第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调1检波方式：检波方式：1.1.峰值包络检波峰值包络检波2.2.平方律检波平方律检波3.3.平均值包络检波平均值包络检波4.4.同步检波同步检波解调解调AM波波解调解调AM,DSB,SSB波波请一班5位同学:实现图5-33电路仿真请二班5位同学:实现图5-34电路仿真请三班5位同学:实现图5-43电路仿真请四班5位同学:实现图5-44电路仿真请五班5位同学:实现图5-49电路仿真1检波方式：1.峰值包络检波解调AM波解调AM,DSB第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调2包络检波器的工作原理包络检波器的工作原理包络检波器的质量指标包络检波器的质量指标5.5.2 二极管峰值包络检波旧版：第旧版：第6 6章章 6.2.2 6.2.22包络检波器的工作原理包络检波器的质量指标5.5.2二第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调3非线性非线性电路电路低通低通滤滤波器波器从已调波中检出包络信息从已调波中检出包络信息，只适用于，只适用于AM信号信号输入输入AM信号信号检出包络信息检出包络信息峰值包络检波器的工作原理3非线性电路低通从已调波中检出包络信息，只适用于AM信号第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调4包络检波器的工作原理电路组成二极管VDRC低通滤波器C+vWRL+充电放电iDvi串联型二极管包络检波器4包络检波器的工作原理电路组成二极管VDC+vWRL+充第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调5加入等幅波时检波器的工作过程加入等幅波时检波器的工作过程检波器稳态时的电流电压波形检波器稳态时的电流电压波形5加入等幅波时检波器的工作过程检波器稳态时的电流电压波形第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调6ZL+-uiVDRC+-uiRui+-CRdRC低通滤波电路有两个作用：低通滤波电路有两个作用：对低频调制信号对低频调制信号u来说，电容来说，电容C的的容抗容抗 ，电容，电容C相当于开路，电阻相当于开路，电阻R就作为检波器的负载，其两端产生输就作为检波器的负载，其两端产生输出低频解调电压出低频解调电压 对高频载波信号对高频载波信号uc来说，电容来说，电容C的容抗的容抗 ，电容，电容C相当于相当于短路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。短路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。理想情况下，理想情况下，RC低通滤波网络所呈现的阻抗为低通滤波网络所呈现的阻抗为:6ZL+uiVDRC+uiRui+CRdRC低通滤波电路有两第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调77第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调8电压传输系数（检波效率）输入电阻失真包络检波器的质量指标8电压传输系数（检波效率）包络检波器的质量指标第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调91)电压传输系数电压传输系数(检波效率检波效率)定义：定义：Kd越大越好越大越好,Kd1包络检波器的质量指标91)电压传输系数(检波效率)定义：Kd越大越好,Kd第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调101)电压传输系数电压传输系数(检波效率检波效率)vDi D-vCVim用用分分析析高高频频功功放放的的折折线线近似分析法可以证明近似分析法可以证明其其中中，是是二二极极管管电电流流通通角角，L为为检检波波器器负负载载电电阻阻，d为检波器内阻。为检波器内阻。包络检波器的质量指标101)电压传输系数(检波效率)vDiD-vCVim第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调112)等效输入电阻等效输入电阻考考虑虑到到包包络络检检波波电电路路一一般般作作为为谐谐振振回回路路的的负负载载，它它势势必必影响回路选频特性（影响回路选频特性（Q），下面分析其等效电阻），下面分析其等效电阻其中，其中，Vim是输入高频电压振幅，是输入高频电压振幅，Iim是输入高频电流振幅。是输入高频电流振幅。包络检波器的质量指标112)等效输入电阻考虑到包络检波电路一般第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调122)等效输入电阻等效输入电阻载波功率近似等于输出功率载波功率近似等于输出功率即有即有，而，而Vo要求：输入阻抗要高包络检波器的质量指标122)等效输入电阻载波功率近似等于输出功率即有，而Vo第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调133)失真失真惰性失真惰性失真包络检波器的质量指标负峰切割失真负峰切割失真133)失真惰性失真包络检波器的质量指标负峰切割失真第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调14 如果检波电路的时间常数RC太大，当调幅波包络朝较低值变化时，电容上的电荷来不及释放以跟踪其变化，所造成的失真称作惰性失真。惰性失真(对角线切割失真)包络检波器的质量指标14如果检波电路的时间常数RC太大，当调幅波包络朝较第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调15 惰性失真惰性失真(对角线切割失真对角线切割失真)调幅波包络调幅波包络:t1时刻包络变化率时刻包络变化率:放电速率：放电速率：为避免失真条件：为避免失真条件：电容放电电容放电15惰性失真(对角线切割失真)调幅波包络:t1时刻包络变第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调16 惰性失真惰性失真(对角线切割失真对角线切割失真)避免失真条件：避免失真条件：令：包络检波器的质量指标求求A最值，得到单音调制时不产生惰性失真的充要条件为：最值，得到单音调制时不产生惰性失真的充要条件为：可见，可见，ma，越大，信号包越大，信号包络变化越快，要求络变化越快，要求RC的值的值就应该越小。就应该越小。16惰性失真(对角线切割失真)避免失真条件：令：包络检波第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调17实实际际应应用用中中，由由于于调调制制信信号号总总占占有有一一定定的的频频带带(minmax)，并并且且各各频频率率分分量量所所对对应应的的调调制制系系数数ma也也不不相相同同，设设计计检检波波器器时时，应应该该用用最最大大调调制制度度mmax和和最最高高调调制制频频率率max来来检检验验有有无无惰惰性性失失真真，其其检检验验公公式式为为17实际应用中，由于调制信号总占有一定的频带(第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调18负峰切割失真负峰切割失真(底边切割失真底边切割失真)包络检波器的质量指标后级放大器后级放大器CRLRVDCd18负峰切割失真(底边切割失真)包络检波器的质量指标后级放第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调19 Uim(1-ma)(2)底部切割失真底部切割失真1)原因：一般为了取出低频调制信号，检波器与后级低频放大器的原因：一般为了取出低频调制信号，检波器与后级低频放大器的连接如图所示，为能有效地传输检波后的低频调制信号，要求：连接如图所示，为能有效地传输检波后的低频调制信号，要求：Uim UR二极管截止，检波输出信号不跟随输入调幅波包络的变化而产生失真。二极管截止，检波输出信号不跟随输入调幅波包络的变化而产生失真。当当URUim(1-ma)UR或或 通常通常Cd取值较大取值较大(一般为一般为510F)，在在Cd两端的直流电压两端的直流电压UDC，大小近似等，大小近似等于载波电压振幅于载波电压振幅UDC=KdUimUDC经经R和和RL分分压压后后在在R上上产产生生的直流电压为：的直流电压为：由于由于UR对对检波检波二极管二极管VD来说来说相当于一个反向偏置电压，会影相当于一个反向偏置电压，会影响二极管的工作状态。响二极管的工作状态。在输入调幅波包络的负半周峰值处可能会低于在输入调幅波包络的负半周峰值处可能会低于UR,显然，显然，RL越小，越小，UR分压值越大，底部切分压值越大，底部切割割失真越容易产生；另外，失真越容易产生；另外，ma值越大，调幅波包络的振幅值越大，调幅波包络的振幅maUim越大，调幅波包络的负峰值越大，调幅波包络的负峰值Uim(1-ma)越小，底部切越小，底部切割割失真也越易产生。失真也越易产生。后级放大器后级放大器ui+-CRLRVDCd+UDC -+-UR+u(t)-要要防防止止这这种种失失真真，必必须须要要求求调调幅幅波波包包络络的的负负峰峰值值Uim(1-ma)大大于于直直流流电电压压UR。即即避免底部切割失真的条件为：避免底部切割失真的条件为：式中，式中，R=RL/R为检波器输出为检波器输出端的交流负载电阻，而端的交流负载电阻，而R为直为直流负载电阻。流负载电阻。19Uim(1-ma)(2)底部切割失真1)原第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调20图(a)：常作为接收机的检波电路 电容Cd隔直作用，直流分量UDC被隔离，输出信号为解调恢复后的原调制信号u，图(b)：常作为自动增益控制信号（AGC信号）的检测电路 电容C旁路作用，交流分量u(t)被电容C旁路，输出信号为直流分量UDC，峰值包络检波器的应用型输出电路峰值包络检波器的应用型输出电路+-UDC（b）ui+-CVDRRC+-uoui+-CVDRL+-uRCd+UDC -+-uo（a）20图(a)：常作为接收机的检波电路第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调21一般：一般：(1)回回路路有有载载QL要要大大：这应该从选择性及通频带的要求来考虑。(2)为保证输出的高频纹波小为保证输出的高频纹波小要求：要求：即即总结：总结：检波器设计及元件参数的选择检波器设计及元件参数的选择(3)为了减少输出信号的频率失真（输出信号为一个低频限带信号）为了减少输出信号的频率失真（输出信号为一个低频限带信号）要求：要求：minmax(4)为了避免惰性失真：要求：为了避免惰性失真：要求：(5)为了避免底部切割失真：为了避免底部切割失真：或或+-u中放末级中放末级RidRLCVDRCsLsRsisCd21一般：(1)回路有载QL要大：这应该从选择性第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调22作业作业:(新版新版:P196)5-1622作业:(新版:P196)第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调23例:如图大信号二极管包络检波器，二极管导通时电阻求开关断开时，(1)检波器的输入阻抗Ri,和电压传输系数Kd,检波器的输出电压V0的表达式。(2)为了不产生惰性失真，电容 C 的最大值。(3)合上开关后，为了不产生负峰切割失真，RL1至少应为多少?习题5-16：23例:如图大信号二极管包络检波器，二极管导通时电阻求开关断第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调24解：(1)24解：(1)第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调25(2)25(2)第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调26(3)26(3)第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调27例：如图二极管大信号峰直包络检波电路 已知输入电路的空载Q0=100,载频f0=465kHz，L=560H，RL=5k，若要求输入回路的通频带BW=30kHz，不产生惰性失真，并且再接上交流负载后不产生负峰切割失真。试确定元件 R1、R2、C1、C2的值。27例：如图二极管大信号峰直包络检波电路已知输第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调28设解解28设解第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调29不产生惰性失真：取29不产生惰性失真：取第十五讲第十五讲包络检波包络检波6/17/2024 9:06 AM第5章 振幅调制与解调30不产生负峰切割失真：30不产生负峰切割失真：