检波电路详解课件

6.4.1概述概述振幅解振幅解调调(又称又称检检波波)是振幅是振幅调调制的逆制的逆过过程。它的作用是程。它的作用是从已从已调调制的高制的高频频振振荡荡中恢复出原来的中恢复出原来的调调制信号。制信号。从从频谱频谱上看，上看，检检波就是将幅度波就是将幅度调调制波中的制波中的边带边带信号不失信号不失真地从真地从载载波波频频率附近搬移到零率附近搬移到零频频率附近率附近,因此，因此，检检波器也属于波器也属于频谱频谱搬移搬移电电路。路。6.4振幅解振幅解调调(检检波波)原理与原理与电电路路1A非非线线性性 电电路路低通低通滤滤 波器波器从已从已调调波中波中检检出包出包络络信息信息，只适用于，只适用于AM信号信号 输输入入 AM信号信号检检出包出包络络信息信息2A包包络检络检波波同步同步检检波波检检波器分波器分类类:振幅振幅调调制制过过程：程：解解调过调过程程 AM调调制制 DSB调调制制 SSB调调制制包包络检络检波波：同步同步检检波波：峰峰值值包包络检络检波波平均包平均包络检络检波波 乘乘积积型同步型同步检检波波 叠加型同步叠加型同步检检波波 解解调过调过程是和程是和调调制制过过程相程相对应对应的，不同的的，不同的调调制方式制方式对应对应于不同的解于不同的解调调。3A检检波器的波器的组组成成应应包括三部分，高包括三部分，高频频已已调调信号源，非信号源，非线线性器件，性器件，RCRC低通低通滤滤波器。其如下波器。其如下图图所示所示载载波被抑制的已波被抑制的已调调波解波解调调原理原理解解调调普通普通调调幅波幅波组组成原理框成原理框图图4A 输输入入电压为电压为v1，输输出出电压为电压为v2，则检则检波前后的波形如波前后的波形如图图所示，所示，输输出出电压电压v2是已恢复的原是已恢复的原调调制信号。制信号。检波前后的波形图5A 串串联联式二极管（大信号）包式二极管（大信号）包络检络检波器如波器如图图(a)(a)所示。所示。图图中的中的R RL L、C C为为二极管二极管检检波器的波器的负载负载，同，同时时也起低通也起低通滤滤波器作用。一般要求波器作用。一般要求检检波器的波器的输输入信号大于入信号大于0.5V0.5V，所以称，所以称为为大信号大信号检检波器。波器。及。二极管（大信号）峰二极管（大信号）峰值值包包络检络检波器波器 6ARLC电电路：路：二是作二是作为检为检波器的波器的负载负载，在其两端，在其两端输输出已恢复的出已恢复的调调制信制信号号一是起高一是起高频滤频滤波作用。波作用。故必故必须满须满足足及及7AV DCC+vWRL+充电放电iDvi串联型二极管包络检波器串串联联型二极管包型二极管包络检络检波器的物理波器的物理过过程程8A 1.工作原理工作原理 大信号的大信号的检检波的原理波的原理:主要是利用二极管的主要是利用二极管的单单向向导电导电特性和特性和检检波波负载负载RCRC的充放的充放电过电过程来完成程来完成调调制信号的提取。制信号的提取。9A10A用分析高用分析高频频功放的折功放的折线线近似分析法分析近似分析法分析v Di D-vCV imId=S(vd-VBZ)VdVBZ0VdRd时时，0，cos1。即。即检检波效率波效率Kd接近接近于于1，这这是包是包络检络检波的主要波的主要优优点。点。13A2)等效等效输输入入电电阻阻RidVim-输输入高入高频电压频电压的振幅的振幅Iim-输输入高入高频电频电流的的基波振幅流的的基波振幅 由于二极管由于二极管输输入入电电阻的影响，使阻的影响，使输输入入谐谐振回路的振回路的Q值值降降低，消耗一些高低，消耗一些高频频功率。功率。这这是二极管是二极管检检波器的主要缺点。波器的主要缺点。即大信号二极管的即大信号二极管的输输入入电电阻阻约约等于等于负载电负载电阻的一半。阻的一半。通常通常因此因此负载负载R R两端的平均两端的平均电压为电压为K Kd dV Vimim，因此平均，因此平均电电流流 14A 如果忽略二极管如果忽略二极管导导通通电电阻上的阻上的损损耗功率，耗功率，则则由能由能量守恒的原量守恒的原则则，输输入到入到检检波器的高波器的高频频功率，功率，应应全部全部转转换为输换为输出端出端负载电负载电阻上消耗的功率（注意阻上消耗的功率（注意为为直流）直流）即有即有，而，而V o15A3)失真失真产产生的失真主要有：生的失真主要有：惰性失真；惰性失真；负负峰切割失真；峰切割失真；非非线线性失真；性失真；频频率失真。率失真。惰性失真惰性失真(对对角角线线切割失真切割失真)现现象象16A3)失真失真 惰性失真惰性失真惰性失真惰性失真原因原因:由于由于负载电负载电阻阻R与与负载电负载电容容C的的时间时间常数常数RC太大所引起的。太大所引起的。这时电这时电容容 C上的上的电电荷不能很快地荷不能很快地随随调调幅波包幅波包络变络变化化,从而从而产产生失真。生失真。为为了防止惰性失真，只要适当了防止惰性失真，只要适当选择选择RC的数的数值值，使，使检检波器能跟上波器能跟上高高频频信号信号电压电压包包络络的的变变化就行了。化就行了。也就是要求也就是要求现现象象:不不产产生失真的条件生失真的条件:17A或写成或写成 在工程上可按在工程上可按 maxRC1.5 计计算。算。电电容放容放电电=调调幅波包幅波包络络包包络变络变化率化率 实实际际上上，调调制制波波往往往往是是由由多多个个频频率率成成分分组组成成，即即=minmax。为为了保了保证证不不产产生失真，必生失真，必须满须满足足代入得18A负负峰切割失真峰切割失真(底部切割失真底部切割失真)检检波器波器输输出常用隔直流出常用隔直流电电容容Cc与下与下级级耦合，如耦合，如图图所示。所示。Rg代表下代表下级电级电路的路的输输入入电电阻。阻。考考虑虑了耦合了耦合电电容容Cc和低放和低放输输入入电电阻阻Rg后的后的检检波波电电路路为为了有效地了有效地传传送低送低频频信号，要求信号，要求在在检检波波过过程中，程中，Cc两端建立了直流两端建立了直流电压经电电压经电阻阻R和和Rg分分压压，在，在R上得到的直流上得到的直流电压为电压为：隔直隔直电电容容CcCc数数值值很大，可很大，可认为认为它它对调对调制制频频率率交流短路，交流短路，电电路达路达到到稳态时稳态时，其两端，其两端电压电压V VC CV Vimim。19AV i m（1-m）V i mV RV RV RV RV RV R负负峰切割失真的峰切割失真的现现象象20A 对对于二极管来于二极管来说说，VR是是反偏反偏压压，它有可能阻止二极，它有可能阻止二极管管导导通，从而通，从而产产生失真。生失真。负负峰切割失真波形峰切割失真波形 为为了避免底部切割失真，了避免底部切割失真，调调幅幅波的最小幅度波的最小幅度Vim(1ma)必必须须大于大于VR即：即：产产生生负负峰切割失真峰切割失真原因原因:不不产产生失真的条件生失真的条件:21A 实际电实际电路中，路中，为为防止出防止出现负现负峰切割失真，常采用分峰切割失真，常采用分负载负载方法，方法，即将即将R R分分为为R R1 1和和R R2 2两部分，如两部分，如图图所示，通常所示，通常选选用用 D D选选用点接触型用点接触型锗锗二极管二极管2AP92AP9（R RD D 100100），），R R1=6801=680，R R2=4.7k2=4.7k R R4 4C C3 3构成低通构成低通滤滤波器。波器。C C3 3上上仅仅有直流有直流电压电压，它与，它与输输入入载载波成正比，并加到中波成正比，并加到中放放级级的基极作的基极作为为偏偏压压，以便自，以便自动动控制控制该级该级增益。如果增益。如果输输入信号入信号强强，C C3 3上直流上直流电电压压大，大，则则加到放大管偏加到放大管偏压压大，增益下降，使大，增益下降，使检检波器波器输输出出电压电压下降。下降。为为了更好地了更好地滤滤波，也将波，也将负载电负载电容分成容分成C C1 1和和C C2 2两部分。两部分。.22A 非非线线性失真性失真 频频率失真率失真这这种失真是由种失真是由检检波二极管伏安特性曲波二极管伏安特性曲线线的非的非线线性所引起的。性所引起的。这这种失真是由于耦合种失真是由于耦合电电容容C Cc c和和滤滤波波电电容容C C所引起的。所引起的。Cc的存在主要影响的存在主要影响检检波的下限波的下限频频率率 min。为为使使频频率率为为 min时时，Cc上的上的电压电压降不大，不降不大，不产产生生频频率失真，率失真，必必须满须满足下列条件：足下列条件：或或电电容容C的容抗的容抗应应在上限在上限频频率率 max时时，不，不产产生旁路作用，即它生旁路作用，即它应满应满足下列条件：足下列条件：或或一般一般Cc约为约为几几 F，C约为约为0.01 F。(用失真系数用失真系数K Kf f表示表示)23A 抑制抑制载载波的双波的双边带边带信号和信号和单边带单边带信号，因其波形包信号，因其波形包络络不不直接反映直接反映调调制信号的制信号的变变化化规规律，不能用包律，不能用包络检络检波器解波器解调调，又，又因其因其频谱频谱中不含有中不含有载频载频分量，解分量，解调时调时必必须须在在检检波器波器输输入端另入端另加一个与加一个与发发射射载载波同波同频频同相并保持同步同相并保持同步变变化的参考信号，此化的参考信号，此参考信号与参考信号与调调幅信号共同作用于非幅信号共同作用于非线线性器件性器件电电路，路，经过频经过频率率变换变换，恢复出，恢复出调调制信号。制信号。这这种种检检波方式称波方式称为为同步同步检检波。波。同步同步检检波有两种波有两种实现电实现电路路:同步同步检检波波电电路路乘积检波电路24A同步同步检检波波实现实现模型模型其原理其原理电电路路见见右右同步同步检检波原理波原理电电路路设输设输入信号入信号为为抑制抑制载载波的双波的双边带边带本地振本地振荡荡信号信号则则它它们们的合成信号的合成信号故当故当时时因此，通因此，通过过包包络检络检波器便可波器便可检检出所需的出所需的调调制信号。制信号。包包络检络检波器构成同步波器构成同步检检波波电电路路25A已已调调波波为载为载波分量被抑止的双波分量被抑止的双边带边带信号信号 准确地等于准确地等于输输入信号入信号载载波的角波的角频频率率即即但二者的相位可能不同；但二者的相位可能不同；这这里里 表示它表示它们们的相位差。的相位差。这时这时相乘相乘输输出（假定相乘器出（假定相乘器传输传输系数系数为为1 1）低通低通滤滤波器波器滤滤除除附近的附近的频频率分量后，就得到率分量后，就得到频频率率为为 的低的低频频信号，信号，本地本地载载波波电压电压 本地本地载载波的角波的角频频率率乘乘积检积检波波电电路路26Ax低通低通27A 由式可由式可见见，低，低频频信号的信号的输输出幅度与出幅度与成正比。当成正比。当低低频频信号信号电压电压最大，随着相位差最大，随着相位差 加大，加大，输输出出电压电压减弱。减弱。在理想情况下，除本地在理想情况下，除本地载载波与波与输输入信号入信号载载波的角波的角频频率必率必须须相等外，相等外，希望二者的相位也相同。此希望二者的相位也相同。此时时，乘，乘积检积检波称波称为为“同步同步检检波波”。乘乘积检积检波也可用来解波也可用来解调调普通普通调调幅波，幅波，这时这时参考信号的作用参考信号的作用仅仅是加是加强强了了输输入信号中的入信号中的载载波分量。波分量。由上分析得在同步由上分析得在同步检检波中，需要有与波中，需要有与发发送端同送端同频频同相的本地振同相的本地振荡荡信号，才能完全恢复原信号，才能完全恢复原调调制信号。制信号。时时，28A产产生本地振生本地振荡荡信号的方法：信号的方法：（1 1）由）由发发送端送端发发出出导频导频信号，控制本地振信号，控制本地振荡荡器，使本地振器，使本地振荡荡器器的的频频率和相位与率和相位与发发送端一致。送端一致。（2 2）对对于双于双边带调边带调制来制来说说，可以从双，可以从双边带调边带调制信号中提取所需制信号中提取所需的同的同频频同相的同相的载载波信号作本地振波信号作本地振荡荡信号。信号。对对于于单边带调单边带调制信号来制信号来说说，无法直接从，无法直接从单边带单边带信号中提取信号中提取载载波信号，因此在波信号，因此在发发射射单边带单边带信号的同信号的同时时，还发还发射受到一定程度射受到一定程度抑制的抑制的载载波信号（称波信号（称为导频为导频信号）。在接收端，用信号）。在接收端，用导频导频信号控信号控制本机振制本机振荡荡信号使其同步中。信号使其同步中。（3 3）采用）采用锁锁相方法从抑制相方法从抑制载载波的信号中提取波的信号中提取载载波。波。29A，通，通过过平方律运算器，平方律运算器，输输出出电压为电压为 式中的式中的K K为为系数。系数。经经中心中心频频率率为为的的带带通通滤滤波器取出波器取出分量，而后由二分分量，而后由二分频频器将其器将其变换为变换为，最后由中心角，最后由中心角频频率率为为的的带带通通滤滤波器波器进进一步一步滤滤除无用分量，并将取出的除无用分量，并将取出的分量分量进进行放大，就可作行放大，就可作为为所需的同所需的同频频同相参考信号。同相参考信号。由由DSBDSB信号中取出信号中取出载载波信号的波信号的实现实现框框图图30A单边带单边带信号的接收信号的接收(SSB)单边带单边带信号的接收信号的接收过过程正好和程正好和发发送送过过程相反。程相反。单边带单边带接收机方框接收机方框图图它是二次它是二次变频电变频电路。路。fi1较较高，用高，用调谐调谐回路即可回路即可选选出所需的出所需的边带边带。fi2较较低，一般采用低，一般采用带带通通滤滤波器取出波器取出单边带单边带信号。信号。单边带单边带信号与第三本振信号与第三本振载载波信号在乘波信号在乘积检积检波器中波器中进进行解行解调调，经过经过低通低通滤滤波器后，即可波器后，即可获获得原得原调调制信号。制信号。31A单边带单边带接收机方框接收机方框图举图举例例 32A