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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,通信系统的基本概念和模型,信息源,输入,变换器,发送,设备,信道,受信者,输出,变换器,接收,设备,噪声源,模拟通信系统框图,1,信息源：,需传送的原始信息,2,输入变换器：,将发信者提供的非电量消息变换为电信号,3,发送设备：,主要有两大任务：,调制,、放大,4,信道：,是连接发、收两端的信号通道，又称传输媒介。,5,接收设备：,是从已调信号中恢复出发送端相一致的基带信号,6,输出变换器：,将输出的基带信号变换成原来形式的消息,1.3,通信信号传输模型,第六章 调幅信号的解调,6.1,概述,6.2,二极管大信号包络检波器,6.3,二极管小信号检波器,6.4,同步检波器,6.5,数字调幅信号的解调,教学要求,掌握,典型调幅信号解调电路的结构、工作原理、分析方法和性能特点。,了解,数字调幅的典型解调方式及其实现电路。,解调：,是调制的逆过程，是从高频已调波中恢复出原低频调制信号的过程。调幅信号的解调器又称,振幅检波器,。,从频谱上看：,解调也是信号频谱的线性搬移过程，将高频端的信号频谱搬移到低频端。,解调过程和调制过程相对应，不同的调制方式,对应于,不同的解调。,振幅调制,解调,AM,调制,DSB,调制,SSB,调制,包络检波,同步检波,峰值包络检波,平均包络检波,乘积型同步检波,叠加型同步检波,6.1,概述,调幅解调的分类,调幅解调的方法,1.,包络检波,t,调幅波,调幅波频谱,c,+,c,-,c,输出信号频谱,包络检波输出,t,非线形电路,低通滤波器,t,调幅波,t,调幅波,t,调幅波,包络检波输出,t,包络检波输出,t,包络检波输出,t,由于,DSB,和,SSB,信号的包络不同于调制信号，不能用包络检波器，,只能用,同步检波器,，,但需注意：,同步检波过程中，为了正常解调，必须恢复载波信号，而所恢复的载波必须与原调制载波同步（即同频同相）。,乘法器,低通滤波器,u,DSB,u,o,u,2.,同步检波,包络检波器,加法器,u,DSB,u,o,u,u,AM,解调载波,(,1),电压传输系数,K,d,检波电路的主要技术指标,是指检波电路的输出电压和输入高频电压振幅之比。,当检波电路的输入,信号,为高频等幅波，即,u,i,(,t,)=,U,im,cos,c,t,时，,K,d,定义为输出直流电压,U,o,与输入高频电压振幅,U,im,的比值，即,当输入高频调幅波,u,i,(,t,)=,U,im,(1+,m,a,cos,t,)cos,c,t,时，,K,d,定义为输出低频信号,分量的振幅,U,m,与输入高频调幅波包络变化的振幅,m,a,U,im,的比值，即,(,2),等效输入电阻,R,id,因为检波器是非线性电路，,R,id,的定义与线性放大器是不相同的。,R,id,定义为输入高频等幅电压的振幅,U,im,，与输入端高频脉冲电流基波分量的振幅之比，即,(3),非线性失真系数,K,f,非线性失真的大小，一般用非线性失真系数,K,f,表示。当输入,信号,为单频调制的调幅波时，,K,f,定义,为：,U,、,U,2,、,U,3,分别为输出电压中调制信号的基波和各次谐波分量的有效值。,(4),高频滤波系数,F,检波器输出电压中的高频分量应该尽可能的被滤除，以免产生高频寄生反馈，导致接收机工作不稳定。,高频滤波系数的定义,为，输入高频电压的振幅,U,im,与输出高频电压的振幅,U,om,的比值，即,在输入高频电压一定的情况下，滤波系数,F,越大，则检波器输出端的高频电压越小，滤波效果越好。通常要求,F,(50,100),。,6.2,二极管大信号包络检波器,1.,大信号包络检波的工作原理,(,1),电路组成,Z,L,+,-,u,i,VD,R,C,+,-,u,i,R,u,i,+,-,C,r,d,由,输入回路,、,二极管,VD,和,RC,低通滤波器,组成。,RC,低通滤波电路有两个作用：,对,低频调制信号,u,来说，电容,C,的容抗,，电容,C,相当于开路，电阻,R,就作为检波器的负载，其两端产生输出低频解调电压。,对,高频载波信号,u,c,来说，电容,C,的容抗 ，电容,C,相当于短路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。,理想情况下，,RC,低通滤波网络所呈现的阻抗为,:,(,2),工作原理分析,+,u,D,-,+,-,u,o,i,d,u,D,=,u,i,-,u,o,R,i,充,+,-,u,o,i,放,+,-,u,i,+,-,u,i,VD,R,C,u,i,+,-,C,r,d,当输入信号,u,i,(,t,),为调幅波时，那么载波正半周时二极管正向导通，输入高频电压通过二极管对电容,C,充电，充电时间常数为,r,d,C,。,因为,r,d,C,较小，充电很快，电容上电压建立的很快，输出电压,u,o,(,t,),很快增长,。,作用在二极管,VD,两端上的电压为,u,i,(,t,),与,u,o,(,t,),之差，即,u,D,=,u,i,-,u,o,。所以二极管的导通与否取决于,u,D,当,u,D,=,u,i,-,u,o,0,，,二极管导通；,当,u,D,=,u,i,-,u,o,50),代入上式可得：,（,2,）检波的等效输入电阻,峰值检波器常作超外差接收机,中放末级的负载,，,故其输入阻抗对前级的有载,Q,值及回路阻抗有直接影响,，,这也是峰值检波器的主要缺点。,讨论：,当,VD,和,R,确定后，,即,为恒定值，与输入信号大小无关，亦即检波效率恒定，与输入信号的值无关。表明输入已调波的包络与输出信号之间为线性关系，故称为线性检波,则输出信号为：,当,但,理想值,一般当,，,一般计算方法为：,当输入信号为：,检波器的输入电阻,R,id,是为研究检波器对其输入谐振回路影响的大小而定义的，因而，,R,id,是对载波频率信号呈现的参量,。若设输入信号为等幅载波信号,:,+,-,u,o,中放末级,R,s,VD,R,C,s,C,L,s,i,s,R,id,+,-,u,i,K,d,U,im,u,i,(t),t,忽略二极管导通电阻,r,d,上的损耗功率，由能量守恒原则，检波器输入端的高频功率,全部转换为输出端负载电阻,R,上消耗的功率,即有,又因,K,d,=cos,1,所以,(1),惰性失真,二极管峰值型检波器中存在着两种特有失真：,惰性失真,底部切割失真,为了提高检波效率和滤波效果，（,C,越大，高频波纹越小），总希望选取较大的,R,、,C,值，但,如果,R,、,C,取值过大，使,R,、,C,的放电时间常数,=,RC,所对应的放电速度小于输入信号,(AM),包络下降速度时，会造成输出波形不随输入信号包络而变化，从而产生失真，,这种失真是由于电容放电惰性引起的，故称为惰性失真。,(2),产生惰性失真的原因：,输入,AM,信号包络的变化率,RC,放电的速率,(3),避免产生惰性失真的条件：,在任何时刻，电容,C,上电压的变化率应大于或等于包络信号的变化率，即：,t,u,i,(,t,),与,u,o,(,t,),u,o,(,t,),u,i,(,t,),3.,检波器的失真,另外，,在二极管截止瞬间，电容两端所保持的电压近似等于输入信号的峰值。,即,若设输入信号,AM,信号：,包络信号为：,在,t,1,时刻包络,的,变化率,:,那么电容,C,通过,R,放电的电压关系为：,时刻不产生惰性失真的条件为：,所以要求在,(4),分析：,则有：,实际上不同的,，,和,下降速度不同。,为,在任何时刻都避免产生惰性失真，,必须保证,A,值取最大时仍有,故令,:,即：,可解得：,有,实际应用中，,由于调制信号总占有一定的频带,(,min,max,),，并且各频率分量所对应的调制系数,m,a,也不相同，设计检波器时，应该用最大调制度,m,max,和最高调制频率,max,来检验有无惰性失真，其检验公式为,可见，,m,a,，,越大，信号包络变化越快，要求,RC,的值就应该越小。,U,im,(1-m,a,),(5),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：,U,i m,U,R,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,U,R,U,im,(1-m,a,),U,R,或,通常,C,d,取值较大,(,一般为,5,10F),，在,C,d,两端的直流电压,U,DC,，大小近似等于载波电压振幅,U,DC,=,K,d,U,im,U,DC,经,R,和,R,L,分压后在,R,上产生的直流电压为：,由于,U,R,对,检波,二极管,VD,来说相当于一个反向偏置电压，会影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,U,R,显然，,R,L,越小，,U,R,分压值越大，底部切,割,失真越容易产生；另外，,m,a,值越大，调幅波包络的振幅,m,a,U,im,越大，调幅波包络的负峰值,U,im,(,1-,m,a,),越小，底部切,割,失真也越易产生。,后级放大器,u,i,+,-,C,R,L,R,VD,C,d,+,U,DC,-,+,-,U,R,+,u,(,t,),-,要防止这种失真，要求调幅波包络的负峰值,U,im,(,1-,m,a,),须大于直流电压,U,R,。,即：,避免底部切割失真的条件为：,式中：,R,=,R,L,/,R,为输出端的交流负载电阻，而,R,为直流负载电阻。,一般：,(1),回路有载,Q,L,要大：这应该从选择性及通频带的要求来考虑。,为高频载波周期,(2),为发保证输出的高频纹波小要求：,即,4.,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）,要求：,min,max,(4),为了避免惰性失真：要求：,(5),为了避免底部切割失真：,或,+,-,u,中放末级,R,id,R,L,C,VD,R,C,s,L,s,R,s,i,s,C,d,1.,小信号检波概念,输入高频信号的振幅小于,0.2V,，利用二极管伏安特性的,弯曲部分,进行频率变换，然后通过低通滤波器实现检波。,2.,小信号检波器的工作原理,因为是小信号输入，检波器需外加偏压,V,Q,使其静态工作点位于二极管伏安特性的,弯曲部分,。,6.3,二极管小信号检波器,小信号检波的原理电路,二极管的伏安特性在工作点,Q,附近，可表示为：,由于输出电压很小，,忽略,输出电压的反作用，可得,u,d,=,u,i,+,V,Q,，则忽略高次项可得：,经低通滤波器取出 。其中 为直流电流增量，它代表二极管的检波作用的结果。输出电压增量为：,在输入信号为高频等幅波,u,i,=U,im
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