同步检波器

同步检波器
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同步检波器设计
电子与信息工程学院信息与通信工程系
1 实验目的
1、更好的理解高频课程内容，掌握数字系统设计和调试的方法，培养我们分析、解决问题的能力。

2、加深理解和巩固理论课上所学的有关AM和DSB调制与解调的方法与概念
3、学会设计中小型高频电子线路的方法，独立完成调试过程，在Multisim仿真软件的集成环境中绘出自己设计的AM、DSB模拟调制电路图和解调电路图，加入基带信号和载波信号，用示波器观察解调波形，分析波形的特点
2 实验内容
1、用模拟乘法器MC1496/1596设计一个同步检波电路，使其能实现对AM和DSB 的解调。

2、要求理解系统的各部分功能，原理电路以及相关参数的计算
3、软件仿真的相关调试，得出结论
3 功能分析
3.1 同步检波器功能分析
根据高频电子线路理论分析,双边带信号DSB,就是抑制了载波后的调制信号,它的有用信号成分以边带形式对称地分布在被抑制载波的两侧。

由于有用信号所在的双边带调制信号的上、下边频功率之和只有载波功率的一半,即它只占整个调幅波功率1/3，实际运用中,调制度 ma在0.1～1之间变化,其平均值仅为0.3,所以边频所占整个调幅波的功率还要小。

为了节省发射功率和提高有限频带资源的利用率,一般采用传送抑制载波的单边带调制信号SSB,因为上下边带已经包含了所
有有用的信号成分。

而要实现对抑制载波的双边带调制信号DSB或单边带调制信号SSB进行解调,检出我们所需要的调制有用信号,不能用普通的二极管包络检波电路,需要用同步检波电路。

同步检波电路与包络检波不同,同步检波时需要同时加入与载波信号同频同相
的同步信号。

利用乘法器可以实现调幅波的乘积检波功能,普通调幅电压乘积器的原理框图如图3-1所示。

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图3-1中,设输入信号UAM(t)为普通调幅信号:
UAM?U_M(1?macos?yt)cos?_t（3-1）
限幅器输出为等幅载波信号 ,乘法器将两输入信号进行相乘后输出信号为: （3-2）
（条件：V_?Vc?28mA,vy?vs为大信号）
再通过低通滤波器作为乘法器的负载,将所有高频分量去除,并用足够大的电容器隔断直流分量,就可以得到反映调制规律的低频电压。

3.2 同步检波器设计方案
根据功能分析，可知同步检波必须外加一个与载波同频同相的恢复载波信号。

外加载波信号电压加入同步检波器有两种方法：乘积型和叠加型。

3.2.1 乘积型同步检波器
乘积型同步检波器是将外加载波信号电压与接收信号在检波器中相乘，再经过低通滤波器，最后检出原调制信号，如图3-2所示。

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设输入的已调波为载波分量被抑制的DSB信号u1为：
u1?U1cos?tcos?t（3-3）
本地载波电压：
uc?Uccos(?ct??)（3-4）
上两式中，?c??1，即本地载波的角频率等于输入信号的角频率，它们的相位不一定相同u2?U1UCcos?tcos?1tcos(?1??)（3-5）
低通滤波器滤除2?1附近的频率分量后，得到频率为?的低频信号：
uo?1/2U1UCcos?cos?t（3-6）
由上式可见，低频信号的cos?成正比。

当?=0时，低频信号电压最大，随着相位差变大，输出电压变小。

所以我们不但要求本地载波与输出信号载波的角频率
必须相等。

可以采用平衡或环形调节器来做同步检波器，如图3-3所示。

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图3-3 二极管环形同步检波器
3.2.2 叠加型同步检波器
叠加型是将外加载波信号与接收信号相加，经过包络检波器取出原调制信号，原理框图如图3-4所示。

图3-4 叠加型同步检波器原理图
设u1为单边带信号U1cos（w1+Ω）t，uc为本振电压Uccosw1t。

则合成的输出信号为： u2=u2+u。

cu2?U1cos?1tcos?t?Uccos?1t?U1sin?1tsin?t（3-7）
由此可见，合成信号的包络Um和相角θ都受到调制信号的控制，所以包络检波器构成的同步检波器检出的调制信号会有失真，这样会有很大的干扰。

输出信号也会产生起伏性衰减，从而影响解调质量。

4 元器件选择及工作原理
根据上述对比，采用乘积型同步检波器。

此电路中最关键的电子元件是乘法器，这里我们选择的是集成模拟乘法器，集成模拟乘法器是完成两个模拟信号（电流或电压）相乘的电子器件。

在目前的乘法器中，单通道器件（如MOTOROLA的MC1496）无法实现多通道的复杂运算；二象限器件（如ADI公司的AD539）又会使负信号的应用受到限制。

而ADI公司的 MC1496则是一款完全四通道四象限电压输出模拟乘法器，这种完全乘法器克服了以上器件的诸多不足之处，适用于电压控制放大器、可变滤波器、多通道功率计算以及低频解调器等电路。

4.1 MC1496
4.1.1 MC1496基本性能介绍
MC1496是由互补双极性工艺制作而成，它包含有四个高精度四象限乘法单元。

温度漂移小于0．005％／℃。

0．3μV／Hz的点噪声电压使低失真的Y通道只有0．02％的总
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