峰值包络检波器检波原理及失真分析

峰值包络检波器检波原理及失真分析

【摘要】峰值包络检波器是由二极管，电阻，电容组成，电路结构十分简单。检波原理是信号源通过二级管向负载电容C充电和负载电容C对负载电阻R放电

按高频周期作锯齿状波动，其平均值的过程，当C的充放电达到动态平衡后，V

是稳定的，且变化规律与输入调幅信号的包络变化规律相同，从而实现了AM信号的解调。峰值包络检波会带来失真，包括惰性失真和负峰切割失真。现在应用不多，但对调幅解调的了解有很大的帮助。

【关键词】

包络检波锯齿状原理失真惰性负峰切割

前言

随着科技的发展，无线电通信在如今应用非常广泛 ,正如现在广泛使用的对讲机一样，即时沟通、经济实用、运营成本低、使用方便 , 同时还具有组呼通播、系统呼叫、机密呼叫等功能。在处理紧急突发事件中,在进行调度指挥中其作用是其他通信工具所不能比拟的。因此，为了更好的理解在高频电子线路中所学的知识和为以后的工作实践打好基础，我们三人借课程设计之际设计了一款峰值包络检波器。

一、实验电路

实验电路图：

图1 峰值包络检波器原理图

二、工作原理

（1）实验波形如图：

图2 峰值包络检波波型图

RC 电路有两个作用：一是作为检波器的负载；在两端产生解调输出的原调制信号电压；二是滤除检波电流中的高频分量。为此，RC 网络必须满足

R

C

c <<ω1

且

R C

>>Ω1

。式中，c ω为载波角频率，Ω为调制角频率。 1.v s 正半周的部分时间(φ<90o ) 二极管导通，对C 充电，τ充

=R D C 。因为 R D 很小，所以τ充很小，v o ≈v s

2.v s 的其余时间(φ>90o ) 二极管截止，C 经R 放电，τ放=RC 。因为 R 很大，所以τ放很大，C 上电压下

降不多，仍有：v o ≈v s

1 ,2过程循环往复，C 上获得与包络(调制信号)相一致的电压波形，有很小的起伏。故称包络检波。

检波过程实质上是信号源通过二级管向负载电容C 充电和负载电容C 对负载电阻R 放电的过程，充电时间常数为R d C ，R d 为二极管正向导通电阻。 放电时间常数为RC ，通常R>R d ,因此对C 而言充电快、放电慢。经过若干个周期后，检波器的输出电压V 0在充放电过程中逐步建立起来，该电压对二极管VD 形成一个大的负电压，从而使二极管在输入电压的峰值附近才导通，导通时间很短，电流导通角很小。当C 的充放电达到动态平衡后，V 0按高频周期作锯齿状波动，其平均值是稳定的，且变化规律与输入调幅信号的包络变化规律相同，从而实现了AM 信号的解调。 （2）指标分析

因v s 幅度较大，用折线法分析。 1. v s 为等幅波 包络检波器波形:

图3 包络检波器波形

2. v s为AM信号

v s=V s(1+mcosΩt)cosωo t

因为Ω<<ωo，所以包络变化缓慢，在ωo的几个周期内：

V s'≈V s(1+mcosΩt)=常数(恒定值)

代入：

v o=V s'cosφ≈V s(1+mcosΩt)cosφ

=V s cosφ+mcosφcosΩt

式中：

V s cosφ为与vo幅度成正比的AGC电压

vΩ=mcosφcosΩt=VΩ'cosΩt (原调制信号)

三、非线性失真的分析

通过实验发现，峰值包络检波包括(a)惰性失真；(b)负峰切割失真。失真分析：(a)惰性失真

惰性失真是由于τ

放跟不上v

s

的变化引起的失真

失真电路图：

图4 失真电路图

失真波形如图：

图5 失真波形图

由图可见，不产生惰性失真的条件：

v s包络在A点的下降速率≤C的放电速率

即：

(b)负峰切割失真

负峰切割失真是由交流负载变化引起的失真

失真电路图：

图6 负峰切割失真电路图负峰切割失真示意图：

图7 负峰切割失真示意图

因为C

c 很大，在一个周期内，V

c

(不变)≈V

s

(K d≈1时)

所以

V

R =V

AB

=V

c

[R/(R+R L)]

由图：临界不失真条件：

V smin=V c-m V s≈V s-mV s=V s(1-m) m较大时，若V R>V smin,则产生失真。

则要求：

四、检波器的改进电路

改进电路图：

图8 改进电路图

R直=R1+R2

R交=R1+(R2R L)/(R2+R L)=R1+R交'

即：

R1足够大时，R交'的影响减小，不易负峰切割失真。但R1过大时，VΩ的幅度下降，一般取R1/R2=0.1~0.2

（1）检波电路后接射随(R i大),即检波电路的R L大

（2）晶体管和集成电路包络检波，为直接耦合方式，不存在C c

五、实验总结

通过实验，我们对包络检波的检波原理有了更深的了解和认识，加深了印象，进一步了解了调幅波是如何通过包络检波来实现解调的，通过对包络检波失真的分析，我们明白了如何才能实现不失真，并提出来了改进方案来解决失真问题。通过本次实验，我们受益匪浅。

六．参考文献

1.高频电子线路(第五版）张肃文主编高等教育出版社

2.通信原理(第六版）樊昌信曹丽娜主编国防工业出版社

3.电路(第五版）邱关源原著罗先觉修订高等教育出版社

4.模拟电子技术基础(第四版）童诗白华成英主编高等教育出版社

5.信号与系统（第二版）郑君里应启珩杨为理主编高等教育出版社