二极管峰值包络检波器的设计
二极管峰值包络检波器的设计
二极管峰值包络检波器的设计峰值包络检波器是一种广泛应用于无线通信和雷达系统中的电路，用于从调制信号中提取出包络信号。
与常规的整流电路不同，峰值包络检波器能够准确地提取出输入信号的包络，同时不失真信号的高频特性。
本文将介绍如何设计一个基于二极管的峰值包络检波器。
首先，让我们了解一下峰值包络检波器的工作原理。
该电路的基本原理是利用二极管的非线性特性，使得输入信号的正半周被整流为直流信号，并在其中一个时刻保持其峰值。
下面是该电路的基本结构图：```+---------+IN---，---->OU+---------+```图中的IN表示输入信号，OUT表示输出信号。
接下来，我们将介绍该电路的设计步骤。
第一步是选择合适的二极管。
峰值包络检波器的设计需要选择具有合适的非线性特性的二极管。
一般情况下，选择肖特基二极管或者高速稳压二极管。
第二步是选择合适的电容。
电容的选择应尽可能大，以便提高信号的低频响应。
一般情况下，选择0.1μF或更大的电容。
第三步是确定电路的截止频率。
峰值包络检波器的截止频率取决于输入信号的最高频率和电容的值。
一般情况下，选择截止频率为输入信号频率的两倍。
第四步是电路的仿真。
可以使用电路仿真软件如Multisim或者LTSpice来模拟电路的性能，以便调整参数并优化电路性能。
第五步是实际的电路实现。
根据仿真结果，选择合适的元器件并进行电路布局和焊接。
注意保持元器件的引脚长度一致，以减少对信号的串扰。
第六步是电路的测试和调试。
使用信号发生器输入不同频率和幅度的信号，并使用示波器观察输出信号的波形和幅度。
根据测试结果，调整元器件的数值以实现最优性能。
最后，设计完成的峰值包络检波器可以应用于无线通信系统或雷达系统中。
并联型二极管包络检波器有些情况下
波器增大了 (1 ) 倍。这种电路
适宜于集成化，在集成电路中得 到了广泛的应用。
4.4.1
3、二极管包络检波器中的失真 （1）惰性失真（对角线切割失真） 惰性失真如图4.4.6所示。 产生的原因：它是在调幅波包络下降时，由于时间 常数太大（图中时间 t1 输入电压包络的下降 速度。这种非线性失
证明：功率守恒，输入功率：
输出功率： Vav (dVim ) Po
2 2
RL
R
Vim 2Ri
2
Pi
于是 Vim 2Ri 所以
(dVim )2 RL 1 Ri RL 2
2
d 1
（4.4.4） 4.4.1
在接收设备中， 检波器前接有中频放 大器，如图4.4.4所 示。所以，等效输入
CC 上，这个直流分量 的大小近似为输入载波的振幅，即 VO Vim
所以 CC 等效为一个电压为Vi m 的直流电压源，此电压源在
RL上的分压为
VR
RL Vim Ri 2
（4.4.6）
此电压反向加在二极管两端，如图4.4.7所示。
4.4.1
当输入调幅 波的调制系数 M a 较小时，这个 电压的存在不 致影响二极管 的工作。 当调制系数 M a
若 i Vim cos t 工作原理可以由图 4.4.2描述。
图4.4.2 输入信号为高频等 幅正弦波的检波过程
4.4.1
若C增大，就会充电慢， 大，R一定，放电慢，所以波 动小，o 小。 若R增大，则充电快，放电慢，C一定，波动小， o 大。
（二极管包络检波动画） 4.4.1
当输入为调幅波时的检波器工作波形如图4.4.3所示。
二极管包络检波实验报告
一、实验设计方案2.实验原理、试验流程或装置示意图实验原理：图6-1是二极管大信号包络检波电路 图6-2表明了大信号检波的工作原理。
输入信号)(U i(t)为正并超过C和LR上的)( U0(t)时二极管导通信号通过二极管向C充电 此时)( U0(t)随充电电压上升而升高。
当)( (U i(t)下降且小于)(0tu时二极管反向截止此时停止向C充电并通过LR放电)( U0(t)随放电而下降。
充电时二极管的正向电阻Dr较小充电较快)( U0(t)以近)(U i(t)上升的速率升高。
放电时 因电阻LR比Dr大得多通常kRL10~5放故)( U0(t)的波动小并保证基本上接近于)( (U i(t)的幅值。
如果)((U i(t)是高频等幅波且LR很大则)( U0(t)几乎是大小为U0的直流电压 这正是带有滤波电容的半波整流电路。
当输入信号)( (U i(t)的幅度增大或减少时 检波器输出电压)( U0(t)也将随之近似成比例地升高或降低。
当输入信号为调幅波时检波器输出电压)( U0(t)就随着调幅波的包络线而变化从而获得调制信号完成检波作用由于输出电压)( U0(t)的大小与输入电压的峰值接近相等故把这种检波器称为峰值包络检波器。
30实验设备及材料二、实验报告1.实验现象与结果试验得到输入的波形及数据如下输出的波形如下2.对实验现象、实验结果的分析及结论检波输出可能产生三种失真：第一由于检波二极管伏安特性弯曲引起的非线性失真；第二是由于滤波电容放电慢引起的惰性失真；第三是由于输出耦合电容上所充的直流电压引起的负峰值失真，其中第一种失真主要存在于小信号检波中并且是小信号检波器中不可避免的失真。
对于大信号检波器这种失真影像不大，主要是后两种失真。
（1）惰性失真（对角失真）（2）、割底失真三．实验总结1.本次试验成败及原因分析惰性失真（对角线切割失真）断开J1、J3 连接J2 由IN1端加入普通调幅波 AM 分别调节集成乘法器幅度调制实验电路板上产生的普通调幅波 AM 的调幅系数m a、调制信号频率Ω、二极管大信号包络检波实验电路上电位器RW1 在TP2点观测图6-3所示惰性失真波形图。
二极管包络检波器实验
测试条件： RL=RLmin 测试方法：谐振法
测试原理：检波器的输入阻抗相对于谐振中放 是一个负载，它的大小直接影响中放的频率特 性（中心频fo和通频带B0.7）接有检波器中放 频率特性曲线如图2曲线1，去掉检波器时，频 率特性变成曲线2。若用一电阻和电容代替检 波器，调整电阻和电容的大小，使曲线2再回 到曲线1的位置。中心频率和带宽均变得与曲 线1一样，此时加的电阻和电容参数值就等效 为检波器的输入电阻和电容。
失真现象见图5。 b.底部切割失真：
图5.惰性失真波形图如下：
加入Cg后，交直流负载不再相等。直流负载 RKKdLdUDU=c/CRR(LL1,＋,交交流m流电c负o流载s振ΩR幅tLΩ）I=Ω,mR故=L‖m直KR流dgU电。c/流R因LU‖I d0Rc ==g 。 ＞若IRdcg选。取平不均合电适流,会[出(R现L‖负R值g)，<因m]二，极必管有具IΩ有m 单向导电性，负电流不会出现，造成截止，输 出将随Cg的放电规律变化，Cg的取值很大(常 取10uf左右)，放电很慢，从而形成平底，造 成失真。可见不失真的条件为：
仿真条件:Uim＝1V，F＝1KHZ，RL＝20kΩ ,不 接入0.1uf电容，m＝50%，输出波形如图9。
1、实验前，计算机仿真检波器当其输入信号分 别是正弦波和调幅波时的输出波形并改变电路 参数，观察惰性失真及负峰失真波形。
2、基本命题 测量检波器的动特性曲线。
用信号源（EE1641）产生一个等幅信号U1 （f1＝2MHZ），测量检波输出（*U2是什么 信号?）填表绘制特性曲线，并计算U1＝0.7v 时的检波效率Kd＝？ *当输入信号为调幅信号U1＝0.7v ,F=400Hz， m=0.3时，测量检波效率Kd＝？ 实验表格如下：
二极管检波电路设计
目录第1章二极管检波电路设计方案论证 (1)1.1检波的定义 (1)1.2二极管检波电路原理 (1)1.3二极管检波电路设计的要求及技术指标 (1)第2章对二极管检波电路各单元电路设计 (2)2.1检波器电路设计检波器电路 (2)2.1.1检波器电路原理及工作原理 (2)2.1.2检波器质量指标 (3)第3章二极管检波电路整体电路设计及仿真结果 (4)3.1整体电路图及工作原理 (4)3.3电路仿真图形 (4)第4章总结 (5)参考文献 (6)元器件清单 (7)第1章二极管检波电路设计方案论证1.1检波的定义广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。
对调幅波来说，是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波来说，是从它的频率变化提取调制信号的过程；对调相波来说，是从它的相位变化提取调制信号的过程。
狭义的检波是指从调幅波的包络提取调制信号的过程。
因此，有时把这种检波称为包络检波或幅度检波。
图1-20-21出了表示这种检波的原理：先让调幅波经过检波器（通常是晶体二极管），从而得到依调幅波包络变化的脉动电流，再经过一个低通滤波器滤去高频成分，就得到反映调幅波包络的调制信号1.2二极管检波电路原理调幅波信号是二极管检波电路的输入，由于二极管只允许单向导电，所以，如果使用的是硅管，则只有电压高于0.7V的部分可以通过二极管。
同时，由于二极管的输出端连接了一个电容，这个电容与电阻配合对二极管输出中的高频信号对地短路，使得输出信号基本上就是AM信号包络线。
电容和电阻构成的这种电路功能叫做滤波。
1.3二极管检波电路设计的要求及技术指标1．对常规调幅信号进行二极管检波解调并仿真，能够观察输入输出波形。
2．根据电路结果求出电压利用系数3．判断设计的电路是否能够产生失真参数：常规调幅信号调幅系数为0.5，输入信号载波频率10000HZ，载波电压100mV左右。
第2章对二极管检波电路各单元电路设计2.1检波器电路设计检波器电路2.1.1检波器电路原理及工作原理图2.1 工作原理图此图为大信号二极管峰值包络检波器电路，他是由信号源，二极管和低通滤波器串联组成。
二极管检波电路的设计
高频电子线路课程设计（论文）题目：二极管检波电路设计院（系）：信息科学与工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：信息科学与工程学院教研室：通信工程学号学生姓名专业班级、课程设计（论文）题目二极管检波电路设计课程设计（论文）任务1．对一个常规调幅信号进行二极管检波解调并用EWB仿真，能够观察输入输出波形。
2．根据电路结果求出电压利用系数。
3．判断设计的电路是否能够产生失真。
指导教师评语及成绩成绩：指导教师签字：年月日目录第1章课程设计的基本概念 (1)1.1 检波电路的基本概念 (1)第2章课程设计目的与要求 (1)2.1 课程设计目的 (1)2.2 课程设计的实验环境 (1)2.3 课程设计的预备知识 (1)2.4 课程设计要求 (1)第3章课程设计内容 (1)3.1电路原理设计 (1)3.2设计电路 (5)3.3电路分析 (5)3.4总结 6参考文献 (6)第一章课程设计的基本概念1.1检波电路的基本概念调幅信号的解调就是从已调波信号中还原出原调制信号,这个过程是调制的逆过程,称为振幅检波,简称为检波。
从频谱关系看，调幅是把调制信号的频谱搬移到高频载波附近：检波则是把已调波中的边带信号不失真地从高频载波附近搬移到原来的位置，因此检波电路也是频谱搬移电路。
检波方法可分为两大类：包络检波和同步检波，包络检波是指检波器的输出电压直接反映高频调幅波包络变化规律的一种检波方法。
由于普通调幅波的包络反映了调制信号的规律，与调制信号成正比，因此包络检波适用于普通调幅波的解调。
接下来将介绍二极管包络检波电路。
第二章课程设计目的与要求2.1 课程设计目的本课程的课程设计是设计一个简单的二极管检波电路，通过本次设计，让学生掌握高频电子线路的设计方法，并将其与仿真联系起来，理论与实践相结合，培养学生的设计能力。
2.2 做仿真部分：课程设计的实验环境硬件要求能运行Windows 9.X操作系统的微机系统。
二极管峰值包络检波器的设计
*******************实践教学*******************计算机与通信学院2012年秋季学期《通信系统基础实验》设计报告题目：二极管峰值包络检波器的设计目录一、实验目的 (1)1.1、进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的调制方法 (1)1.2、了解调幅波解调的原理，掌握调幅波的解调方法 (1)1.3、了解二极管包络检波的主要指标，检波效率及波形失真 (1)1.4、掌握用集成电路实现同步检波的方法 (1)二、设计指标 (1)三、整体电路图说明 (1)四、详细单元电路设计 (2)4.1、峰值包络检波 (2)4.2、失真电路 (3)4.3、改进电路 (5)4.4、实验电路 (5)五、整体电路设计与仿真结果 (6)5.1、混频器仿真电路仿真图 (6)5.2、包络检波仿真 (7)六、设计总结 (7)七、参考文献 (8)一、实验目的1.1、进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的调制方法1.2、了解调幅波解调的原理，掌握调幅波的解调方法1.3、了解二极管包络检波的主要指标，检波效率及波形失真1.4、掌握用集成电路实现同步检波的方法二、设计指标2.1、输入AM信号2.2、输出信号三、整体电路图说明在设计电路时要考虑选择性和通频带的要求,保证输出的高频波纹小,减小频率失真,避免惰性失真和负峰切割失真。
在选择二极管时要选择正向电阻小、反向电阻大、结电容小最高工作频率高的二极管。
一般多用点触型锗二极管2AP系列。
其正向电阻小,正向电流上升快,在信号较小时就可以进入大信号线形检波区。
电阻R的选择,主要考虑输入电阻及失真的问题,同时考虑对Kd的影响.容C不能太大,以防止惰性失真:C太小又会使高频波纹大,应使RC>>Tc。
图1：整体电路图整体电路由混频器和包络检波器组成，上半部分是混频器，下半部分是包络检波器。
四、详细单元电路设计4.1、峰值包络检波实验波形如图：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。
二极管包络检波器
实验二 二极管包络检波器一、实验目的1、. 初步认识实际的硬件包络检波器电路的组成，尤其要重视实际电路比原理性电路，多添加的辅助性元件的作用，以培养良好的识图习惯，增强识图能力。
2、掌握检波失真产生的原因，以及失真波形的特征。
二、实验原理调幅波的解调是从调幅信号中取出调制信号，通常称之为检波。
调幅波解调方法有二极管包络检波器，同步检波器。
本实验板上主要完成二极管包络检波。
二极管包络检波器具有电路简单，易于实现的优点。
它适用于解调含有较大载波分量的大信号，利用二极管的单向导电特性和检波负载L R C 的充放电过程实现检波。
所以L R C 时间常数的选择很重要。
L R C 时间常数过大，会产生惰性失真。
L R C 常数太小，高频分量会滤不干净。
综合考虑要求满足aa L m m C R f max 2011Ω-≤<< 其中：m a 为调制度，f 0为载波频率，Ωmax 为调制信号角频率的最大值。
由于检波电路交直流负载电阻的不同，有可能产生负峰切割失真。
为了避免负峰切割失真，各参数值应满足La R R m Ω≤，式中ΩR 表示交流负载，L R 表示直流负载。
三、实验电路分析本实验的实际电路如图4-1所示。
调幅波信号从J1101（或TP1101）输入，晶体管BG1101及其外围电路组成高频小信号调谐放大器，对输入信号进行放大后，经二极管D 1101及其外围RC 低通滤波器组成的包络检波电路，对调幅波进行解调。
解调后得到的低频调制信号，经运放电路放大后，由J1102（或TP1104）输出。
本实验电路的简化电路如图4-2所示。
切换开关K1101，可以将高频放大电路和检波电路连通；切换开关K1103，可以将检波电路和低频放大电路连通。
检波电路部分，切换开关K1102，直流负载电阻在R1106和R1107之间选择；切换开关K1104，负载电阻在R1108和R1109之间选择。
通过选择不同的交直流负载，在信号输出端J1102（或TP1104）即可观察到相应的失真波形。
高频电路课程设计 2AM(二极管包络检波)解调电路的设计与制作
华中师范大学武汉传媒学院传媒技术学院课程设计题目AM（二极管包络检波）解调电路的设计与制作班级B1101姓名学号一、设计题目：AM（二极管包络检波）解调电路的设计与制作二丶设计要求:若输入信号是调幅波，则输出就是原调制信号。
这种情况应用最广泛，如各种连续波工作的调幅接收机的检波器即属此类。
从频谱来看，检波就是将调幅信号频谱由高频搬移到低频。
检波过程也是应用非线性器件进行频率变换，首先产生许多新频率，然后通过滤波器，滤除无用频率分量，取出所需要的原调制信号。
常用的检波方法有包络检波和同步检波两种。
有载波振幅调制信号的包络直接反映了调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行解调。
而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变化规律，无法用包络检波进行解调，所以采用同步检波方法。
三丶设计方案：在解调电路中，采用二极管包络检波对调幅信号进行解调。
因为二极管D202的作用是实现高频包络检波，所以要求二极管的正向导通压降越小越好，在这里采用的是锗型二极管2AP9，其正向导通电压U F≤0.3V，可以很好的满足要求。
R225为负载电阻，C213为负载电容，它的值应该选取在高频时，其阻抗远小于R，可视为短路；而在调制频率（低频）时，其阻抗则远大于R，可视为开路。
利用二极管的单向导电性和检波负载RC的充放电过程，就可以还原出与调幅信号包络基本一致的信号。
四丶硬件框图:五丶电路原理图及分析：六丶制作及调试：一、二极管包络检波1. 解调全载波调幅信号（1）m<30%的调幅波检波从J2处输入455KHZ、峰－峰值Vp-p=0.5V~1V、m<30%的已调波。
将开关S1的1拨上（2拨下）,S2的2拨上（1拨下）,将示波器接入TH5处,观察输出波形.（2）加大调制信号幅度,使m=100%,观察记录检波输出波形.2. 观察对角切割失真保持以上输出,将开关S1的2拨上（1拨下）,检波负载电阻由2.2KΩ变为51KΩ,在TH5处用示波器观察波形并记录,与上述波形进行比较。
大信号检波器电路--串联型二极管峰值包络检波器
大信号检波器电路--串联型二极管峰值包络检波器大信号（0.5V以上）检波器，也称包络检波器。
1、串联型二极管峰值包络检波器该种检波器的原理电路如图5.5-10A所示。
在电路中，信号源U1、二极管VD和检波负载RLCL是串联相接的，故称之为串联型二极管峰值包络检波器。
电路是利用VD单向导电和检波负载RLCL充放电而工作的。
VD的寻通与否决定于高频输入电压U1和输出电压UO（即电容CL上的电压UCL）之差（U1-U 0），在高频信号正半周（U1-U0）﹥0期间VD导通，流过VD的高频电流ID对CL导通时充电，充电时间常数为RDCL（RD很小为VD导通时的内阻）很小，U0在很短时间内就接近高频电压最大值。
在（U 1-U0）﹤0期间，VD截止，电容CL通过RL放电，由于放电时间常数RLCL（》RDCL）远大于高频信号周期，故放电很慢，这样不煌地循环反复充放电，就得到如图5.5-10B中电压波形。
由于U0与U1的幅度相当接近，峰值包络检波由此而得名。
图5.5-10C为检波二极管电流电压波形，ID呈脉冲状，其幅度随U1包络的变化而变化，ID中含有的平均电流UDEV在负载RL上的压降即为输出电压UO。
可以证明，当U1=UC（1+MACOSOT）COSOCT时UO中调制信号分量UOO为：式中θ为二极管导通时通角之半，它为仅与RD与RL有关的一个常数。
θ、RL、RD三者的关系为：R1D决定于θ，即取决于RD/RL，因此，也可根据RD/RL值，通过表5.5-3查出R1D值。
包络检波器常有两种非线性失真：一是对角切割失真、二是负峰切割失真。
图5.5-11示出对角切割失真情况。
产生该种失真的原因是检波电路的时间常数RLCL选得过大，以使电容CL的放电速率跟不上包络变化速率所造成的。
为了避免对角切割失真的产生，对于单音调制选取时间常数RLCL时必须满足下式上式表明，MA的欧越大，包络下降速度越快，避免产生对角切割失真所要求的RLCL值就越小。
峰值检波器电路的设计
峰值检波器电路的设计第一章绪论检波器，是检出波动信号中某种有用信息的装置。
用于识别波、振荡或信号存在或变化的器件。
检波器通常用来提取所携带的信息。
检波器分为包络检波器和同步检波器。
前者的输出信号与输入信号包络成对应关系，主要用于标准调幅信号的解调。
后者实际上是一个模拟相乘器，为了得到解调作用，需要另外加入一个与输入信号的载波完全一致的振荡信号（相干信号）。
同步检波器主要用于单边带调幅信号的解调或残留边带调幅信号的解调。
从调幅波中恢复调制信号的电路，也可称为幅度解调器。
与调制器一样，检波器必须使用非线性元件，因而通常含有二极管或非线性放大器。
检波器分为包络检波器和同步检波器。
前者的输出信号与输入信号包络成对应关系，主要用于标准调幅信号的解调。
后者实际上是一个模拟相乘器，为了得到解调作用，需要另外加入一个与输入信号的载波完全一致的振荡信号（相干信号）。
同步检波器主要用于单边带调幅信号的解调或残留边带调幅信号的解调。
1.1检波器的构成1.2.1包络检波器电路图1是典型的包络检波电路。
由中频或高频放大器来的标准调幅信号ua(t)加在L1C1回路两端。
经检波后在负载RLC上产生随ua(t)的包络而变化的电压u(t)，其波形如图2所示。
这种检波器的输出u(t)与输入信号ua(t)的峰值成正比,所以又称峰值检波器。
1.2.2包络检波器波形包络检波器的工作原理可用图2的波形来说明。
在t1<t<t2时间内,输入信号瞬时值ua(t)大于输出电压u(t)，二极管导通,电容C通过二极管正向电阻ri充电,u(t)增大;在t2<t<t3时间内,ua(t)小于u(t)，二极管截止，C 通过RL放电，因此u(t)下降；到t3以后,二极管又重新导电,这一过程照此重复不已。
只要RLC 选择恰当,就可在负载RLC上得到与输入信号包络成对应关系的输出电压u(t)。
如果时间常数RLC太大，放电速度就会放慢,当输入信号包络下降时,u(t)可能始终大于ua(t)，造成所谓对角切割失真(图2)。
二极管包络检波器
实验报告
成绩
班级 电子
学号
姓名
课程名称
高频电子技术实验
实验日期 2013-11-18
实验名称
二极管包络检波器
实验目的：
1、加深对二极管大信号包络检波工作原理的理解。
2、掌 握 用 二 极 管 大 信 号 包 络 检 波 器 实 现 普 通 调 幅 波（ AM）解 调 的 方 法 。了 解 滤
从上式可以看出，R1 越大，交直流电阻差别就越小，负峰切割失真就不易产生。 但是 R1 与 R2 的分压作用，是输出电压减小，因此兼顾二者， R1=（0.1—0.2）R2， 为了提高检波器的高频滤波能力，在电路中的 R2 上并接了电容 C3。滤波电路的 时间常数为：
RC=（R1+R2）C2+R2C3=0.1051x10 (-3) S 其中，C2=C3=0.01μ F。 为了避免对输出低频信号产生分压，Cc 取 10μ F。 打开示波器，显示出高频信号以及解调出的低频信号如下图 4-6 所示
波电容数值对 AM 波解调影响。
3、了解电路参数普通调幅波（AM）解调影响
实验原理： 1、二极管包络检波工作电路：
图 4-1 二 极 管 包 络 检 波 工 作 电 路 采 用 的 核 心 元 件 是 二 极 管 ，利 用 二 极 管 和 电 阻 电 容 电 感 的一系列组合从而在调制信号中解调出低频信号。 2、二极管包络检波工作原理
5
主要技术指标：载波频率 f=1MHz,调制频率 F=1kHz，调幅度 m=0.5。电路主要元
件参数：晶体管采用理想晶体管，下一级输入电阻 R3=10kΩ ，电路中直流负载
电阻：
交流负载电阻：
RL =R1+R2=5.51kΩ R2R3
基于HSCH-9162二极管的包络检波电路设计
基于 HSCH-9162二极管的包络检波电路设计摘要：检波二极管具有结电容低、工作频率范围宽和反向电流小的特点，常用于接收机中，对调幅信号进行解调，以获取载波所携带的信息。
本文结合实际应用需求，讲述了基于HSCH-9162二极管的包络检波电路的设计方法，为设计人员深入了解二极管的包络检波电路的设计过程提供一点参考。
关键词：二极管，包络检波，线性度，惰性失真，负峰切割失真Design of envelope detection circuit based on HSCH-9162 diodeYe fengpingThe 29th Research Institute of CETCAbstract: The detector diode has the characteristics of low junction capacitance, wide operating frequency range and small reverse current. So it is often used in the receiver to demodulate the amplitude modulation signal, in order to obtain the informationcarried by the carrier. Combined with practical application requirements, this paper gives an account of the design method of envelope detection circuit based on HSCH-9162 diode, maybe it can provides some reference for designers to deeply understand the design process of envelope detector based on detector diode.Key words: diode, envelope detection, linearity, inertia distortion, negative peak cutting distortion1 引言在无线电通信系统中，为保证辐射效率、提高通信容量和系统的抗干扰能力，常采用调制的手段将信息耦合到一个较高的频率上。
实验五 检波
实验五 检波
一、包络检波器
1、二极管峰值包络检波器电路
图5.1 二极管包络检波电路
（1）通过示波器观察输入输出的波形
（2）修改检波电路中的C1=0.5μF ，R1=500K Ω，再观察输入输出波形的变化，说明这种变化的原因；
波形如图所示：
原因：由于C R L =放τ过大，导致时间常数太大，在一段时间内输入信号电压总是低于电
容C 上的电压，二极管始终处于截止状态，输出电压不受输入信号的控制，而是取决于放电，产生了惰性失真。
（3）在图5.1中修改输入调制信号V1的调制系数ma=0.8，再观察输入输出波形的变化，说明这种变化的原因；
改变ma 的值后的输出波形如下所示：
原因：不产生惰性失真的条件是a a L M M C R Ω-≤
21，当a M 增大时则会使电容C 的惰性减
小，使得解调信号更接近包络变化。
2、同步检波
1）模拟乘法器同步检波
图5.2 乘法器解调DSB 电路
（1）通过示波器观察7和9节点的波形
黑色为节点7的波形，红色为节点9的波形。
2）二极管平衡电路同步解调
图5.3 二极管平衡电路解调DSB
（1）通过示波器观察节点9和3的波形，并说明是什么信号？
黑色为节点9的波形，红色为节点3的波形。
（2）将图5.3中的A1，V3，V4去掉，换成AM信号源，振幅为0.35V,载频为50kHz，调制信号频率为0.5 kHz，调制系数为0.5。
再通过示波器观察两个节点的波形。
同步检波是否可以解调AM波？
黑色为节点9的波形，红色为节点3的波形，同步检波可以解调AM波。
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实践教学
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计算机与通信学院
2012年秋季学期
《通信系统基础实验》设计报告题目：二极管峰值包络检波器的设计
目录
一、实验目的 (1)
1.1、进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的调制方法 (1)
1.2、了解调幅波解调的原理，掌握调幅波的解调方法 (1)
1.3、了解二极管包络检波的主要指标，检波效率及波形失真 (1)
1.4、掌握用集成电路实现同步检波的方法 (1)
二、设计指标 (1)
三、整体电路图说明 (1)
四、详细单元电路设计 (2)
4.1、峰值包络检波 (2)
4.2、失真电路 (3)
4.3、改进电路 (5)
4.4、实验电路 (5)
五、整体电路设计与仿真结果 (6)
5.1、混频器仿真电路仿真图 (6)
5.2、包络检波仿真 (7)
六、设计总结 (7)
七、参考文献 (8)
一、实验目的
1.1、进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的调制方法
1.2、了解调幅波解调的原理，掌握调幅波的解调方法
1.3、了解二极管包络检波的主要指标，检波效率及波形失真
1.4、掌握用集成电路实现同步检波的方法
二、设计指标
2.1、输入AM信号
2.2、输出信号
三、整体电路图说明
在设计电路时要考虑选择性和通频带的要求,保证输出的高频波纹小,减小频率
失真,避免惰性失真和负峰切割失真。
在选择二极管时要选择正向电阻小、反向电阻大、结电容小最高工作频率高的二极管。
一般多用点触型锗二极管2AP系列。
其正向电阻小,正向电流上升快,在信号较小时就可以进入大信号线形检波区。
电阻R的选择,主要考虑输入电阻及失真的问题,同时考虑对Kd的影响.容C不能太大,以防止惰性失真:C太小又会使高频波纹大,应使RC>>Tc。
图1：整体电路图
整体电路由混频器和包络检波器组成，上半部分是混频器，下半部分是包络检波器。
四、详细单元电路设计
4.1、峰值包络检波
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）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:包络检波器波形图
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)
4.2、失真电路
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
失真波形如下页图示：
图4：惰性失真波形图
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，波形如下图示：
图5：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)
所以有：
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：
4.3、改进电路
图6：改进电路图
R直=R1+R2
R交=R1+(R2R L)/(R2+R L)=R1+R交'
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。
4.4、实验电路
图7：包络检波器模块图
图3：混频器模块图
图8：峰值包络检波器原理图
五、整体电路设计与仿真结果
5.1、混频器仿真电路仿真图
图9:混频器仿真图
5.2、包络检波仿真
图10:包络检波器仿真图
六、设计总结
实践是检验真理的唯一基石。
作为一名理工科的学生，应当以锻炼熟练的实验动手能力及严谨的实验求真精神为重点，努力投入到实践生产中去。
而这次我们对包络检波的检波原理有了更深的了解和认识，恰恰给了我们搭建起理论知识与实践活动间桥梁的机会，实乃弥足珍贵！通过这次实训，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。
调试带来了不少麻烦，但通过我进一步步仔细的检查，最终还是解决了所有问题。
通过这次实验设计我认为要做好一个实验设计就必须做到在设计程序之前对所用的结构有一个系统的了解，要有一个清晰的思路和一个完整的流程图。
调试的完美与否不仅仅是实现功能而应该让人一看就能看出你的动手能力。
在设计课程过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来并分析清楚以免下次再碰到同样的问题。
虽然这次实验不是非常顺利，但这为我以后进行类似的工作积累了宝贵经验，可
谓从中受益匪浅。
回顾我们的实习过程，短暂却充实，自己也掌握了一些实践中的技能，真切地体会到集体合作在实验中的重要性。
要不是同学间相互交流帮助，可能会
走很多的弯路甚至功亏一篑，真不愧是集思广益。
七、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。