高频电子技术课件第6章_调幅信号的解调讲解

2）输出电压u0的成分 低频成分——uΩ有用,输出； 高频成分——无用,旁路电容滤除； 直流成分——无用,隔直电容滤除。
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包络检波 ——二极管大信号包络检波器
工作原理
vi Vim (1 ma cos t) cos0t (Vim 500mV )
当 vi 0 时，二极管导通，充 电时间常数 充 rdC 很小，充电很 快，vC 很快与 vi 相等。
直流负载电阻RL--- 5k~10k 兼顾检波效率、避免割底失真
滤波电容C-----0.005 F~0.02 F 兼顾检波效率、避免对角线失真、频率失真
输出隔直耦合电容C1---5 F~10 F 避免频率失真
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三、普通调幅波同步解调电路(相干解调)
1.原理： 在接收端必须外加一个与载波同频同相的信号。
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包络检波
对于音频（ ）信号，Cc 相当短路，交流等效电阻：
R

Rri 2 R ri2
R / /ri2
R
R为直流负载电阻
不产生负峰切割失真的条件：
Vim (1 ma ) VR

R R ri2 VC

R
R ri2
Vim

ma

ri 2 R ri2

R R
负峰切割失真本质上是由于检波器交、直流负载不等而 引起。将直流电阻R分成两部分 再与下一级连接可减小交直流 负载的差别。
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解调器在接收机中的位置
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（3）频率失真
由隔直耦合电容 C1 和滤波电容 C 引起的.
为使频率在min时,C1上压 降不大, 不产生频率失真:
1 minC1 ri
为使频率在max时, C断开, 不把低频电流旁路掉:
1 maxC

RL
综上,一般,隔直耦合电容 C1 取几个微法 (F),滤波电容 C 取0.005 F~0.02 F 。
故又称 平方律检波

a2U
2 cm
ma
cos
t

1 4
a2U
2 cm
ma2
cos
2t
...
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3. 性能指标 （检波效率、输入阻抗） （1）检波效率：
Kd

U m maU cm

im R2 maUcm

a2maUcm2 R2 maUcm
a2 R2Ucm
由于a2、Ucm 较低，所以检波效率低。
v1 V1m cos(0 )t （上边带） v0 V0m cos(0t )
v v1 v0 V1m cos(0 )t V0m cos0t Vm cos(0t )
Vm (V0m V1m cos t)2 (V1m sin t)2 arctg V1m sin t
d 高
cCRL 100 时，可达0.86。
cCRL 过大，会引起检波失真.
因此， cCRL 10 ~ 100
• cCRL一定时，
RL Kd
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（1）检பைடு நூலகம்效率 续 检波管对检波效率的影响：
检波管导通电阻rD越小，充电时间越短， 电容C上充的电压高,使输出低频信号幅度大, 检波效率提高.
非相干解调
小信号平方律检波 大信号峰值包络检波（重点）
相干解调——同步解调 相干解调就是要在本地恢复出同频同相的载波
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6.1 普通调幅波的解调电路 ——从调幅信号中检出调制信号
问题： 1、非相干解调检波器的主要技术指标（质量要 求）有哪些？ 2.非相干解调检波器电路的组成框图？
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1. 非相干解调检波器的主要技术指标（质量要求）
由于RC 过大，当输入高频调幅信号的幅度下降时，电容 两端的电压减小得很慢，即输出 (vC ) 不受vi 控制，而取决于 电容的放电速度，从而造成惰性失真。
不产生惰性失真的条件：
vC 变化的速度应比高频电压包
络变化的速度快：
放

RC

1 ma2 mamax
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惰性失真 续
不失真条件：
max RLC
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（1）检波效率 续 输入信号幅度对检波效率的影响： 输入信号幅度大,检波效率高
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包络检波
2、性能指标
⑵ 等效输入电阻
Rid

Vim I1m
I1m

1


iD
cos
td
(t
)

1


iDd (t) 2I0
I0是平均电流，电阻 R 上的平均电压为kdVim
I0 kdVim R
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应用例：
二极管峰值包络检波器，原电路正常工作 （1）若检波电容C加倍，易产生（B）， （2）若电路参数保持正常工作时的值不变，加大 输入调幅波的调制度ma时，易产生（C）。
A、底部切割失真（负峰切割失真） B、惰性失真（对角线切割失真） C、惰性和底部切割失真
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检波电路参数的选取
检波二极管D--- 选点接触型(2AP系列) 正向导通电阻小,反向电阻大.
本地载波ur
输入信号ui
乘 法 uo
低通
ui Uim cos t cosct 器
uo (t) Auiur 滤波
输出调 制信号

1 2
AUimU rm
cos
t
cos
2ct

1 2
AUimU rm
cos
t
高频分量，低通 滤波器滤除
所需的解调信号
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2.分析：同步信号与发端载波信号不同频同相 时，对解调会有什么影响？
Rid
Vim Iim
R 2kd

R 2
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2、性能指标（检波效率、输入阻抗、检波失真）
（3）检波失真(重点）
对角线失真（惰性失真） 割底失真(负峰切割失真) 频率失真 非线性失真 (由检波二极管伏安特性弯
曲引起的，对大信号检波 器影响不大）
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包络检波
3、失真
⑴ 惰性失真（对角线切割失真）
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3. 性能指标 （检波效率、输入阻抗） （2）输入电阻：
对载波频率，因二极管D始终处于导通，输入 电阻等于二极管的交流阻抗rD。输入电阻小
综上，小信号平方律检波器的检波质量低。
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调幅信号的解调： 非相干解调 小信号平方律检波 大信号峰值包络检波（重点） （输入调幅波的幅度在500mV以上） 1. 电路与工作原理
2. 性能指标（检波效率、输入阻抗、 检波失真（重点））
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二、大信号峰值包络检波
1. 电路与工作原理
u i(t)与uo(t)
ui(t) uo(t)
t
uo(t)
uΩ(t)
检波器的输出电压：uo(t)=uΩ(t)+UDC
UDC t
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注： 1）输出电压uo的大小与输入电 压ui的峰值(包络)接近相等， 故称为峰值包络检波。
VW maVim
为电流导通角
3 3 rd
R
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⑴ 电压传输系数（检波效率）
若输入等幅波
Kd

Uo U cm
若输入调幅波
Kd

U m maU cm
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（1）检波效率 续
电路参数和载频 对检波效率的影响
cCRL 100 cCRL 10
cCRL 1
• 一定RL下，cCRL 大
1 ma2 或 ma
ma
1 1 (maxCRL )2
表明： ma 或 大 ，则包络变化大；
或 RLC大，放电慢，都易产生对角线失真。
工程上可按下式计算:
max RLC 1.5
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包络检波 ⑵ 负峰切割失真（底边切割失真）
检波器输出低频信号耦合到下一级（低放）时，经耦 合电容Cc来隔直流分量。Cc 上的直流电压 VC Vim 。电阻R 的分压相当于给D加了一个大的反偏电压 VR ，使得输入调 幅波包络的负半周可能小于VR ，导致 D 在这段时间截止， 造成输出信号底部被切去，形成“负峰切割失真”。
V0 V1m cos t
当 V0m V1m时，可使 Vm 近似按 cost 变化。再经过包 络检波，即可实现信号的解调。
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问题： 若想使检波电路获得好的性能，在设计电路
时，应主要从哪些方面入手？
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2.非相干解调检波器电路的组成框图
高频 输入
非线性 器件
低通 滤波
问题：
为什么检波电路必须由非线性器件才能实现？
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调幅信号的解调：
非相干解调
大信号峰值包络检波
1. 电路
小信号平方律检波
（输入调幅波的幅度 在几十mV, 或更小）
计算：调幅波带宽、功率
电路分析：峰值包络检波器的检波失真分析, 及其元件参数选择；
各种调幅、解调电路的形式， 及其原理。
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本章综合例题
3、根据上图， 1）画出输入低通滤波器的信号频谱. 2）讨论输出信号uΩ是否失真？
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同步检波
1、乘法器检波 适用于所有调幅波（AM、DSB、SSB）
v1 V1m cos t cos0t
v0 V0m cos(0t )
v2 v1v0 V1m cos t cos0t V0m cos(0t )
LPF v

1 2
V1mV0
m
cos
cos t
可见与 有关，最好 0， 输出电压能达到最大值。
由于此时是同频同相——同步检波。
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同步检波
2、加法检波
vi 到最大值后开始下降，vi 将 小于 vC，二极管截止，电容经电阻 R 放电，放电时间常数 放 RC 很 大，放电慢。
只有当 vi
vC

0
时，二极管才导通，才会对电容充电。 19
包络检波
2、性能指标
⑴ 电压传输系数（检波效率）
k cos kd
=
输出音频电压振幅 输入调幅波包络振幅
输入的已调波 ui Uim cos t cosct
本地载波（同步信号）：与发送端载波有频差
相位差时
ur Urm cos[(c )t ]
则输出信号（滤波前）：
uo (t) Auiur AUimUrm cos t cosct cos[(c )t ]
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6.2 抑制载波调幅波的解调电路 乘积型同步检波电路 模拟乘法器
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抑制载波调幅的解调电路
DSB/SC-AM
只能采用同步检波（相干）
要求：接收端须提供与发端同频同相的同步信号 ——本地载波信号
问题：同步信号与发端载波信号不同频同相时， 对解调会有什么影响？
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1. 工作原理
ur Urm cosct
a. 检波效率（也称电压传输系数） Kd
若检波器输入等幅波，则
Kd

Uo U cm
6
a. 检波效率（也称电压传输系数） Kd 续
若检波器输入调幅波
Kd

U m maU cm
小于1。设计电路时，尽量使它接近1。
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b 检波失真 （尽量小） 输出电压与输入调幅波包络的相似程度
c 输入阻抗 （尽量大，减小对前一级的影响） 检波器输入端的等效阻抗（对载波频率）
第6章 调幅信号的解调
1
6.1 普通调幅波的解调电路 ——从调幅信号中检出调制信号
问题回顾： 1、解调器在无线电接收系统中的位置？ 2、解调前后信号波形的变化？
2
检波器输入信号波形
检波器输出信号波形
3
6.1 普通调幅波的解调电路（重点） ——从调幅信号中检出调制信号
调幅信号的解调（又名检波）：
输入信号ui 乘 法 uo 低通 输出调制信号
器
滤波
2. 电路
本地载波ur 一般用模拟相乘器完成
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应用例： 下图为同步检波器原理框图，
本地载波， ur (t) U rm cos(ct 0 )
其中0 为常数，输入信号 us (t) U sm cos t cosct
（1）写出输出电压uo(t)的表达式，并说明uo(t)是 否失真； （2）说明此原理框图是否可以用来解调普通调幅波？
产生解调失真
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3. 电路形式 乘积检波器相乘电路 （如：二极管环形器、模拟乘法器）
用于实现双边带调幅产生的电路，也可用于解调， 只是把输入信号由低频信号，改为已调幅双边带 信号。
单边带调幅波解调原理与双边带的相同----乘积型同步检波
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本章总结：
理解：调幅、解调的基本原理（调幅波的表达 式、波形、频谱特点等），会根据提示 写出调幅波表达式，绘出波形、频谱。
2. 工作原理
3. 性能指标（检波效率、输入阻抗）
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一、小信号平方律检波
1.电路
高频 输入
非线性 器件
低通 滤波
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2.工作原理（幂级数分析法）
二次ui 谐u波fAa(Mu失0 )真Ea2a2系0(1U数cam：1ma((n1ua2(u/m2E)aUE)cco)m14nsaa2a22U(2tUu)c2cmc2ommEsma)a22ctmE4a