包络检波电路分析

四 振幅调制的解调四 振幅调制的解调 基本特性及实现模型 振幅检波电路 一 振幅调制的解调电路的基本特性及实现模型 定义 振幅调制波的解调电路称振幅检波电路 简称检波电路 检波是 从振幅调制波中不失真的检出调制信号的过程 它是振幅调制的逆过 程 功能 在频域上 该作用就是将已调幅波的调制信号频谱不失真地搬到 零频率附近 检波乃是实现频谱线性搬移 类型 同步检波 包络检波 1 同步检波 主要解调 DSB SSB 波 也可解调 AM 波 乘积型 A 实现模型 同步检波的关键在于取参考信号 Ur必须与输入原载波信号严格同步 同频 同相 因而实现电路较复杂些 B 原理 振幅检波电路也是一种频谱搬移电路 可以用乘法器来实现 以双边带调制信号的解调为例 按此仿真 US Vmcos tcos Ct为已调波 Ur Vrmcos Ct为本地引入参考电压 称同步电压 要求与输入载波信号 同频同相 第一项与 cos t成正比 是反应调制信号变化规律的有用分量 后两项 为 2 C的双边 带调制信号 为无用的寄生分量 通过低通滤波将高频分量滤除 即可实 现检波 若任意多频信号可画出下列频谱示意图 采用同样的工作原理 以上模型也可实现 AM 波和 SSB 波的解调 叠加型 按此仿真 A 实现模型 B 原理 a 若 Us UDSB Vmcos tcos Ct Ur Vrmcos Ct 当 Vrm Vsm 时 合成信号为不失真的普通 标准 调幅波 可通过包络检波器检出所需 要的调制信号 b 若 Us USSB Vmcos C t Ur Vrmcos Ct Vrm Vsm U 用 矢量叠加法 经包络检波后 UAV dVrm 1 Dcos t 再经隔直电容后得 Uav dDVrmcos t 实现了不失真的解调 2 包络检波 因 UAM经由非线性器件后输出电流中含有能线性反映输入信号包络变化规 律的音频信号分量 即反映调制信号变化规律 所以包络检波仅适用于标准 调制波的解调 此电路不需要加同步信号 电路显得较简单 2 并联型二极管包络检波电路 某些情况下 需在中频放大器与检 波器间接入隔值电容 为防止中频放 大器的集电极电压加到检波器上 可采用并联型检波电路 C 为负载 电容 并兼作隔直电容 RL 为负载 电阻 与二极管并联 为二极管电 流中的平均分量提供通路 检波的物理过程与串联型相同 D 导通时 向 C 充电 充 RDC D 截止 时 C 通过 RL 放电 放 RLC 达到动态平衡后 C 上产生与串联电路类 似的锯齿状波动电压 Uc 该电压的平均值为 Uav 因输出 U0 中还包括输 入 US 直接通过C 在输出端产生的高频电压 U0 US UC所以需在检波器后 继电路中另加低通滤波器滤除高频成分 从能量观点 较串联型小 不论何种振幅调制波 都可采用同步检波电路进行解调 对标准调幅波来说 其载波分量未被抑制 可直接利用非线性器件的相 乘作用 获得所需的解调电压 二 包络检波电路 1 串联型二极管峰值包络检波器 电路与原理 电路由二极管 D 和 RLC 低通滤波器相串接构成 输入 US 时 通过 D 的电流 i 在 RLC 电路产生 平均电压 UAV 该电压又反作用于 D 上 称平均 电压负反馈效应 影响通过二极管的电流 若 Us Vcm 1 Macos t cos Ct 则 UAV dVcm dMaVcmcos t VAV Uav 其中 Uav U 所以实现了线性检波 电容两端存在锯齿脉冲电压 U0 称未滤净的残余高频电压 UAV 输出平 均电压反映了包络变化规律 二极管的导通角 很小 所以动态平衡时它工作在信 号峰值附近 检波性能与 RLC 时间常数相关 RLC 愈大 U0愈小 UAV 愈大检波性能 愈好 检波指标 检波效率 d UAV Vm t cos 1 输入电阻 从能量观点来看 Pi Vm2 2Ri PL VAV2 RL Pi PL Vm VAV Ri RL 2 非线性失真 a 惰性失真 o当输入为调幅波时 过分增大 RL 和 C 值 致使二极管截止期 间 C 通过 RL 的放电速度过慢 在某 t1 时刻跟不上输入调幅波 包络的下降速度 输出平均电压就会产生失真 称惰性失真 o为避免产生惰性失真 必须在任何一个高频周期内 使 C 通过 RL 的放电速度大于或等于包络的下降速度 单音调制时不产生惰性失真的条件 为兼顾检 波性能 工程上取 o结论 Ma 和 越大 包络下降速度越大 不产生惰性失真所要求的 RLC 值也须越小 在多音调制时 作为工程估算 Ma 和 均 应取最大值 即 b 负峰切割失真 o原因 检波器与下级电路连接时 一般采用阻容耦合电路 Cc为隔值电容 对 呈交流短路 Cc 两端电压为VAV Ri2为下级 电路输入电阻 VAV在RL Ri2分压后在RL两端得VA电压反作用到二 极管两端 若VA Vsmmin D 截止 使输出调制信号电压在其负峰值 附近将被削平 出现负峰切割失真 o现象 演示 o克服失真条件 为了克服负峰切割失真 要求VA Vsmmin可得到克 服失真的条件 R 为交流负载 可见 交直流负载电阻越接近 不产生负峰切割失真所允许的 Ma值越接近于 1 Ma一定时 交直流负载电阻值的差别受到不产