第6章调幅信号的解调3

1、1高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP五、大信号检波器的分析五、大信号检波器的分析 输入为等幅波输入为等幅波 2高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FPuDi DuoUim当当 时，二极管导通时，二极管导通 bziimdbzdddutuuguugicos0bzduu + uD-ui+- -CVDR+- -uo3高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP 流过二极管的电流流过二极管的电流 id 可表示为 id=I0+I1mcosit+I2mcos2it+Inmcosnit其中，其中，I0

2、=0()IM为直流分量，为直流分量，I1m=1()IM为基波分量振幅，为基波分量振幅，Inm=n()IM为为n次谐波分量振幅。次谐波分量振幅。)cos1 (cossin)(0)cos1 (cossin)(14高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP 与电路参数的关系与电路参数的关系 当当it= 时时,id=0，可得可得 gd(- -uo+Uim mcos- -Ubz)=0 当当it=0 时，时，id=IM ，可得可得 imbzoUUucos5高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP0()1(1 cos )BZoMdimBZ

3、dimdimimUuIguUUg Ug UUcos1cossin1cos10imdugI由于由于 ， 则则 0oMII1(sincos )imdUr 当当it=0 时，时，id=IM ，可得可得6高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FPtandrR6.15231tan53cos(tan)oobzduRuUr因为因为 为未知数，不可能直接求解，还需变换，上式两边同时除为未知数，不可能直接求解，还需变换，上式两边同时除 则则0bzUbzuu 0在在 或或 的条件下，可得的条件下，可得经低通滤波器的输出电压经低通滤波器的输出电压 uo=I0R= Uim(sin-c

4、os)dRr7高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP在在 UBZ=0 , 的条件下的条件下,其通角其通角只与电路参只与电路参 数数 rd 和和 R 有关，而与输入信号的振幅有关，而与输入信号的振幅 Uim 无关无关33Rrd6输入等幅波时，输出直流电压输入等幅波时，输出直流电压:coscosOimBZimUUUU结论：结论：imbzoUUucos可得可得由式 (6-9)得UBZ=0的条件可以通过加固定偏压的方法实现，如图（的条件可以通过加固定偏压的方法实现，如图（6-7）8高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP输入调幅

5、波输入调幅波ttmUuiaimicos)cos1 ( )(1cos)cosoimau tUmttmUUaimimcoscoscos检波输出检波输出直流直流角频率为角频率为 的交流的交流负载RL上的电压:imbzoUUucos图图6-8tmUuaimBcoscos9高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP四、四、大信号检波器的技术指标大信号检波器的技术指标输入等幅波输入等幅波 时，时， 定义：输出直流电压与输入高频电压的振幅的比值。定义：输出直流电压与输入高频电压的振幅的比值。 Kd=coscosoimimimUUUUtUtuiimicos)( 1、电压传输系

6、数、电压传输系数Kd10高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP 定义：输出的定义：输出的 分量振幅分量振幅 与输入高与输入高频调幅波包络变化的振幅频调幅波包络变化的振幅 的比值。的比值。mUaimm UcoscosmaimaimaimUm Um Um UKd二极管大信号检波器的电压传输系数为常数，二极管大信号检波器的电压传输系数为常数，又称线性检波。又称线性检波。 cosdk输入为普通调幅波输入为普通调幅波 ui=Uim(1+macost)cosit 时时，11高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP2、等效输入电阻、等

7、效输入电阻 定义定义：输入等幅高频电压振幅与流过二极管的高频输入等幅高频电压振幅与流过二极管的高频电流的基波振幅之比。电流的基波振幅之比。 的表达式的表达式idR1imidmURI(sincos )imdUr1sin cosimdidmUrRI(tan)drR12高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP在二极管导通角在二极管导通角 很小的情况下很小的情况下,等效输入电阻等效输入电阻12idRR.! 51! 31sin533512tan3152411cos12!4! 将将 、 、 展开成级数取前两项代入展开成级数取前两项代入tansincosidR13高频电子

8、线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP检波器的失真可分频率失真、非线性失真、惰性失真和负峰检波器的失真可分频率失真、非线性失真、惰性失真和负峰切割失真。切割失真。 频率失真频率失真Ci1Cmax1cCmin1不产生频率失真的条件不产生频率失真的条件 R R RL 保证高频成分被旁路掉保证高频成分被旁路掉保证最高频率的音频不被旁路掉保证最高频率的音频不被旁路掉保证最低音频能通过保证最低音频能通过Cc 3、失真、失真载波分量14高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP + + v C + R RL VC Cc vi D 产生原因：二

9、极管伏安特性起始弯曲部分引起的信号失真产生原因：二极管伏安特性起始弯曲部分引起的信号失真非线性 实现原理： iD v ， vi不变vD iD 非线性失真非线性失真 二极管大信号检波的非线性失真非常小。这是由于输出电压二极管大信号检波的非线性失真非常小。这是由于输出电压是二极管的反向偏压，具有负反馈作用，能使非线性失真减小。是二极管的反向偏压，具有负反馈作用，能使非线性失真减小。15高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP3 3、惰性失真、惰性失真 RC 过大，放电太慢，使得过大，放电太慢，使得输输入入AM信号包络的变化率信号包络的变化率RC放电放电的速率的速

10、率产生惰性失真的原因：产生惰性失真的原因：tui(t)与与uo(t)uo(t)ui(t)避免产生惰性失真的条件：避免产生惰性失真的条件： 在任何时刻，电容在任何时刻，电容C上电压的变化率应大于或等于包络信号上电压的变化率应大于或等于包络信号的变化率，即的变化率，即tUtuddddimC16高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FPimaimsindUm Utdt 设输入信号设输入信号AM信号：信号：iimac1coscosuUmttimima1cosUUmt 电容电容C 通过通过R 放电，通过放电，通过C 的电流为的电流为CCdduiCt包络信号为：包络信号为

11、：包络的变化率为：包络的变化率为：而流过而流过R 的电流为的电流为CRuiRCCd duuCtRCCdduutRCRC =ii+ uD-ui+- -CVDR+- -uc17高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FPCimadima1cos1cosuUmtKUmtCimdddduUAtt则有则有由于由于 为检波器输出电压为检波器输出电压Cu则则Cimad1cosduUmttRCaasin1cosmtRCmt所以不产生惰性失真的条件为：所以不产生惰性失真的条件为：1tUmtmRCUasin)cos1 (imaim为为避免产生惰性失真，避免产生惰性失真，必须保证必须

12、保证A值取最大时仍有值取最大时仍有1maxA故令故令:0 dtdA18高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP0cos1sincos)cos1 (2a22aaatmtmttmmRCdtdA即：即：； cosamt2a21cos1sinmtt可解得：可解得：a2a1mmRC有有minmax当当 ，不失真条件变为，不失真条件变为amax2a1mmRC19高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FPV i m（1-m）V i mttmVoimicos)cos1 (vV R)cos1 (tmVimttmVoimicos)cos1 (v

13、ttmVoimicos)cos1 ( v)cos1 (tmVim)cos1 (tmVimV RV RV RV RV R负峰切割失真负峰切割失真 （底边切割失真）（底边切割失真）产生原因：产生原因： 检波器的直流负载和交流负载不同，且检波器的直流负载和交流负载不同，且m ma a过大而过大而引起的。引起的。ttmUucaimicoscos1设20高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FPcoscos1aimAtmUu则BimacoscosuU mtABABim-=cosuuuUimU 此电压在此电压在Cc上恒定，通过上恒定，通过分压，在分压，在R上有：上有：im

14、LABLRURRRuRRRU 由于由于UR对对检波检波二极管二极管D来说相当于一个反向偏置电压，来说相当于一个反向偏置电压，会影响二极管的工作状态。会影响二极管的工作状态。 在输入调幅波包络的负半周峰值处可能会低于在输入调幅波包络的负半周峰值处可能会低于UR ,当当UR Uim(1-ma)，二极管截止，检波输出信号不跟随输入调，二极管截止，检波输出信号不跟随输入调幅波包络的变化而产生负峰切割失真。幅波包络的变化而产生负峰切割失真。 + + v C + R RL VC Cc vi D A B 21高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP避免产生负峰切割失真的条

15、件：避免产生负峰切割失真的条件：输入调幅波的包络的最小值输入调幅波的包络的最小值Uim(1- -ma)必须大于或等于必须大于或等于UR即即imLaim)1 (URRRmU可得可得LLaL/ /RRRRmRRRR式中，式中，R=RL/R为检波器输出端的交流负载电阻，而为检波器输出端的交流负载电阻，而R为直为直流负载电阻。流负载电阻。 22高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP输入高频信号的振幅小于输入高频信号的振幅小于0.2V，利用二极管伏安特性的弯，利用二极管伏安特性的弯曲部分进行频率变换，然后通过低通滤波器实现检波。曲部分进行频率变换，然后通过低通滤波器

16、实现检波。 二、小信号检波器的工作原理二、小信号检波器的工作原理 因为是小信号输入，检因为是小信号输入，检波器需外加偏压波器需外加偏压 使其静使其静态工作点位于二极管伏安特态工作点位于二极管伏安特性的弯曲部分。性的弯曲部分。 QV一、小信号检波一、小信号检波第三节二极管小信号检波器第三节二极管小信号检波器23高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP24高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP230123()()()DDQDQDQibb uVb uVb uV DiQuuV230123Diiiibbub ub u2012220

17、122012coscos1cos(1 cos2)2Diiimiimiimiimiibbub ubbUtbUtbbUtbUt在工作点在工作点Q附近，可用泰勒级数展开：附近，可用泰勒级数展开：输出电压很小，可忽略，则：输出电压很小，可忽略，则：25高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP经过低通滤波器，得到：2220imubb 检波结果：检波结果：电流增量电流增量输出电压增量：输出电压增量：Rubim22220121cos(1 cos2)2DimiimiibbUtbUtcosiimiuUt当输入为等幅波当输入为等幅波 imimuU26高频电子线路高频电子线路第六

18、章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP222222222222222co121(1cos1cos)s2112424oimimaimaimaaimimubURb RUmb Rm Uttb RUbb Rm URm Ut通过电容通过电容Cc隔直隔直负载负载RL上获得电压增量为上获得电压增量为tmRubtmRubaimima2cos41cos22222可见含有非线性失真可见含有非线性失真（二）在输入信号为普通调幅波（二）在输入信号为普通调幅波(1cos)cosiimaiuUmtt(1cos)imimauUmt直流直流低频低频27高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调

19、 FP FP三、小信号检波器的主要技术指标三、小信号检波器的主要技术指标输入为等幅波时，小信号检波器的电压传输系数为输入为等幅波时，小信号检波器的电压传输系数为 1、电压传输系数、电压传输系数RUbURUbKimimimd2222121输入为调幅波时，小信号检波器的电压传输系数为输入为调幅波时，小信号检波器的电压传输系数为 RUbUmRUmbKimimaimad222 可近似地认为等于二极管的导通电阻可近似地认为等于二极管的导通电阻rd 2、检波器的等效输入电阻、检波器的等效输入电阻28高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP电压传输系数电压传输系数 小，且

20、不为常数小，且不为常数.检波效率检波效率低。低。等效输入电阻等效输入电阻存在非线性失真。存在非线性失真。3、非线性失真系数、非线性失真系数 aimaimammmfmRUmbRUmbUUUK4141222222322u调幅指数越大调幅指数越大, ,非线性失真越严重非线性失真越严重四、小信号检波器的特点四、小信号检波器的特点dkidRr29高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP第四节同步检波器第四节同步检波器一、同步检波器一、同步检波器主要用于双边带调幅波和单边带调幅波的检波。主要用于双边带调幅波和单边带调幅波的检波。必须加一个本地载频信号，与原载频同频同相。

21、必须加一个本地载频信号，与原载频同频同相。因此称为同步检波。因此称为同步检波。二、二、同步检波器的组成同步检波器的组成:由乘法器和低通滤波器组成由乘法器和低通滤波器组成iu乘法器乘法器0u低通滤波器低通滤波器uiimcoscosiuUtt本地载波：本地载波：00mcosiuUt输入已调波：输入已调波：双边带调幅双边带调幅 30高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FPi0im0mcoscoscosiiKuuKU Uttt 则乘法器输出为则乘法器输出为:im0mim0mim0m11coscos(2)241 cos(2)4iiKU UtKU U tKU U t则经

22、低通滤波器后的输出信号为：则经低通滤波器后的输出信号为： im0m1cos2uKU URt本地载波本地载波DSB信号信号cc22 经过低通滤波器后被过滤经过低通滤波器后被过滤31高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP输入双边带信号时乘积检波器的有关波形和频谱输入双边带信号时乘积检波器的有关波形和频谱iu2u0uu32高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP经低通滤波器滤除经低通滤波器滤除 分量，得到频率为分量，得到频率为 的的输出电压输出电压cos()iimiuUtcos()cosioimiomiKuuKUtUt1cos1cos(22)2imomimomiKKU UUtUt2icosoomiuUttRUKUumimcos2102、单边带调幅波单边带调幅波 输入为输入为 本地载频信号为本地载频信号为 经乘法器相乘，输出电流为经乘法器相乘，输出电流为33高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP四、实际应用电路四、实际应用电路1C2C1C34高频电子线路高频电子线路第六章调幅信号的解调第六章调幅信号的解调 FP FP 设本地载频信号与输入载频的不同步量为设本地载频信号与输