高频课程设计AM信号包络检波器

/XX学院通信电路课程设计AM信号包络检波器系别班级：电气系08通信指导教师：王老师实验日期：第17周2010——2011学年度第一学期目录一．设计目的……………3二、设计内容及原理…………………3三、设计的步骤及计算………………41.电压传输系数…………72.流通角…………………73.参数选择………………8四、设计的结果与结论………………101．结果…………………102．结论…………………113．心得体会……………11五、参考文献…………12AM信号包络检波器设计目的：通过课程设计.使学生加强对高频电子技术电路的理解.学会查寻资料﹑方案比较.以及设计计算等环节。进一步提高分析解决实际问题的能力.创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会.锻炼分析﹑解决高频电子电路问题的实际本领.真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作.加深对基本原理的了解.增强学生的实践能力。要求：掌握串、并联谐振回路及耦合回路、高频小信号调谐放大器、高频功率放大器、混频器、幅度调制与解调、角度调制与解调的基本原理.实际电路设计及仿真。设计要求及主要指标：用检波二极管2AP12设计一AM信号包络检波器.并且能够实现以下指标。输入AM信号：载波频率15MHz正弦波。调制信号：1KHz正弦波.幅度大于1V.调制度为60%。输出信号：无明显失真.幅度大于5V。设计内容及原理：调幅调制和解调在理论上包括了信号处理.模拟电子.高频电子和通信原理等知识.涉及比较广泛。包括了各种不同信息传输的最基本原理.是大多数设备发射与接收的基本部分。因为本次课题要求调制信号幅度要大于1V.而输出信号幅度需要大于5V.所以本课题设计需要运用放大电路。本次实验采用二极管包络检波以及运算放大电路。在确定电路后.利用EDA软件Multisim进行仿真来验证设计结果设计框图如下：输入信号非线性器件二极管包络检波器运放电路输出信号。检波原理电路图图1三、设计的步骤及计算检波的物理过程如下：在高频信号电压的正半周期.二极管正向导通并对电容C充电.由于二极管正向导通电阻很小.所以充电电流I很大.是电容的电压Vc很快就接近高频电压峰值.充电电流方向如下图2所示：图2这个电压建立后.通过信号源电路.又反向地加到二极管D的两端。这时二极管是否导通.由电容C上的电压Vc和输入电压Vi共同决定。当高频信号的瞬时值小于Vc时.二极管处于反向偏置.处于截止状态。电容就会通过负载电阻R放电。由于放电时间常数RC远大于调频电压周期.故放电很慢。当电容上的电压下降不多时.调频信号第二个正半周的电压又超过二极管上的负压.使二极管导通。如图2中t1到t2的时间为二极管导通的时间.在此时间内又对电容充电.电容的电压又迅速接近第二个高频的最大量。如图二中t2至t3时间为二极管截止的时间.在次时间内电容又通过负载R放电。这样不断地反复循环。所以.只要充电很快.即充电时间常数RdC很小〔Rd为二极管导通时的内阻而放电时间很慢即放电时间常数RC很大.就能使传输系数接近1。另外.由于正向导电时间很短.放电时间常数又远大于高频周期.所以输出电压Vc的起伏很小.可看成与高频调幅波包络基本一致.而高频调幅波的包络又与原调制信号的形状相同.故输出电压Vc就是原来的调制信号.达到了解得目的。图3二极管导通图4二极管截止图51.电压传输系数由于输入大信号.检波器工作在大信号状态.二极管的伏安特性可用折线近似。考虑输入为等幅波.采用理想的高频滤波.并以通过远点的折线表示二极管特性〔忽略二极管的导通电压VP.则gD=1/rd,为流通角。iD是周期性余弦脉冲.由此可见.检波器电压传输系数Kd是检波器电流iD的通脚的函数.求出后.就得到Kd。2．流通角二极管电流ID为一重复频率wi的周期余弦脉冲.器通角为.振幅最大为IDmax其平均分量I0为基频分量式中.a0〔.a1〔为电流分解系数。可得的近似表达式如下此处的R为检波负载.gD为检波器内电导。运放电路如下：图63.参数选择设置：〔1电容C队载波信号应近似短路.所以1/Wc<<RC.通常RC>〔5-10Wc〔2为了避免惰性失真应有必须使电容C通过R放电的速率大于或等于包络的下降速率.即如果输入信号为单音调制的AM波.其包络的变化速率为又因为电容两端电压近似为输入电压包络值.即。综合可得避免惰性失真的条件如下：将已知条件带入.可计算的〔3设R1/R2=0.2,则R1=R/6,R2=5R/6;为避免底部失真应有Ma<R’/R;其中R’=R1+R2RL/<R2+RL>带入已知条件可求得由于检波器的输入电阻Ri不能太小.而Ri=R/2,所以R不能太小.综合考虑以往经验.R=1.2K另取C=0.01uF。所以RC=0.12*103满足要求.所以〔4Cc的取值应该是低频调制信号能有效的耦合到RL上.即满足：1/nminCc<<RL,Cc=2.6uFR0是取消频率分量的电阻.R0=1.2K同样运算放大电路的放大比例K=〔1+Rf/R6,设定放大电路的K=6.可得到Rf=5.R6=10k.则Rf=50K.为了减少R5=R6/Rf带入已知条件得到R5=8.3K四、设计的结果与结论〔1结果：电路仿真图如下图7包络检波器输出波形〔2调幅电路又称幅度调制电路.是指能使高频载波信号的幅度随调制信号〔通常是音频的规律而变化的调制电路。幅度调制电路有多种电路型式.现介绍一种简易的振幅调制电路.该电路的载波由高频信号发生器产生.经放大后和调制信号经乘法器后.输出抑制载波的双边带调幅波.输出的双边带调辐波与放大后的载波再经过相加器后.即可产生普通调幅波。采用AM调幅波的通用检波方式—包络检波。选用合适的整流器.合理调节低通滤波器各元件系数.清晰再现调制信号。〔3心得体会：这次的设计.给自己的印象很深刻。通过本次实验的课题设计.对本课题有了一定的了解。但是.在对该课题有一定的了解的前提下.也发现了很多问题.当然.都是自身的不足。认识到理论与实践之间的差距.联系实际的应用去理解知识比一大堆理论来的直接与清晰明了。在设计中难免会遇到很多学习中不会注意到的问题.比如说在调制中在取某些值后输出是失真的波形.在设计开始并没有想过会存在那样多的问题.当着手时才发现要完成一个信号的调制与解调.在元器件、电路和取值都要有一部分的要求。当然.在设计中也遇到很多学习上的问题.有些地方自己根本看不明白.但经过同组有些同学一提.才发现有些很简单的地方自己却并不理解.确实是一个很纠结的问题。不过.我相信.通过自己的努力.不会让自己失望的五、参考文献《高频电子线路》黄亚平机械工业出版社《通