第六章 调幅信号的解调.ppt

1、,第六章 调幅信号的解调,主要内容： 第一节 概述 第二节 二极管大信号包络检波器 第三节 二极管小信号检波器 第四节 同步检波器,第一节 概 述,一、检波电路的功能 从调幅波中不失真地解调出原调制信号。,1、输入输出波形表示形式,输入为高频等幅波时，检波器输出为直流电压。,输入为普通调幅波时，检波器输出角频率为 的正弦波。,2、输入与输出频谱表示形式,检波的过程也是频谱的搬移过程，将频谱由载频附近搬移到低频段。,二、检波电路的组成 检波电路由输入回路、非线性器件和低通滤波器三部分组成。,三、检波电路的分类 根据输入调幅信号的不同特点可分为两大类:,检波器,包络检波,同步检波,用于普通调幅波和

2、高频等幅波的检波,用于双边带和单边带的检波,四、检波电路的技术指标,1、电压传输系数：检波器的输出电压和输入高频电压振幅之比。,等幅波检波：,调幅波检波：,2、等效输入电阻：,3非线性失真系数：,输入等幅高频电压的振幅,流过二极管的高频电流脉冲的基波分量的振幅,第二节二极管大信号包络检波器,一、大信号包络检波 输入信号振幅大于0.5V，利用二极管两端加正向电压时导通，输入信号电压通过二极管对低通滤波器的电容C充电。二极管两端加反向电压时截止，电容C通过R放电这一特性实现的检波，其输出电压反映输入信号振幅变化的规律。,二、大信号检波的工作原理,1、原理电路 下图是二极管大信号检波的原理电路，是输

3、入回路、非线性器件和低通滤波器组成,2、检波过程,输入为等幅波,经过多次反复充放电，直到在一周内电容充电电荷量与放电电 荷量相等，充放电达到动态平衡进入稳定工作状态。,，二极管导通，对C充电，充电时常数很小，充电快。,，二极管截止，C通过R放电，放电时常数很大，放电慢。,，二极管导通，又对C充电。,，二极管截止，C上电压对R放电。,输入为普通调幅波,输出电压 的变化规律正好与输入信号的包络相同。,三、大信号检波器的分析,1、大信号检波器的二极管的伏安特性可近似用折线表示,数学表示式为,gd为二极管导通时的电导，即gd=1/rd ；Ubz为二极管的导通电压。,2、二极管两端电压,若,则,3、流过

4、二极管的电流 可表示为,id=I0+I1mcosit+I2mcos2it+Inmcosnit,其中，I0=0()IM为直流分量，I1m=1()IM为基波分量振幅，Inm=n()IM为n次谐波 分量振幅。,输入等幅波,4、 与电路参数的关系,当 时，二极管导通 当it=时，id=0，可得 gd(-uo+Uimcos-Ubz)=0 当it=0时，id=IM ，可得,由于 ，则,经低通滤波器的输出电压 uo=I0R= Uim(sin-cos) 因为 为未知数，不可能直接求解，还需变换，上式两边同时除 ，则 在 或 的条件下，可得 当 ， 可展开为 可得,结论：在 , 的条件下,其通角只与电路参 数

5、和 有关,而与输入信号的振幅 无关.,输入等幅波时,输出直流电压:,输入调幅波,检波输出,直流,角频率为 的交流,负载RL上的电压:,四、大信号检波器的技术指标 1、电压传输系数Kd,输入等幅波 时， 定义：输出直流电压与输入高频电压的振幅的比值。,Kd=,输入为普通调幅波 ui=Uim(1+macost)cosit时， 定义：输出的 分量振幅 与输入高频调幅波包络变化的 振幅 的比值。,Kd,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。,2、等效输入电阻,定义：输入高频电压振幅与流过二极管的高频电流的基波振幅之比。, 的表达式,将 、 、 展开成级数取前两项代入,在二极管导通角 很

6、小的情况下,等效输入电阻,直流电阻,3、失真 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。,频率失真,不产生频率失真的条件 R R R,保证高频成分被旁路掉,保证最高频率的音频不被旁路掉,保证最低音频能通过Cc,非线性失真,产生原因：二极管伏安特性起始弯曲部分引起的信号失真。,惰性失真,产生原因：RC过大，放电太慢；放电速度跟不上包络的变化速度。,不产生惰性失真的条件,电容器上电压变化速度比调幅波振幅变化的速度要快。即 其中，Uim=Uim(1+macost) 设输入为ui=Uim(1+macost)cosit，其振幅变化速度为 电容器C通过R放电，流过C和R的电流相等。流过

7、C的电流为 流过R的电流为 则 由于 为检波器输出电压 设Kd1，则 令A= 则不产生惰性失真的条件为A 1。 将A值对t求导数，并令dA/dt=0，可得 不产生惰性失真的条件是 或,不产生惰性失真的条件,单音频调幅波检波时,不产生惰性失真的条件:,多音频调幅波检波时,不产生惰性失真的条件:,负峰切割失真,产生原因： 检波器的直流负载和交流负载不同，且ma过大而引起的。,由于Cc的存在检波器的直流电阻为R而交流电阻为R/RL=R,不产生负峰切割失真的条件是输入调幅波的振幅最小值 大于或等于 。 设Kd=cos=1，则,不产生负峰切割失真的条件:,不产生负峰切割失真的条件:,直流电阻:,交流电阻

8、:,第三节二极管小信号检波器,一、小信号检波 输入高频信号的振幅小于0.2V，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。,二、小信号检波器的工作原理,小信号检波的原理电路如右图所示： 因为是小信号输入，检波器需外加偏压 使其静态工作点位于二极管伏安特性的弯曲部分。,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,1、电压传输系数,输入为调幅波时，小信号检波器的电压传输系数为,2、检波器的等效输入电阻 可近似地认为等于二极管的导通电阻rd,3、非线性失真系数,调幅指数越大,非线性失真越严重,四、小信号检波器的特点,电压传输系数 小,且不为

9、常数.检波效率低. 等效输入电阻 存在非线性失真.,第四节同步检波器,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。与二极管检 波不同的是它必须加一个本地载频信号。要求与原载频同频同 相。因此称为同步检波。 二、同步检波器的组成 有乘法器和低通滤波器组成，如下图所示。,乘法器,低通 滤波器,本地载频,1、输入为双边带调幅波 ，本地载频信号为 。经乘法器相乘，输出电流为,三、工作原理,经低通滤波器滤除 频率分量，得频率为 的输出电压。,2、输入为单边带调幅波 ， 本地载频信号为 。 经乘法器相乘，输出电流为,经低通滤波器滤除 分量，得到频率为 的输出电压,低频,高频,四、实际应用电路,四、本地载频信号不同步的影响 设本地载频信号与输入载频的不同步量为 ,相位不同步量为 ， 即 1、输入为双边带调幅波 ，经乘法器相乘，输 出电 流为：,当频率、相位不同步时，检出的低频信号将产生频率失真和相位失真。,经低通滤波器取出低频分量，输出电压为,2、输入为