东华大学高频电子电路通信电子电路课件7-4(DOC)

发布于:2021-07-26 23:24:02

§7.4 调幅信号的解调(检波) §7.4.1 概述 概念:解调、检波、检波器 从高频已调信号中恢复出调制信号的 过程称为解调。 通常将从已调振幅调制信号中恢复出 调制信号的解调过程称为检波。 完成这种解调作用的电路称为振幅检 波器,简称检波器。 解调与调制是逆过程。从频域上看,是 将频谱从高端(载波附*)搬移至低频 端。 检波是频谱的线性搬移过程。 1 检波电路的功能 检波电路的功能是从振幅已调信号中 不失真的恢复出原调制信号。 (i) 当输入信号为高频等幅波时,检波 器输出为直流电压,如图 6.4.1(a)所示; (ii) 当输入信号是正弦调制的调幅信 号时,检波器输出电压为正弦波,如 图 6.4.1(b)所示; (iii)当输入信号为脉冲调制的调幅信 号时,检波器输出电压为脉冲波,如 图 6.4.1(c)所示。 图 6.4.1 检波器的输入/输出波形 从信号的频谱来看,检波电路的功能是 将已调波的边频或边带信号频谱从载 波附*搬移到原调制信号所处的频谱 低端。 在频域,检波完成频谱的线性搬移。如 图 6.4.2(c),输入信号频谱为?c ,?c ? ? , 而通过检波电路后输出信号的频率为 ? 。这样的频谱搬移过程正好与振幅调 制的频谱搬移过程相反。 图 6.4.2 检波器原理框图 (a)组成框图 (b)检波器输入、输出信号的波形; (c) 检波器输入、输出信号的频谱 2 检波电路的分类 根据输入调制信号的不同特点,检波电 路可分为两大类,包络检波和同步检 波。 (1) 包络检波 包络检波是指检波器的输出电压直接 反映输入高频调幅波包络变化规律的 一种检波方式。 即,解调器输出电压 ? 输入已调波的 包络。 由于 AM 信号的包络与调制信号成正 比。包络检波只适用于 AM 波的解调。 (确切地说:只能解调 ma ? 1 的普通 调幅波) 特点:包络检波电路实现简单,检波效 率高,几乎所有 AM 调幅式接收机均采 用这种电路。 注意:若 AM 波,当 ma ? 1 ,无法用 此方法检波,可用同步检波法。 (2) 同步检波 同步检波主要应用于双边带调幅波 (DSB)和单边带调幅波(SSB)的检 波。 因为双边带调幅波和单边带调幅波的 频谱中缺少载波频率分量。因此不能用 包络检波器解调,必须用 “同步检波 器”实现解调。 原理框图 图 6.4.3 检波电路的频谱搬移过程 同步检波又可分为乘积型 图(a)和 叠 加型 图(b)(乘积型用的比较普遍, 叠加型使用的较少) (a) 本地载波 ( b) 说明:(i)同步检波法适用于 AM, DSB, SSB 的解调。 由于同步检波比包络检波器复杂,所以 很少用于 AM 解调,通常只用于解调 DSB 和 SSB 信号和 ma ? 1 的 AM 解调。 (ii)为了不失真的恢复原调制信号, 本地载波 u r 必须与调制端的载波电压 完全同步。这是同步检波名称的来由。 3 检波电路的组成 检波器必须包含有非线性器件,Why? 振幅调制信号 Vcm (1? ma cos ?t) cos?Ct , 其频谱有* ?c和边频?c ? ? 组成, 其中没有包含调制信号本身的分量 。 为了解调出原调制频率 ? ,检波器必须 包含有非线性器件,以便调幅信号通过 它产生新的频率分量 ? 。 检波电路由三部分组成,高频输入回 路,非线性器件和低通滤波器。 §7.4.2 峰值包络检波(二极管大信号 包络检波器) 峰值包络检波只适合于 ma ? 1的普通调 幅波的解调。 适用条件:峰值包络检波属于大信号检 波,要求输入信号幅度>0.5V,通常在 1V 左右。由于电路简单、性能好,因 而得到广泛应用。 一、大信号包络检波电路的工作原理 图 6.4.4 (a)是二极管峰值包络检波器的原理电路。 检波电路的组成 ①高频信号输入回路; ②非线性器件:二极管 VD(三极管、 场效应管)。 ③低通滤波器:通常由 RC 电路组成。 其作用有二个: (a)作为检波器的负载,其二端产生调制 频率的电压 1 要求:?C ?? R ,即电容对调制信号阻抗 很大(*似断路),由 R 取出调制信号。 (b) 1 ?C C ?? R ,C 对高频载波短路,滤除 高频。 在理想情况下,RC 网络的阻抗 Z 应满 足: Z (?C ) ? 0, Z (?) ? R 即:对于高频载波,RC 网络短路; 对于直流或低频,RC 网络中的 C 开路, 其等效负载为 R。 式中,ωc 为输入信号的*怠 问题:在调幅超外差接收机中,ωc 对 应的是什么频率? 。 为中频 ωI,Ω 为调制信号频率 检波过程分析 实质:检波过程是在二极管作为通断开 关的控制下,完成对二极管充放电的过 程。 (i) 充电过程 在输入信号 ui 正半周,二极管导通,对 电容充电。 C 对高频载波*似短路, u i 基本上全 部加在二极管VD 上,VD 导通,C 被充 电,充电时间常数 rDC 。 (ii) 放电过程 二极管上的电压 uD ? ui ? uo ,当 ui ? uo 时,如下图所示的 BC 段,二极管截止, 电容通过 R 放电。 放电时间常数 RC ? RC ?? rDC ∴充电快、放电慢,使电容上的电荷 不断积累,电压逐渐升高,最后达到动 态*衡。 动态*衡:即VD 导通时对 C 的充电电 荷等于VD 截止时 C 对 R 的放电电荷。 此时,电容二端的电压 uo *似等于输入 信号的峰值电压。 为了便于说明检波原理,先分析高频等 幅信号经检波电路后的特性。 i) u i 为高频等幅信号 下图为加入等幅波时检波器的波形 u i 刚接入时,R、C 二端的电压 uo ? 0 a) 在 u i 正半周,二极管导通,对电容 C 充电,充电时间常数 rDC ( rD 为二极 管正向导通电阻,很小)。

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