第6章調(diào)幅信號的解調(diào)3

1、1高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP五、大信號檢波器的分析五、大信號檢波器的分析 輸入為等幅波輸入為等幅波 2高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FPuDi DuoUim當(dāng)當(dāng) 時，二極管導(dǎo)通時，二極管導(dǎo)通 bziimdbzdddutuuguugicos0bzduu + uD-ui+- -CVDR+- -uo3高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP 流過二極管的電流流過二極管的電流 id 可表示為 id=I0+I1mcosit+I2mcos2it+Inmcosnit其中，其中，I0

2、=0()IM為直流分量，為直流分量，I1m=1()IM為基波分量振幅，為基波分量振幅，Inm=n()IM為為n次諧波分量振幅。次諧波分量振幅。)cos1 (cossin)(0)cos1 (cossin)(14高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP 與電路參數(shù)的關(guān)系與電路參數(shù)的關(guān)系 當(dāng)當(dāng)it= 時時,id=0，可得可得 gd(- -uo+Uim mcos- -Ubz)=0 當(dāng)當(dāng)it=0 時，時，id=IM ，可得可得 imbzoUUucos5高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP0()1(1 cos )BZoMdimBZ

3、dimdimimUuIguUUg Ug UUcos1cossin1cos10imdugI由于由于 ， 則則 0oMII1(sincos )imdUr 當(dāng)當(dāng)it=0 時，時，id=IM ，可得可得6高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FPtandrR6.15231tan53cos(tan)oobzduRuUr因?yàn)橐驗(yàn)?為未知數(shù)，不可能直接求解，還需變換，上式兩邊同時除為未知數(shù)，不可能直接求解，還需變換，上式兩邊同時除 則則0bzUbzuu 0在在 或或 的條件下，可得的條件下，可得經(jīng)低通濾波器的輸出電壓經(jīng)低通濾波器的輸出電壓 uo=I0R= Uim(sin-c

4、os)dRr7高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP在在 UBZ=0 , 的條件下的條件下,其通角其通角只與電路參只與電路參 數(shù)數(shù) rd 和和 R 有關(guān)，而與輸入信號的振幅有關(guān)，而與輸入信號的振幅 Uim 無關(guān)無關(guān)33Rrd6輸入等幅波時，輸出直流電壓輸入等幅波時，輸出直流電壓:coscosOimBZimUUUU結(jié)論：結(jié)論：imbzoUUucos可得可得由式 (6-9)得UBZ=0的條件可以通過加固定偏壓的方法實(shí)現(xiàn)，如圖（的條件可以通過加固定偏壓的方法實(shí)現(xiàn)，如圖（6-7）8高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP輸入調(diào)幅

5、波輸入調(diào)幅波ttmUuiaimicos)cos1 ( )(1cos)cosoimau tUmttmUUaimimcoscoscos檢波輸出檢波輸出直流直流角頻率為角頻率為 的交流的交流負(fù)載RL上的電壓:imbzoUUucos圖圖6-8tmUuaimBcoscos9高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP四、四、大信號檢波器的技術(shù)指標(biāo)大信號檢波器的技術(shù)指標(biāo)輸入等幅波輸入等幅波 時，時， 定義：輸出直流電壓與輸入高頻電壓的振幅的比值。定義：輸出直流電壓與輸入高頻電壓的振幅的比值。 Kd=coscosoimimimUUUUtUtuiimicos)( 1、電壓傳輸系

6、數(shù)、電壓傳輸系數(shù)Kd10高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP 定義：輸出的定義：輸出的 分量振幅分量振幅 與輸入高與輸入高頻調(diào)幅波包絡(luò)變化的振幅頻調(diào)幅波包絡(luò)變化的振幅 的比值。的比值。mUaimm UcoscosmaimaimaimUm Um Um UKd二極管大信號檢波器的電壓傳輸系數(shù)為常數(shù)，二極管大信號檢波器的電壓傳輸系數(shù)為常數(shù)，又稱線性檢波。又稱線性檢波。 cosdk輸入為普通調(diào)幅波輸入為普通調(diào)幅波 ui=Uim(1+macost)cosit 時時，11高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP2、等效輸入電阻、等

7、效輸入電阻 定義定義：輸入等幅高頻電壓振幅與流過二極管的高頻輸入等幅高頻電壓振幅與流過二極管的高頻電流的基波振幅之比。電流的基波振幅之比。 的表達(dá)式的表達(dá)式idR1imidmURI(sincos )imdUr1sin cosimdidmUrRI(tan)drR12高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP在二極管導(dǎo)通角在二極管導(dǎo)通角 很小的情況下很小的情況下,等效輸入電阻等效輸入電阻12idRR.! 51! 31sin533512tan3152411cos12!4! 將將 、 、 展開成級數(shù)取前兩項(xiàng)代入展開成級數(shù)取前兩項(xiàng)代入tansincosidR13高頻電子

8、線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP檢波器的失真可分頻率失真、非線性失真、惰性失真和負(fù)峰檢波器的失真可分頻率失真、非線性失真、惰性失真和負(fù)峰切割失真。切割失真。 頻率失真頻率失真Ci1Cmax1cCmin1不產(chǎn)生頻率失真的條件不產(chǎn)生頻率失真的條件 R R RL 保證高頻成分被旁路掉保證高頻成分被旁路掉保證最高頻率的音頻不被旁路掉保證最高頻率的音頻不被旁路掉保證最低音頻能通過保證最低音頻能通過Cc 3、失真、失真載波分量14高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP + + v C + R RL VC Cc vi D 產(chǎn)生原因：二

9、極管伏安特性起始彎曲部分引起的信號失真產(chǎn)生原因：二極管伏安特性起始彎曲部分引起的信號失真非線性 實(shí)現(xiàn)原理： iD v ， vi不變vD iD 非線性失真非線性失真 二極管大信號檢波的非線性失真非常小。這是由于輸出電壓二極管大信號檢波的非線性失真非常小。這是由于輸出電壓是二極管的反向偏壓，具有負(fù)反饋?zhàn)饔茫苁狗蔷€性失真減小。是二極管的反向偏壓，具有負(fù)反饋?zhàn)饔?，能使非線性失真減小。15高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP3 3、惰性失真、惰性失真 RC 過大，放電太慢，使得過大，放電太慢，使得輸輸入入AM信號包絡(luò)的變化率信號包絡(luò)的變化率RC放電放電的速率的速

10、率產(chǎn)生惰性失真的原因：產(chǎn)生惰性失真的原因：tui(t)與與uo(t)uo(t)ui(t)避免產(chǎn)生惰性失真的條件：避免產(chǎn)生惰性失真的條件： 在任何時刻，電容在任何時刻，電容C上電壓的變化率應(yīng)大于或等于包絡(luò)信號上電壓的變化率應(yīng)大于或等于包絡(luò)信號的變化率，即的變化率，即tUtuddddimC16高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FPimaimsindUm Utdt 設(shè)輸入信號設(shè)輸入信號AM信號：信號：iimac1coscosuUmttimima1cosUUmt 電容電容C 通過通過R 放電，通過放電，通過C 的電流為的電流為CCdduiCt包絡(luò)信號為：包絡(luò)信號為

11、：包絡(luò)的變化率為：包絡(luò)的變化率為：而流過而流過R 的電流為的電流為CRuiRCCd duuCtRCCdduutRCRC =ii+ uD-ui+- -CVDR+- -uc17高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FPCimadima1cos1cosuUmtKUmtCimdddduUAtt則有則有由于由于 為檢波器輸出電壓為檢波器輸出電壓Cu則則Cimad1cosduUmttRCaasin1cosmtRCmt所以不產(chǎn)生惰性失真的條件為：所以不產(chǎn)生惰性失真的條件為：1tUmtmRCUasin)cos1 (imaim為為避免產(chǎn)生惰性失真，避免產(chǎn)生惰性失真，必須保證必須

12、保證A值取最大時仍有值取最大時仍有1maxA故令故令:0 dtdA18高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP0cos1sincos)cos1 (2a22aaatmtmttmmRCdtdA即：即：； cosamt2a21cos1sinmtt可解得：可解得：a2a1mmRC有有minmax當(dāng)當(dāng) ，不失真條件變?yōu)?，不失真條件變?yōu)閍max2a1mmRC19高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) 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負(fù)峰切割失真負(fù)峰切割失真 （底邊切割失真）（底邊切割失真）產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因： 檢波器的直流負(fù)載和交流負(fù)載不同，且檢波器的直流負(fù)載和交流負(fù)載不同，且m ma a過大而過大而引起的。引起的。ttmUucaimicoscos1設(shè)20高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FPcoscos1aimAtmUu則BimacoscosuU mtABABim-=cosuuuUimU 此電壓在此電壓在Cc上恒定，通過上恒定，通過分壓，在分壓，在R上有：上有：im

14、LABLRURRRuRRRU 由于由于UR對對檢波檢波二極管二極管D來說相當(dāng)于一個反向偏置電壓，來說相當(dāng)于一個反向偏置電壓，會影響二極管的工作狀態(tài)。會影響二極管的工作狀態(tài)。 在輸入調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)半周峰值處可能會低于在輸入調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)半周峰值處可能會低于UR ,當(dāng)當(dāng)UR Uim(1-ma)，二極管截止，檢波輸出信號不跟隨輸入調(diào)，二極管截止，檢波輸出信號不跟隨輸入調(diào)幅波包絡(luò)的變化而產(chǎn)生負(fù)峰切割失真。幅波包絡(luò)的變化而產(chǎn)生負(fù)峰切割失真。 + + v C + R RL VC Cc vi D A B 21高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP避免產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條

15、件：避免產(chǎn)生負(fù)峰切割失真的條件：輸入調(diào)幅波的包絡(luò)的最小值輸入調(diào)幅波的包絡(luò)的最小值Uim(1- -ma)必須大于或等于必須大于或等于UR即即imLaim)1 (URRRmU可得可得LLaL/ /RRRRmRRRR式中，式中，R=RL/R為檢波器輸出端的交流負(fù)載電阻，而為檢波器輸出端的交流負(fù)載電阻，而R為直為直流負(fù)載電阻。流負(fù)載電阻。 22高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP輸入高頻信號的振幅小于輸入高頻信號的振幅小于0.2V，利用二極管伏安特性的彎，利用二極管伏安特性的彎曲部分進(jìn)行頻率變換，然后通過低通濾波器實(shí)現(xiàn)檢波。曲部分進(jìn)行頻率變換，然后通過低通濾波器

16、實(shí)現(xiàn)檢波。 二、小信號檢波器的工作原理二、小信號檢波器的工作原理 因?yàn)槭切⌒盘栞斎?，檢因?yàn)槭切⌒盘栞斎耄瑱z波器需外加偏壓波器需外加偏壓 使其靜使其靜態(tài)工作點(diǎn)位于二極管伏安特態(tài)工作點(diǎn)位于二極管伏安特性的彎曲部分。性的彎曲部分。 QV一、小信號檢波一、小信號檢波第三節(jié)二極管小信號檢波器第三節(jié)二極管小信號檢波器23高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP24高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP230123()()()DDQDQDQibb uVb uVb uV DiQuuV230123Diiiibbub ub u2012220

17、122012coscos1cos(1 cos2)2Diiimiimiimiimiibbub ubbUtbUtbbUtbUt在工作點(diǎn)在工作點(diǎn)Q附近，可用泰勒級數(shù)展開：附近，可用泰勒級數(shù)展開：輸出電壓很小，可忽略，則：輸出電壓很小，可忽略，則：25高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP經(jīng)過低通濾波器，得到：2220imubb 檢波結(jié)果：檢波結(jié)果：電流增量電流增量輸出電壓增量：輸出電壓增量：Rubim22220121cos(1 cos2)2DimiimiibbUtbUtcosiimiuUt當(dāng)輸入為等幅波當(dāng)輸入為等幅波 imimuU26高頻電子線路高頻電子線路第六

18、章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP222222222222222co121(1cos1cos)s2112424oimimaimaimaaimimubURb RUmb Rm Uttb RUbb Rm URm Ut通過電容通過電容Cc隔直隔直負(fù)載負(fù)載RL上獲得電壓增量為上獲得電壓增量為tmRubtmRubaimima2cos41cos22222可見含有非線性失真可見含有非線性失真（二）在輸入信號為普通調(diào)幅波（二）在輸入信號為普通調(diào)幅波(1cos)cosiimaiuUmtt(1cos)imimauUmt直流直流低頻低頻27高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào)

19、 FP FP三、小信號檢波器的主要技術(shù)指標(biāo)三、小信號檢波器的主要技術(shù)指標(biāo)輸入為等幅波時，小信號檢波器的電壓傳輸系數(shù)為輸入為等幅波時，小信號檢波器的電壓傳輸系數(shù)為 1、電壓傳輸系數(shù)、電壓傳輸系數(shù)RUbURUbKimimimd2222121輸入為調(diào)幅波時，小信號檢波器的電壓傳輸系數(shù)為輸入為調(diào)幅波時，小信號檢波器的電壓傳輸系數(shù)為 RUbUmRUmbKimimaimad222 可近似地認(rèn)為等于二極管的導(dǎo)通電阻可近似地認(rèn)為等于二極管的導(dǎo)通電阻rd 2、檢波器的等效輸入電阻、檢波器的等效輸入電阻28高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP電壓傳輸系數(shù)電壓傳輸系數(shù) 小，且

20、不為常數(shù)小，且不為常數(shù).檢波效率檢波效率低。低。等效輸入電阻等效輸入電阻存在非線性失真。存在非線性失真。3、非線性失真系數(shù)、非線性失真系數(shù) aimaimammmfmRUmbRUmbUUUK4141222222322u調(diào)幅指數(shù)越大調(diào)幅指數(shù)越大, ,非線性失真越嚴(yán)重非線性失真越嚴(yán)重四、小信號檢波器的特點(diǎn)四、小信號檢波器的特點(diǎn)dkidRr29高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP第四節(jié)同步檢波器第四節(jié)同步檢波器一、同步檢波器一、同步檢波器主要用于雙邊帶調(diào)幅波和單邊帶調(diào)幅波的檢波。主要用于雙邊帶調(diào)幅波和單邊帶調(diào)幅波的檢波。必須加一個本地載頻信號，與原載頻同頻同相。

21、必須加一個本地載頻信號，與原載頻同頻同相。因此稱為同步檢波。因此稱為同步檢波。二、二、同步檢波器的組成同步檢波器的組成:由乘法器和低通濾波器組成由乘法器和低通濾波器組成iu乘法器乘法器0u低通濾波器低通濾波器uiimcoscosiuUtt本地載波：本地載波：00mcosiuUt輸入已調(diào)波：輸入已調(diào)波：雙邊帶調(diào)幅雙邊帶調(diào)幅 30高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FPi0im0mcoscoscosiiKuuKU Uttt 則乘法器輸出為則乘法器輸出為:im0mim0mim0m11coscos(2)241 cos(2)4iiKU UtKU U tKU U t則經(jīng)

22、低通濾波器后的輸出信號為：則經(jīng)低通濾波器后的輸出信號為： im0m1cos2uKU URt本地載波本地載波DSB信號信號cc22 經(jīng)過低通濾波器后被過濾經(jīng)過低通濾波器后被過濾31高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP輸入雙邊帶信號時乘積檢波器的有關(guān)波形和頻譜輸入雙邊帶信號時乘積檢波器的有關(guān)波形和頻譜iu2u0uu32高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP經(jīng)低通濾波器濾除經(jīng)低通濾波器濾除 分量，得到頻率為分量，得到頻率為 的的輸出電壓輸出電壓cos()iimiuUtcos()cosioimiomiKuuKUtUt1cos1cos(22)2imomimomiKKU UUtUt2icosoomiuUttRUKUumimcos2102、單邊帶調(diào)幅波單邊帶調(diào)幅波 輸入為輸入為 本地載頻信號為本地載頻信號為 經(jīng)乘法器相乘，輸出電流為經(jīng)乘法器相乘，輸出電流為33高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP四、實(shí)際應(yīng)用電路四、實(shí)際應(yīng)用電路1C2C1C34高頻電子線路高頻電子線路第六章調(diào)幅信號的解調(diào)第六章調(diào)幅信號的解調(diào) FP FP 設(shè)本地載頻信號與輸入載頻的不同步量為設(shè)本地載頻信號與輸