通信電子線路講義詳解演示文稿

通信電子線路講義詳解演示文稿第一頁，共二十二頁。（優(yōu)選）通信電子線路講義第二頁，共二十二頁。解調(diào)：是調(diào)制的逆過程，是從高頻已調(diào)波中恢復(fù)出原低頻調(diào)制信號的過程。調(diào)幅信號的解調(diào)器又稱振幅檢波器。從頻譜上看：解調(diào)也是信號頻譜的線性搬移過程，將高頻端的信號頻譜搬移到低頻端。解調(diào)過程和調(diào)制過程相對應(yīng)，不同的調(diào)制方式對應(yīng)于不同的解調(diào)。振幅調(diào)制

解調(diào)AM調(diào)制

DSB調(diào)制

SSB調(diào)制包絡(luò)檢波

同步檢波

峰值包絡(luò)檢波平均包絡(luò)檢波

乘積型同步檢波

疊加型同步檢波

6.1概述?調(diào)幅解調(diào)的分類第三頁，共二十二頁。?調(diào)幅解調(diào)的方法

1.包絡(luò)檢波

t調(diào)幅波調(diào)幅波頻譜ωc+Ωωc-Ωωcω輸出信號頻譜Ωω包絡(luò)檢波輸出t非線形電路低通濾波器t調(diào)幅波t調(diào)幅波t調(diào)幅波包絡(luò)檢波輸出t包絡(luò)檢波輸出t包絡(luò)檢波輸出t第四頁，共二十二頁。由于DSB和SSB信號的包絡(luò)不同于調(diào)制信號，不能用包絡(luò)檢波器，只能用同步檢波器，但需注意：同步檢波過程中，為了正常解調(diào)，必須恢復(fù)載波信號，而所恢復(fù)的載波必須與原調(diào)制載波同步（即同頻同相）。乘法器低通濾波器uDSBu'ou'Ω2.同步檢波包絡(luò)檢波器

加法器uDSBu'ou'ΩuAM解調(diào)載波第五頁，共二十二頁。

(1)電壓傳輸系數(shù)Kd

?檢波電路的主要技術(shù)指標(biāo)是指檢波電路的輸出電壓和輸入高頻電壓振幅之比。

當(dāng)檢波電路的輸入信號為高頻等幅波，即ui(t)=Uimcosωct時，Kd定義為輸出直流電壓Uo與輸入高頻電壓振幅Uim的比值，即

當(dāng)輸入高頻調(diào)幅波ui(t)=Uim(1+macosΩt)cosωct時，Kd定義為輸出低頻信號Ω分量的振幅UΩm與輸入高頻調(diào)幅波包絡(luò)變化的振幅maUim的比值，即

(2)等效輸入電阻Rid

因?yàn)闄z波器是非線性電路，Rid的定義與線性放大器是不相同的。Rid定義為輸入高頻等幅電壓的振幅Uim，與輸入端高頻脈沖電流基波分量的振幅之比，即

(3)非線性失真系數(shù)Kf

非線性失真的大小，一般用非線性失真系數(shù)Kf表示。當(dāng)輸入信號為單頻調(diào)制的調(diào)幅波時，Kf定義為：

UΩ、U2Ω、U3Ω…分別為輸出電壓中調(diào)制信號的基波和各次諧波分量的有效值。(4)高頻濾波系數(shù)F

檢波器輸出電壓中的高頻分量應(yīng)該盡可能的被濾除，以免產(chǎn)生高頻寄生反饋，導(dǎo)致接收機(jī)工作不穩(wěn)定。高頻濾波系數(shù)的定義為，輸入高頻電壓的振幅Uim與輸出高頻電壓的振幅Uoωm的比值，即在輸入高頻電壓一定的情況下，濾波系數(shù)F越大，則檢波器輸出端的高頻電壓越小，濾波效果越好。通常要求F≥(50～100)。

第六頁，共二十二頁。6.2二極管大信號包絡(luò)檢波器1.大信號包絡(luò)檢波的工作原理

(1)電路組成

ZL+-uiVDRC+-uiRui+-Crd由輸入回路、二極管VD和RC低通濾波器組成。

RC低通濾波電路有兩個作用：

①對低頻調(diào)制信號uΩ來說，電容C的容抗，電容C相當(dāng)于開路，電阻R就作為檢波器的負(fù)載，其兩端產(chǎn)生輸出低頻解調(diào)電壓。②對高頻載波信號uc來說，電容C的容抗，電容C相當(dāng)于短路，起到對高頻電流的旁路作用，即濾除高頻信號。理想情況下，RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)所呈現(xiàn)的阻抗為:

第七頁，共二十二頁。(2)工作原理分析+

uD-+-uoiduD=ui-uoRi充+-uoi放+-ui+-uiVDRCui+-Crd當(dāng)輸入信號ui(t)為調(diào)幅波時，那么載波正半周時二極管正向?qū)ǎ斎敫哳l電壓通過二極管對電容C充電，充電時間常數(shù)為rdC。因?yàn)閞dC較小，充電很快，電容上電壓建立的很快，輸出電壓uo(t)很快增長。作用在二極管VD兩端上的電壓為ui(t)與uo(t)之差，即uD=ui-uo。所以二極管的導(dǎo)通與否取決于uD

當(dāng)uD=ui-uo>0，二極管導(dǎo)通；當(dāng)uD=ui-uo<0

，二極管截止。

ui(t)達(dá)到峰值開始下降以后，隨著ui(t)的下降，當(dāng)ui(t)=uo(t)，即uD=ui-uo=0時，二極管VD截止。C把導(dǎo)通期間儲存的電荷通過R放電。因放電時常數(shù)RC較大，放電較緩慢。

檢波器的有用輸出電壓：uo(t)=uΩ(t)+UDCUDCuΩ(t)tuo(t)Δucui(t)uo(t)ui(t)與uo(t)tididi充i充i放i放+-+-第八頁，共二十二頁。檢波器的實(shí)際輸出電壓為：

uo(t)+Δuc=uΩ(t)+UDC+Δuc當(dāng)電路元件選擇正確時，高頻紋波電壓Δuc很小，可以忽略,輸出電壓為：

uo(t)=uΩ(t)+UDC包含了直流及低頻調(diào)制分量。

圖(a)：電容Cd的隔直作用，直流分量UDC被隔離，輸出信號為解調(diào)恢復(fù)后的原調(diào)制信號uΩ，一般常作為接收機(jī)的檢波電路。圖(b)：電容Cφ的旁路作用，交流分量uΩ(t)被電容Cφ旁路，輸出信號為直流分量UDC，一般可作為自動增益控制信號（AGC信號）的檢測電路。UDCuΩ(t)Δuctuo(t)ui(t)uo(t)ui(t)與uo(t)t

峰值包絡(luò)檢波器的應(yīng)用型輸出電路+-UDC（b）ui+-CVDRφRCφ+-uoui+-CVDRL+-uΩRCd+UDC-+-uo（a）第九頁，共二十二頁。若設(shè)輸入信號輸出信號為,則加在二極管兩端的電壓uDiDuoUimθ如果以右圖所示的折線表示二極管的伏安特征曲線（注意在大信號輸入情況下是允許的），則有：當(dāng)時有：可見有兩部分：低頻調(diào)制分量：其中：直流分量：(1)電壓傳輸系數(shù)Kd

（檢波效率）定義：2.電路主要性能指標(biāo)

+uD-ui+-CVDR+-uo有為電流導(dǎo)通角。其中另外，還可以證明導(dǎo)通角的表達(dá)式：而當(dāng)很大時，(如>50)代入上式可得：第十頁，共二十二頁。（2）檢波的等效輸入電阻峰值檢波器常作超外差接收機(jī)中放末級的負(fù)載，故其輸入阻抗對前級的有載Q值及回路阻抗有直接影響，這也是峰值檢波器的主要缺點(diǎn)。討論：①當(dāng)VD和R確定后，θ即為恒定值，與輸入信號大小無關(guān)，亦即檢波效率恒定，與輸入信號的值無關(guān)。表明輸入已調(diào)波的包絡(luò)與輸出信號之間為線性關(guān)系，故稱為線性檢波

則輸出信號為：②

當(dāng)?shù)硐胫狄话惝?dāng)，一般計(jì)算方法為：當(dāng)輸入信號為：檢波器的輸入電阻Rid是為研究檢波器對其輸入諧振回路影響的大小而定義的，因而，Rid是對載波頻率信號呈現(xiàn)的參量。若設(shè)輸入信號為等幅載波信號:+-uo中放末級RsVDRCsCLsisRid+-uiKdUimui(t)t忽略二極管導(dǎo)通電阻rd上的損耗功率，由能量守恒原則，檢波器輸入端的高頻功率全部轉(zhuǎn)換為輸出端負(fù)載電阻R上消耗的功率即有又因Kd=cosθ≈1

所以第十一頁，共二十二頁。(1)

惰性失真二極管峰值型檢波器中存在著兩種特有失真：

惰性失真底部切割失真為了提高檢波效率和濾波效果，（C越大，高頻波紋越?。?，總希望選取較大的R、C值，但如果R、C取值過大，使R、C的放電時間常數(shù)τ=RC所對應(yīng)的放電速度小于輸入信號(AM)包絡(luò)下降速度時，會造成輸出波形不隨輸入信號包絡(luò)而變化，從而產(chǎn)生失真，這種失真是由于電容放電惰性引起的，故稱為惰性失真。(2)產(chǎn)生惰性失真的原因：輸入AM信號包絡(luò)的變化率>RC放電的速率(3)避免產(chǎn)生惰性失真的條件：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)信號的變化率，即：tui(t)與uo(t)uo(t)ui(t)3.檢波器的失真

第十二頁，共二十二頁。另外，在二極管截止瞬間，電容兩端所保持的電壓近似等于輸入信號的峰值。即若設(shè)輸入信號AM信號：包絡(luò)信號為：在t1時刻包絡(luò)的變化率:那么電容C通過R放電的電壓關(guān)系為：

時刻不產(chǎn)生惰性失真的條件為：所以要求在(4)分析：則有：實(shí)際上不同的，和下降速度不同。為在任何時刻都避免產(chǎn)生惰性失真，必須保證A值取最大時仍有故令:即：可解得：有實(shí)際應(yīng)用中，由于調(diào)制信號總占有一定的頻帶(Ωmin～Ωmax)，并且各頻率分量所對應(yīng)的調(diào)制系數(shù)ma也不相同，設(shè)計(jì)檢波器時，應(yīng)該用最大調(diào)制度mmax和最高調(diào)制頻率Ωmax來檢驗(yàn)有無惰性失真，其檢驗(yàn)公式為可見，ma，Ω越大，信號包絡(luò)變化越快，要求RC的值就應(yīng)該越小。第十三頁，共二十二頁。

Uim(1-ma)(5)底部切割失真1)原因：一般為了取出低頻調(diào)制信號，檢波器與后級低頻放大器的連接如圖所示，為能有效地傳輸檢波后的低頻調(diào)制信號，要求：Uim

UR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)生失真。當(dāng)UR>

Uim(1-ma)UR或

通常Cd取值較大(一般為5～10μF)，在Cd兩端的直流電壓UDC，大小近似等于載波電壓振幅UDC=KdUim

UDC經(jīng)R和RL分壓后在R上產(chǎn)生的直流電壓為：

由于UR對檢波二極管VD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)。

在輸入調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)半周峰值處可能會低于UR,顯然，RL越小，UR分壓值越大，底部切割失真越容易產(chǎn)生；另外，ma值越大，調(diào)幅波包絡(luò)的振幅maUim越大，調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)峰值Uim(1-ma)越小，底部切割失真也越易產(chǎn)生。

后級放大器ui+-CRLRVDCd+UDC-+-UR+uΩ(t)-要防止這種失真，要求調(diào)幅波包絡(luò)的負(fù)峰值Uim(1-ma)須大于直流電壓UR。即：避免底部切割失真的條件為：式中：RΩ=RL//R為輸出端的交流負(fù)載電阻，而R為直流負(fù)載電阻。第十四頁，共二十二頁。一般：

(1)

回路有載QL要大：這應(yīng)該從選擇性及通頻帶的要求來考慮。為高頻載波周期(2)

為發(fā)保證輸出的高頻紋波小要求：

即4.檢波器設(shè)計(jì)及元件參數(shù)的選擇(3)

為了減少輸出信號的頻率失真（輸出信號為一個低頻限帶信號）要求：

ΩminΩmax(4)

為了避免惰性失真：要求：(5)

為了避免底部切割失真：或+-uΩ中放末級RidRLCVDRCsLsRsisCd第十五頁，共二十二頁。1.小信號檢波概念輸入高頻信號的振幅小于0.2V，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。2.小信號檢波器的工作原理因?yàn)槭切⌒盘栞斎?，檢波器需外加偏壓VQ使其靜態(tài)工作點(diǎn)位于二極管伏安特性的彎曲部分。

6.3二極管小信號檢波器小信號檢波的原理電路二極管的伏安特性在工作點(diǎn)Q附近，可表示為：第十六頁，共二十二頁。由于輸出電壓很小，忽略輸出電壓的反作用，可得ud=ui+VQ

，則忽略高次項(xiàng)可得：經(jīng)低通濾波器取出。其中為直流電流增量，它代表二極管的檢波作用的結(jié)果。輸出電壓增量為：在輸入信號為高頻等幅波ui=Uimcosωit時，第十七頁，共二十二頁。

輸入信號為普通調(diào)幅波時，因?yàn)棣豬>>Ω，可以認(rèn)為在ωi一周內(nèi)：可見輸出電壓除Ω分量外。還有2Ω的頻率成分，也就是產(chǎn)生了非線性失真。此電壓增量經(jīng)Cc隔直耦合在RL上得電壓為：這樣檢波后的輸出電壓增量為：是不變的第十八頁，共二十二頁。3.小信號檢波器的特點(diǎn)

(1)是利用二極管伏安特性非線性段的二次方特性實(shí)現(xiàn)頻率變換，故又稱為平方律檢波。輸入為等幅波時的電壓傳輸系數(shù)kd

=b2RUim/2

，輸入為普通調(diào)幅波時的電壓傳輸系數(shù)kd

=b2RUim

。它們都與輸入信號振幅Uim成正比，Uim越小，則kd

越小，故小信號檢波的電壓傳輸系數(shù)小。(3)由于二極管始終處于導(dǎo)通狀態(tài)