通信电子线路:第五章 振幅调制与解调第5~6节_图文

5.5 普通调幅波的解调电路 解调——从调幅信号中检出调制信号 调幅信号的解调:相干解调 非相干解调(包络检波) (1)检波器输入信号与输出信号的波形 图5-21 检波器与输入、输出波形 图5-21 检波器与输入、输出波形 (2)检波器的质量要求 检波效率 若输入等幅波 若输入调幅波 ?d ? Uo Ucm ?d ? U Ωm maU cm 检波失真 输出电压与输入调幅波包络的相似程度 输入阻抗 检波器输入端的等效阻抗 检波方法分类: 一、小信号平方律检波 (参考5.3节 1.幂级数分析法) 二、大信号检波(峰值包络检波) 1.工作原理 2.检波效率 3.输入电阻 4.检波失真 5.检波电路参数的选取 一、小信号平方律检波 1.电路 由于二极管的非线性作用,使对称的电压调幅 波变成不对称的电流。 图5-22(a) 小信号二极管检波电路 图5-22(b) 小信号二极管检波电路 2.原理 设输入的是单频正弦调制的调幅波,即 uAM (t) ? Ucm(1? ma cos ?t) cos?ct 二极管的输入电压为 u ? uAM ? VQ ? Ucm(1? ma cos ?t )cos ?ct ? VQ(5-60) 二极管特性曲线在Q 点的幂级数展开式为 i ? a0 ? a1(u ?VQ) ? a2(u ?VQ)2 ???(5-61) 将式(5-60)代入式(5-61),只取前两项,得 i ? a0 ? a1Ucm(1? ma cos?t) cos?ct ? a2U 2 cm (1 ? ma cos?t)2 cos2 ?ct i ? a0 ? a2 2 (1 ? ma 2 / 2)U c 2 m ? a2U 2 cm ma cos ?t ? 1 4 a2U 2 cm m2 a cos 2?t ? ... (5-62) 式中 iΩ ? a2Uc2mma cos ?t 它正是所需要的解调信号。由于它的幅值与输入 信号幅值的平方成正比,故称平方律检波。 另外,频率为 2? 的成分最值得注意。 把二次谐波与基波之比称为二次谐波失真系数, 用 ? 表示,即 ? ? 1 4 ma2a2U 2 cm a2 maU 2 cm ? ma 4 可见,调制系数 ma越大,失真越严重。一般情况下 ma ? 30% ? ? 7.5% 3.检波效率 iΩ R2 ? a2 maU 2 cm R2 cos ?t ? UΩm cos ?t 式中,U Ωm ? a2 maU 2 cm R2 检波效率 4.输入电阻 ?d ? U Ωm maU cm ? a2 maU c2m R2 maU cm ? a2R2Ucm 因二极管D 始终处于导通,输入电阻等于D 的交流阻抗 rD Rin ? rD ? 26 IQ (mA) (?) 二、大信号检波(峰值包络检波) 1.工作原理 1)大信号检波过程 是利用二极管的单向 导电特性和检波负 载RC的充放电过程。 特点:快充慢放 rD—二极管电阻 RL—负载电阻 图5-23 大信号检波电路 图5-23 大信号检波电路 ui (t)> uo (t) (导通) C 充电, 时间常数τ充= rDC (小),充电快。 ui (t)< uo (t) (截止) C 放电, 时间常数τ放= RLC(大),放电慢。 快充慢放,保证uo (t)接近ui (t)的包络。 注:输出电压uo(t)的大小与输入电压的峰值 接近相等,故称为峰值包络检波。 图5-24 大信号检波原理 2)uo(t)的成分 音频成分——有用输出;高频——滤去 直流成分——隔直流电容滤去,可用于AGC (自动增益控制电路)。当输入信号很大时,设法 把管子发射结偏压降低一些。 2.检波效率(?d ) 1) 定义 若检波器输入调幅波电压包络的幅度为 maUcm , 输出低频电压的振幅为 U Ωm ,则 ?d定义为 ?d ? 检出的音频电压幅度 (UΩm ) 调幅?d波包络线变化的幅 度(maUcm ) ? U Ωm maU cm 当检波器输入为高频等幅波时,输出平均电压,则 定义为 ?d ? 整出的直流电压 (U0 ) 检波电压的幅值 (Ucm) ? U0 Ucm 2)电路参数(ωC RL,RL,r D )对检波 效率的影响 (1)一定RL下,ωC RL大, 放电变慢,?d 高 当ωC RL=100时,?d 可达0.86, 而 ω C RL过大,会引 起检波失真。 因此 ωC RL= 10 ~100 (适当范围) 图5-25 检波电路参数对检波效率的影响 2)负载电阻 RL 在一定的ωC RL下, RL大,? d 高 3)检波管的影响 图5-26 输入电压对 ? d的影响 rD小,充电快, ? d高 4)信号强度对 ?d 的影响 信号强度越大,ui (t) 大—— ? d 越高 3.输入电阻( Rin) 输入电阻是检波器的另一个重要的性能指标。 对于高频输入信号源,检波器相当于一个负载,此 负载就是检波器的等效输入电阻 Rin ,它等于输入 高频电压振幅与检波电流中基波(指载频 ? c )电流 振幅 I1m 之比,即: Rin ? Ucm I1m ? RL 2?d 一般经验可取 Rin=2—3kΩ 4. 检波失真 1) 对角线失真(惰性失真、放电失真) 失真原因:放电太慢,包络线下降快, 以致跟不上 调幅波包络的变化。 不失真条件: 电容放电的速度 duc (t) ? dum (t) 包络线下降速度 dt t?tA dt t?tA 要防止对角线失真现象,应使包络线下降速率 小于RLC 放电速率,即 ma? sin ?tA ?

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