调幅信号的解调(检波)ppt8

四川信息职业技术学院·电子工程系单元八调幅信号的解调(检波)8-1检波器概述8-2同步检波器8-3大信号包络检波器四川信息职业技术学院·电子工程系本讲导航教学内容8.1检波器概述8.2同步检波器教学目的1.理解检波器的概念（从频谱、波形）、分类、组成、主要技术指标。2.掌握同步检波器的实现模型及工作原理。单元八调幅信号的解调(检波)四川信息职业技术学院·电子工程系教学重点教学难点1.检波的概念、类型、组成、主要技术指标2.同步检波器的实现模型及工作原理无单元八调幅信号的解调(检波)四川信息职业技术学院·电子工程系8-1-1检波器的作用和组成§8-1检波器概述1、检波器的概念：从高频调幅波中检出原调制信号的过程，称为检波。完成这个功能的电路称为检波器。下面我们分别从频谱和波形来理解检波的实质。单元八调幅信号的解调(检波)四川信息职业技术学院·电子工程系图8.1检波器的频谱变换（普通调幅）0Uim/VfcfU0m/Vf0（a）输入信号频谱fc-fnfc+F1fc-F1fc+FnF1F2Fn（b）输出信号频谱单元八调幅信号的解调(检波)检波前和检波后信号的频谱，如下：四川信息职业技术学院·电子工程系从图可以看出，检波是调幅的逆过程,则其频谱变换也与调幅相反，即把调幅波的频谱由高频不失真地搬到低频，其频谱向左搬移了fC。可见，检波器也是频谱搬移电路。当输入为高频等幅波时，如下图8.2所示：Uim0tuI(t)8.2(a)输入信号波形t08.2(b)输出信号波形U0u0(t)单元八调幅信号的解调(检波)检波前和检波后信号的波形，如下：四川信息职业技术学院·电子工程系t08.3(a)输入信号波形t08.3(b)输出信号波形uI(t)UimmaUimuo(t)UΩm单元八调幅信号的解调(检波)1)当输入为单频正弦信号调制的普通调幅波时，四川信息职业技术学院·电子工程系从以上两种波形可以看出，对于普通调幅波，由于其包络反映了调制信号变化的规律，因此对普通调幅波进行检波，检波器的输出电压uO(t)波形与输入调幅波uI(t)的包络相同。同步检波器（相干检波器）非同步检波器（非相干检波器）分类:单元八调幅信号的解调(检波)2、检波器的分类和组成四川信息职业技术学院·电子工程系图8.4(a)同步检波器的组成框图低通滤波器同步信号发生器非线性器件uI(t)ur(t)u0(t)检波器是频谱搬移电路，所以检波器的组成中非线性器件是其核心元件，同时用低通滤波器滤除无用频率分量，取出原调制信号的频率分量。同步信号发生器用来产生同步电ur(t)=Urmcosωct。它适合于各种调幅波的检波（AM、DSB、SSB)。单元八调幅信号的解调(检波)1)同步检波器的组成框图四川信息职业技术学院·电子工程系图8.4(b)非同步检波器的组成框图低通滤波器非线性器件uI(t)u0(t)非同步检波器检波时不需要同步信号，由非线性器件和低通滤波器构成，它只适合于普通调幅波（AM）的检波。这种检波器的输出信号(原调制信号)与调幅波的包络变化规律一致，故称为包络检波器。单元八调幅信号的解调(检波)2)非同步检波器的组成框图四川信息职业技术学院·电子工程系1)电压传输系数Kd电压传输系数用来说明检波器对高频信号的解调能力，又称为检波效率，用Kd表示。若检波器输入为高频等幅波，如图8.2所示，其振幅Uim为,而输出直流电压为UΩm,则检波器的电压传输系数：OdimUKU式(8-1)单元八调幅信号的解调(检波)§8-1-2检波器的主要性能指标四川信息职业技术学院·电子工程系若检波器输入为高频调幅波,其包络振幅为maUim，而输出低频电压振幅为UΩm，如图8.3所示,则检波器的电压传输系数：显然,检波器的电压传输系数越大,则在同样输入信号的情况下,输出信号就越大,即检波效率高。一般二极管检波器Kd总小于1，Kd越接近于1越好。式(8-2)mdaimUKmU单元八调幅信号的解调(检波)四川信息职业技术学院·电子工程系检波器的输入电阻Ri是指从检波器输入端看进去的等效电阻,用来说明检波器对前级电路的影响程度。定义Ri为输入高频等幅波的电压振幅Uim与输入高频脉冲电流中基波振幅Iim之比：式(8-3)imiimURI此外,检波器还有衡量其失真的指标,如非线性失真系数THD,某些检波器还存在特殊的失真,这将在后文讨论。单元八调幅信号的解调(检波)2)输入电阻Ri四川信息职业技术学院·电子工程系§8-2-1同步检波电路§8-2同步检波器1、用模拟乘法器实现的同步检波u0KM图8.5（a）电路模型低通滤波器uz图8.5（b）原理电路urKMXYuIXYLPFuruIu0同步检波电路实现方法模拟乘法器实现二极管包络检波器实现单元八调幅信号的解调(检波)四川信息职业技术学院·电子工程系()1cosIimaUtUmtc（）cost同步电压信号为：cosrrmcutUt（）则乘法器的输出电压为：21coscoszMIrMrmimacutKututKUUmtt（）（）（）=（）111coscos2222MrmimMrmimaMrmimcKUUKUUmtKUUt++11cos(2)cos(2)44MrmimacMrmimacKUUmtKUUmtt+单元八调幅信号的解调(检波)1）当输入uI(t)为普通调幅波时，即:四川信息职业技术学院·电子工程系则uZ(t)中含有0、F、2fc、2fc±F共5个频率分量，经过低通滤波器LPF后滤去2fc、2fc±F高频分量，再经隔直电容后，就得到：则uo(t)为原调制信号。01coscos2MrmimamutKUUmtUt（）令：12mMrmimaUKUUm由式(8-2)得该检波器的电压传输系数:12mdMrmaimUKKUmU单元八调幅信号的解调(检波)四川信息职业技术学院·电子工程系()cosIaimUtmUtccost则：2coscoszMIrMrmimacutKututKUUmtt（）（）（）=111coscos2cos2244MrmimaMrmimacMrmimacKUUmtKUUmKUUmt+（）t+（）则uZ(t)中含有F、2fc±F共3个频率分量，经过低通滤波器LPF后滤去2fc±F两个高频分量，就得到：01coscos2MrmimamutKUUmtUt（）与普通调幅波的输出及电压传输系数完全相同。单元八调幅信号的解调(检波)2）当输入uI(t)为双边带调幅波时，即:四川信息职业技术学院·电子工程系则uZ(t)中含有F、2fc+F共2个频率分量，经过低通滤波器LPF后滤去2fc+F高频分量，就得到：1()cos2IaimUtmUc（+）t（上边带）则coscoszMIrMrmimaccutKututKUUmt1（）（）（）=（）t211coscos248MrmimaMrmimacKUUmtKUUm+（）t01coscos4MrmimamutKUUmtUt（）单元八调幅信号的解调(检波)3）当输入uI(t)为单边带调幅波时，即:四川信息职业技术学院·电子工程系则uo(t)为原调制信号。由式(8-2)得该检波器的电压传输系数:令：14mMrmimaUKUUm14mdMrmaimUKKUmU单元八调幅信号的解调(检波)四川信息职业技术学院·电子工程系MC159672389614105100510.1u1.3K1K1K1K8003K3K0.005u0.005uRL10K1u1K0.1u1.3K12V0.1u0.1uuruI0.1u0.1u10K图8.6MC1596接成的同步检波器单元八调幅信号的解调(检波)其实际电路图如下：四川信息职业技术学院·电子工程系图中，电源采用12V单电源供电，调幅信号uI(t)通过0.1uF耦合电容加到1端，其有效值在几mV~100mV范围内都能不失真解调，同步信号ur(t)通过0.1uF耦合电容加到8端，电平大小只要求能使双差分对管工作于开关状态（50~500mV之间）。输出端9经过RC的一个π型低通滤波器和一个1uF的耦合电容取出调制信号。单元八调幅信号的解调(检波)四川信息职业技术学院·电子工程系uI(t)++__ur(t)图8.7（b）叠加型同步检波电路VDRL+u0(t)C_图8.7（a）叠加型同步检波电路模型包络检波器uI(t)ur(t)uo(t)叠加型同步检波器的工作原理是将双边带调制信号uI(t)与同步信号ur(t)叠加，得到一个普通调幅波，然后再经过包络检波器（下节内容讲），解调出调制信号。小结：同步检波器可用于各种调幅波的检波，且同步电压振幅越大，则检波器的电压传输系数也越大。单元八调幅信号的解调(检波)2、叠加型同步检波器四川信息职业技术学院·电子工程系同步检波器工作时，要求本地参考电压ur(t)与载波同频同相，即保持严格的同步。若ur(t)与载波不能保持严格同步，即存在频偏△ω、△Ф，则将对检波器有何影响呢？1、分析如下：设uI(t)为双边带调制信号。1）ur(t)与载波同频不同相即:cosrrmcutUt（）（）则:01coscoscos2MrmimamutKUUmtUt（）令:1cos2mMrmimaUKUUm单元八调幅信号的解调(检波)§8-2-2参考信号的频率和相位偏差对检波的影响四川信息职业技术学院·电子工程系则检波器输出电压没有失真，但希望△Ф越小越好。cos1使输出低频电压的振幅减小。如0即参考电压与载波同频同相，则输出低频电压的振幅最大；如:090则:0ut（）=0单元八调幅信号的解调(检波)四川信息职业技术学院·电子工程系即:则:此时uo(t)的振幅将是按cos△ωt变化的低频电压，即产生了失真。cosrrmcutU（）（）t01coscos2MrmimautKUUmtt（）3）与载波不同频不同相即:cosrrmcutUt（）（）则:01coscos2MrmimautKUUmtt（）（）此时uo(t)的振幅将是按cos(△ωt+△Ф)变化的低频电压，即产生了失真。单元八调幅信号的解调(检波)2）与载波不同频同相四川信息职业技术学院·电子工程系3）若输入信号器为发射导频的单边带调幅波，可采用高选择性的窄带滤波器，从入信号中取出该导频信号，导频信放大后就可作为同步信号。如果发射机不发射导频信号，则接收机就要采用高稳定度晶体振荡器产生指定频率的同步信号。1）若输入信号器为普通调幅波，可将调幅波限幅去除包络线变化，得到的是角频率为ωc的方波，用窄带滤波器取出ωc成分的同步信号。2）若输入信号器为双边带调幅波，将双边带调制信号uI(t)取平方uI(t)2，从中取出角频为2ωc的分量，经二分频将它变为角频率为ωc的同步信号。单元八调幅信号的解调(检波)2、同步信号的产生方法四川信息职业技术学院·电子工程系为了保证同步检波器不失真地解调出幅度尽可能大的信号，参考电压应与输入载波同频同相，即实现二者的同步。在实际工作时，二者的频率必须相同，而允许有很小的相位差。但如果是电视图像信号时也会有明显的相位失真，这一点要注意。单元八调幅信号的解调(检波)小结：四川信息职业技术学院·电子工程系本讲小结3.参考信号的频率和相位偏差对检波的影响1.检波器概述：检波器的作用和组成检波器的主要性能指标2.同步检波电路：用模拟乘法器实现的同步检波二极管包络检波器构成叠加型同步检波器单元八调幅信号的解调(检波)四川信息职业技术学院·电子工程系本讲作业在同步检波器中，为什么参考电压与输入载波同频同相？二者不同频将对检波有什么影响？二者不同相又将对检波产生什么影响？单元八调幅信号的解调(检波)四川信息职业技术学院·电子工程系本讲导航教学内容8.3大信号检波器教学目的理解大信号峰值包络检波器的工作原理单元八调幅信号的解调(检波)四川信息职业技术学院·电子工程系教学重点教学难点大信