第15讲高频-包络检波

第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调1}检波方式：{1.峰值包络检波2.平方律检波3.平均值包络检波4.同步检波解调AM波解调AM,DSB,SSB波请一班5位同学:实现图5-33电路仿真请二班5位同学:实现图5-34电路仿真请三班5位同学:实现图5-43电路仿真请四班5位同学:实现图5-44电路仿真请五班5位同学:实现图5-49电路仿真第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调2包络检波器的工作原理包络检波器的质量指标5.5.2二极管峰值包络检波旧版：第6章6.2.2第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调3非线性电路低通滤波器从已调波中检出包络信息，只适用于AM信号输入AM信号检出包络信息峰值包络检波器的工作原理第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调4tVsVo包络检波器的工作原理电路组成{二极管VDRC低通滤波器C++vWRL++充电放电iDvi–––串联型二极管包络检波器第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调5加入等幅波时检波器的工作过程uCU1U2uiU3uCU4tUAUB0通断断通(a)(b)(c)t000tUouoiDUav0iDgDuDuD－UottiD0iDmax(a)(b)检波器稳态时的电流电压波形第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调6ZL+-uiVDRC+-uiRui+-CRdRC低通滤波电路有两个作用：①对低频调制信号uΩ来说，电容C的容抗，电容C相当于开路，电阻R就作为检波器的负载，其两端产生输出低频解调电压RCW1②对高频载波信号uc来说，电容C的容抗，电容C相当于短路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。RCc1理想情况下，RC低通滤波网络所呈现的阻抗为:RZZZ)(0)()(cLW第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调763L65L10101021(1kHz)Z10101021(100kHz)Z第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调8电压传输系数（检波效率）输入电阻包络检波器的质量指标第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调91)电压传输系数(检波效率)im0imdVVVmVKamW输入已调波包络振幅输出低频交流电压振幅定义：Kd越大越好,Kd→1包络检波器的质量指标第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调101)电压传输系数(检波效率)vDiD-vCVimθ用分析高频功放的折线近似分析法可以证明cosdK其中，θ是二极管电流通角，ＲL为检波器负载电阻，Ｒd为检波器内阻。33dLRR包络检波器的质量指标第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调112)等效输入电阻考虑到包络检波电路一般作为谐振回路的负载，它势必影响回路选频特性（Q），下面分析其等效电阻imimidIVR其中，Vim是输入高频电压振幅，Iim是输入高频电流振幅。包络检波器的质量指标第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调122)等效输入电阻载波功率近似等于输出功率LiimRVRV20220VVimLiRR21即有，而Vo要求：输入阻抗要高包络检波器的质量指标第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调133)失真①惰性失真包络检波器的质量指标②负峰切割失真VimOvWVRmaVim第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调14如果检波电路的时间常数RC太大，当调幅波包络朝较低值变化时，电容上的电荷来不及释放以跟踪其变化，所造成的失真称作惰性失真。①惰性失真(对角线切割失真)包络检波器的质量指标第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调15①惰性失真(对角线切割失真)ttmUtccoscos1)(asmsmWvtmUtUsmWcos1)(asm调幅波包络:1asmsind)(dU1tUmttsmttWWt1时刻包络变化率:放电速率：1asm1CCCcos1)(d)(d1tmRCURCtCittttWvv为避免失真条件：11d)(dd)(dsmCttttttUttvttCiddCC)(v电容放电RitCC)(v第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调16①惰性失真(对角线切割失真)避免失真条件：1sincos11)()(WWWtmtmCRdttdUdttdvAaaLsmc令：包络检波器的质量指标11d)(dd)(dsmCttttttUttv求A最值，得到单音调制时不产生惰性失真的充要条件为：aaLmmCRW21可见，ma，Ω越大，信号包络变化越快，要求RC的值就应该越小。第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调17实际应用中，由于调制信号总占有一定的频带(Ωmin～Ωmax)，并且各频率分量所对应的调制系数ma也不相同，设计检波器时，应该用最大调制度mmax和最高调制频率Ωmax来检验有无惰性失真，其检验公式为maxmax2max1mmRCW第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调18②负峰切割失真(底边切割失真)包络检波器的质量指标后级放大器CRLRVDCdVimOvWVRmaVim第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调19)cos1(tmUaimWUim(1-ma)(2)底部切割失真1)原因：一般为了取出低频调制信号，检波器与后级低频放大器的连接如图所示，为能有效地传输检波后的低频调制信号，要求：UimRRRUULDCRUR二极管截止，检波输出信号不跟随输入调幅波包络的变化而产生失真。当URUim(1-ma)ttmUucaimicos)cos1(WUR或mindL1WCRmindL1WCR通常Cd取值较大(一般为5～10μF)，在Cd两端的直流电压UDC，大小近似等于载波电压振幅UDC=KdUimUDC经R和RL分压后在R上产生的直流电压为：由于UR对检波二极管VD来说相当于一个反向偏置电压，会影响二极管的工作状态。在输入调幅波包络的负半周峰值处可能会低于UR,显然，RL越小，UR分压值越大，底部切割失真越容易产生；另外，ma值越大，调幅波包络的振幅maUim越大，调幅波包络的负峰值Uim(1-ma)越小，底部切割失真也越易产生。后级放大器ui+-CRLRVDCd+UDC-+-UR+uΩ(t)-要防止这种失真，必须要求调幅波包络的负峰值Uim(1-ma)大于直流电压UR。即RRRUmUimLaim)1(避免底部切割失真的条件为：RRRRRRRRmW//LLLa式中，RΩ=RL//R为检波器输出端的交流负载电阻，而R为直流负载电阻。第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调20图(a)：常作为接收机的检波电路电容Cd隔直作用，直流分量UDC被隔离，输出信号为解调恢复后的原调制信号uΩ，图(b)：常作为自动增益控制信号（AGC信号）的检测电路电容Cφ旁路作用，交流分量uΩ(t)被电容Cφ旁路，输出信号为直流分量UDC，峰值包络检波器的应用型输出电路+-UDC（b）ui+-CVDRφRCφ+-uoui+-CVDRL+-uΩRCd+UDC-+-uo（a）第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调21一般：1)//(idsscLRRCQ(1)回路有载QL要大：这应该从选择性及通频带的要求来考虑。cTRC(2)为保证输出的高频纹波小要求：cRC1即总结：检波器设计及元件参数的选择(3)为了减少输出信号的频率失真（输出信号为一个低频限带信号）要求：WW不影响下限频率不影响上限频率ddLCCRCRCminmax11ΩminΩmaxmaxmax2maxmm1RCW(4)为了避免惰性失真：要求：LLRRRmRRRL//(5)为了避免底部切割失真：或+-uΩ中放末级RidRLCVDRCsLsRsisCd第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调22作业:(新版:P196)5-16第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调23)cos()cos(.27ttvs1021026014例:如图大信号二极管包络检波器，二极管导通时电阻W100DRWk521LLRR求开关断开时，(1)检波器的输入阻抗Ri,和电压传输系数Kd,检波器的输出电压V0的表达式。(2)为了不产生惰性失真，电容C的最大值。(3)合上开关后，为了不产生负峰切割失真，RL1至少应为多少?Wk5gRsvCCCov1LR2LR习题5-16：第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调24解：(1)86.32573.010510033333radRRLDWk5.2)(2121LLiRRR840.cosdKttVKtvsmdo)102cos(6.0168.1)()(421LLLRRR第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调25(2)aaLmmCRW21aLamRmCW2max1pF42466.01021056.01432第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调26(3)5)5()5(//)(11121WLgLLgLLLRRRRRRRZ5021LLLRRZ)(aLLmZZW)()(0058121LLRRWk683.01LR第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调27例：如图二极管大信号峰直包络检波电路已知输入电路的空载Q0=100,载频f0=465kHz，L=560μH，RL=5kΩ，若要求输入回路的通频带BW=30kHz，不产生惰性失真，并且再接上交流负载后不产生负峰切割失真。试确定元件R1、R2、C1、C2的值。第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调28WkLQRp53.163105601046521006300Wk2510560104652103010465BW//2633300021LfLQRRRLpWk29221iiRRRR设Wk58221iRRR解第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调29不产生惰性失真：5010250113222121..))((WaammCCRRF755.421CC取F421CCF222121CCCC第十五讲包络检波11/27/20202:05PM第5章振幅调制与解调30501212.//agmRRRRRWWk34.33k66.2421RR不产生负峰切割失真：