检波器设计(完整版)概要

职业技术学院学生课程设计报告课程名称：高频电路课程设计专业班级：信工102姓名：学号：20110311202学期：大三第一学期目录1课程设计题目……………………………………………2课程设计目的…………………………………………3课程设计题目描述和要求……………………………4课程设计报告内容………………………………………4.1二极管包络检波电路的设计………………………4.2同步检波器的设计……………………………5结论……………………………………………………6结束语………………………………………………………7参考书目……………………………………………………8附录………………………………………………………摘要振幅调制信号的解调过程称为检波。

有载波振幅调制信号的包络直接反映调制信号的变化规律，可以用二极管包络检波的方法进行检波。

而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变换规律，无法用包络检波进行解调，所以要采用同步检波方法。

同步检波器主要是用于对DSB和SSB信号进行解调（当然也可以用于AM）。

它的特点是必须加一个与载波同频同相的恢复载波信号。

外加载波信号电压加入同步检波器的方法有两种。

利用模拟乘法器的相乘原理，实现（t）,和输入的同步同步检波是很简单的，利用抑制载波的双边带信号Vs（t），经过乘法器相乘，可得输出信号，实现了双信号（即载波信号）Vc边带信号解调课程设计作为高频电子线路课程的重要组成部分，目的是一方面使我们能够进一步理解课程内容，基本掌握数字系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养我们的实际动手能力以及分析、解决问题的能力。

另一方面也可使我们更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计中小型高频电子线路的方法，独立完成调试过程，增强我们理论联系实际的能力，提高电路分析和设计能力。

通过实践引导我们在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。

通过设计，一方面可以加深我们的理论知识，另一方面也可以提高我们考虑问题的全面性，将理论知识上升到一个实践的阶段。

一、课程设计题目:AM解调器设计二、课程设计目的：通过课程设计，使学生加强对高频电子技术电路的理解，学会查寻资料﹑方案比较，以及设计计算等环节。

进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决高频电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。

三、课程设计题目描述和要求输入AM信号，其载波频率为15MHz，调制信号为1KHz 正弦波；已调波幅度为幅度1V，调制度为60%；要求设计AM解调器，具体要求如下：1) 用检波二极管2AP12设计——AM信号包络检波器，完成给定输入信号参数下的滤波器的计算；完成惰性失真和负峰切割失真条件产生的元件参数分析；2）AM信号同步检波器(1)用模拟乘法器MC1496设计一AM信号同步检波器；(2)采用PLL完成参考信号的获取。

四、课程设计报告内容4.1二极管包络检波设计4.1.1工作原理信号包络检波是高频输入信号的振幅大于0.5伏时，利用二极管对电容c充电，加反向电压时截止，电容c上电压对电阻R放电这一特性实现的。

分析时采用折线法1．包络检波电路及工作原理图4―1(a)是二极管峰值包络检波器的原理电路。

它是由输入回路、二极管VD和RC低通滤波器组成。

(6-1)式中,ωc为输入信号的载频,在超外差接收机中则为中频ωI为调制频率。

在理想情况下,RC网络的阻抗Z应为(6-2)图4―1 二极管峰值包络检波器(a) 原理电路(b)二极管导通(c)二极管截止图4―2 加入等幅波时检波器的工作过程从这个过程可以得出下列几点:(1)检波过程就是信号源通过二极管给电容充电与电容对电阻R放电的过程。

(2)由于RC时常数远大于输入电压载波周期,放电慢,使得二极管负极永远处于正的较高的电位(因为输出电压接近于高频正弦波的峰值,即Uo≈Um)。

(3)二极管电流iD包含平均分量(此种情况为直流分量)Iav及高频分量。

图4―3检波器稳态时的电流电压波形图4―4 输入为AM信号时检波器的输出波形图图4―5输入为AM 信号时,检波器二极管的电压及电流波形图4―6包络检波器的输出电路 4.1.2检波失真检波器输出电压波形与输入信号包络之间，最好有时间上的延迟或幅度上的线形比例变化，而不能出现非线性或线性失真。

但是，但一些条件无法满足时，就会有一下是真 1)惰性失真在二极管截止期间,电容C 两端电压下降的速度取决于RC 的时常数。

必须满足max21Ω-≤a am m RC ，图4―9 惰性失真的波形2) 底部切削失真底部切削失真产生的原因是因为交直流负载不一致，要避免底部切削失真应满足：=≈=+≤R R R R R m gg a图6―10底部切削失真4.13元器件参数计算：（1）由于电路属于峰值包络检波器，所以一般选用正向电阻小、反向电阻大，结电容小而开关速度较快的2AP12。

（2）RC 时间常数应同时满足无惰性失真和频率失真条件：①电容C1=C2=C 应该对载频及其谐波分量近似短路（旁路作用），故应该Wc RC 1>>，，通常取Wc RC 10~5≥ (经验公式).②将已知条件代入避免惰性失真条件max21Ω-≤a am m RC 可得()351033.11067.6~33.3--⨯≤≤⨯RC③应该满足无底部切削失真条件设输出电阻，Ω=k R l 10，2.021=R R ，则61R R =，652RR =。

为避免底部切削失真，应该有=≈=+≤R R R R R m gg a ，21R R R +=，L R R R R //2+=≈。

代入条件可得Ω≤k R 11，因为检波器的输入电阻i R 不应太小，而2RR i =，所以R 不能太小，取Ω=k R 3，另取C=0.2uF ，这样4106-⨯=RC ，满足上一步对时间常数的要求。

因此Ω=k R 5.01，Ω=k R 5.22。

④Cc 取值应使低频信号有效到负载电阻L R 上，即满足min1Ω>>L R Cc ，取Cc=47uF 。

图4.1.10 二极管包络检波原理图~4.2 同步检波设计4.2.1 设计原理在模拟乘法器MC1496的一个输入端输入振幅调制信号如抑制载波的双边带信号()t t U t U c sm S Ω=cos cos ω，另一输入端输入同步信号（即载波信号）()t U t U c cm c ωcos =，经乘法器相乘，由式（7-9）可 得输出信号U 0（t ）为()()()()()t U U K t U K t U U K t U t U K t U c cm sm E c sm E cm sm E c s E o Ω-+Ω++Ω==ωω2412cos 41cos 21 （条件：mV U U C x 26<=，S y U U =为大信号） （4.2.1）上式中，第一项是所需要的低频调制信号分量，后两项为高频分量，可用低通滤波器滤掉，从而实现双边带信号的解调。

若输入信号()t U S 为单边带振幅调制信号，即 ，则乘法器的输()t U 0为： ()()()t U U K t U K tt U U K t U c cm sm E sm E C c cm sm E o Ω++Ω=Ω+=ωωω241cos 41cos 2cos 21（4.2.2）上式中，第一项是所需要的低频调制信号分量，第二项为高频分量，也可以被低通滤波器滤掉。

如果输入信号()t U S 为有载波振幅调制信号，同步信号为载波信号()t U C ,利用乘法器的相乘原理，同样也能实现解调。

设()()()1cos cos s sm c U t U m t w t =+Ω， ()()cos c cm c u t u w t = 则输出电压()0u t 为()()()0E s c u t K u t u t ==111cos cos 2222E sm cm E cm E sm cm c K u u K mu t K u u w t +Ω+ +()1cos 24E sm cm K mu u wc t +Ω +()1cos 24E sm cm K mu u wc t -Ω （4.2.3） 上式中，第一项为直流分量，第二项是所需要的低频调制信号分量，后面三项为高频分量，利用隔直电容及低通滤波器可滤掉直流分量及高频分量，从而实现了有载波振幅调制信号的解调。

同步检波电路与包络检波不同,检波时需要同时加入与载波信号同频同相的同步信号。

利用乘法器可以实现调幅波的乘积检波功能,普通调幅电压乘积器的原理框图如图2.1所示。

图4.2.1 普通调幅电压乘积器原理框图图4.2.1中,设输入信号)(t U AM 为普通调幅信号:t t m U U x y a XM AM ωωcos )cos 1(+= （4.2.1）限幅器输出为等幅载波信号 ,乘法器将两输入信号进行相乘后输出信号为: )()()(t v t v K t v c s E o = （4.2.2） 再通过低通滤波器作为乘法器的负载,将所有高频分量去除,并用足够大的电容器隔断直流分量,就可以得到反映调制规律的低频电压。

4.2.2同步检波器原理这种方法是将外加载波信号电压与接收信号在检波器中相乘，再经过低通滤波器，最后检出原调制信号，如图4.2.2所示。

图4.2.2乘积型同步检波器设输入的已调波为载波分量被抑制的DSB 信号u 1为：t t U u ωcos cos 11Ω= （4.2.3）本地载波电压： )cos(ϕω+=t U u c c c （4.2.4） 上两式中，1ωω=c ，即本地载波的角频率等于输入信号的角频率，它们的相位不一定相同 )cos(cos cos 1112ϕωω+Ω=t t U U u C （4.2.5）低通滤波器滤除21ω附近的频率分量后，得到频率为Ω的低频信号： t U U u C o Ω=cos cos 211ϕ （4.2.6） 由上式可见，低频信号的ϕcos 成正比。

当ϕ=0时，低频信号电压最大，随着相位差变大，输出电压变小。

所以我们不但要求本地载波与输出信号载波的角频率必须相等。

4.2.3元器件选择根据上述对比，采用乘积型同步检波器。

此电路中最关键的电子元件是乘法器，这里我们选择的是集成模拟乘法器，集成模拟乘法器是完成两个模拟信号（电流或电压）相乘的电子器件。

采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分立器件要简单的多，而且性能优越。

从价格和性能的角度我们选择MC1496芯片实现模拟乘法器功能。

MC1496是爽平衡四象限模拟乘法器，VT1、VT2与VT3、VT4组成双差分对放大器。