调幅波的包络检波电路
包络检波
4.4.1
例如， 4.4.10是某收音机二极管检波器的实际电路。 例如，图4.4.10是某收音机二极管检波器的实际电路。 是某收音机二极管检波器的实际电路
图4.4.10
收音机中的实际二极管检波电路 4.4.1
4、设计考虑 设计二极管包络检波器的关键在于： 设计二极管包络检波器的关键在于：正确选用晶体 二极管， 二极管，合理选取 RLC 等数值，保证检波器提供尽可 等数值， 能大的输入电阻，同时满足不失真的要求。 能大的输入电阻，同时满足不失真的要求。 (1)检波二极管的选择 检波二极管的选择 为了提高检波电压传输系数， 为了提高检波电压传输系数，应选用正向导通电阻rD 或最高工作频率高）的晶体二极管。 和极间电容 CD 小（或最高工作频率高）的晶体二极管。 为了克服导通电压的影响，一般都需外加正向偏置， 为了克服导通电压的影响，一般都需外加正向偏置，提 供（20～50）µA静态工作点电流，具体数值由实验确 20～50） A静态工作点电流， 定。
图4.4.8 负峰切割失真
由图4.4.8（ 由图4.4.8（a）可见，要防止这种失真的产生，必须 4.4.8 可见，要防止这种失真的产生， 使包络线的最小电平大于或等于VR，即满足 或
RL Vim (1− Ma ) ≥ Vim Ri 2 + RL
RL ZL (Ω) Ma ≤ = Ri2 + RL ZL (0)
4.4.1
一、二极管峰值包络检波器 二极管峰值包络检波器的 原理电路如图4.4.1所示 原理电路如图4.4.1所示 4.4.1 1.工作原理 由图4.4.1可见, 由图4.4.1可见, 4.4.1可见 当加在二极管上的正向电压为 υ =V cosωt i im 设 υD(on) = 0
gDυ , υ ≥ 0 流过二极管的电流 i = 0 , υ < 0
基本调幅电路及检波电路及原理详解
基本调幅电路及检波电路及原理详解/邮件群发一、调幅电路及原理详解调幅电路是把调制信号和载波信号同时加在一个非线性元件上(例如晶体二极管或三极管)经非线性变换成新的频率分量,再利用谐振回路选出所需的频率成分。
调幅电路分为二极管调幅电路和晶体管基极调幅、发射极调幅及集电极调幅电路等。
通常,多采用三极管调幅电路,被调放大器如果使用小功率小信号调谐放大器,称为低电平调幅;反之,如果使用大功率大信号调谐放大器,称为高电平调幅。
在实际中,多采用高电平调幅,对它的要求是:(1)要求调制特性(调制电压与输出幅度的关系特性)的线性良好;(2)集电极效率高;(3)要求低放级电路简单。
1、基极调幅电路图1是晶体管基极调幅电路,载波信号经过高频变压器T1加到BG的基极上,低频调制信号通过一个电感线圈L与高频载波串联,C2为高频旁路电容器,C1为低频旁路电容器,R1与R2为偏置的分压器,由于晶体管的ic=f(ube)关系曲线的非线性作用,集电极电流ic含有各种谐波分量,通过集电极调谐回路把其中调幅波选取出来,基极调幅电路的优点是要求低频调制信号功率小,因而低频放大器比较简单。
其缺点是工作于欠压状态,集电极效率较低,不能充分利用直流电源的能量。
图1、基极调幅电路2、发射极调幅电路图2是发射极调幅电路,其原理与基极调幅类似,因为加到基极和发射极之间的电压为1伏左右,而集电极电源电压有十几伏至几十伏,调制电压对集电极电路的影响可忽略不计,因此射极调幅与基极调幅的工作原理和特性相似。
图2、发射极调幅电路3、集电极调幅电路图3是集电极调幅电路,低频调制信号从集电极引入,由于它工作于过压状态下,故效率较高但调制特性的非线性失真较严重,为了改善调制特性,可在电路中引入非线性补尝措施,使输入端激励电压随集电极电源电压而变化,例如当集电极电源电压降低时,激励电压幅度随之减小,不会进入强压状态;反之,当集电极电源电压提高时,它又随之增加,不会进入欠压区,因此,调幅器始终工作在弱过压或临界状态,既可以改善调制特性,又可以有较高的效率,实现这一措施的电路称为双重集电极调幅电路。
调幅波的包络检波电路
射频通信电路
并联包络检波电路的输入阻抗
输出电压
vo vi (t) vc vi (t) vAV
Ri
包含两个过程： 高频直通 包络检波
输入电流是两个过程电流的叠加 输入阻抗等效为两过程阻抗并联：
检波电流——尖顶脉冲
信号电流
iS
vi R
R
1
Ri
2
// R
R 3
检波器输入阻抗
信号电流阻抗
射频通信电路
二极管电流为尖顶脉冲 ——含有丰富的谐波
输入阻抗对 什么频率而言？
检波器输入阻抗的定义：
Ri
Vim I1m
输入信号幅度
输入阻抗对信号
电流中信号分量幅度
基波c 而言
——体现了对前级中频回路的影响
射频通信电路
输入阻抗 Ri 的大小 ——用能量守恒原理求证
设输入信号为：vi (t) Vcm cosct
vi (t) Vcm cosct
二极管两端电压
vD vi (t) vAV vi (t) vc
v 工作过程： 初始 t=0， c＝0， 充电
当 vi (t) 0 时，二极管导通 充 RDC 很小，充得快
放电
当 vi (t) vAV 时，二极管截止 放 RC 很大，放得慢
结果：v AV 保持在输入信号的峰值上 输入 vAV VAV Vcm
等幅波
射频通信电路
峰值包络检波电路工作过程的特点：
① 在高频信号的每一周 电容器C充、放电一次
② 放 >> 充 ,充电快、放电慢；
当充放电荷达动态平衡时，vAV vc 达到 输入信号峰值
③ 当输入为AM信号
vi (t) Vcm (1 ma cos t) cosct 检波输出两部分 vAV VAV vAV
包络检波电路分析
四、振幅调制的解调基本特性及实现模型振幅检波电路(一)、振幅调制的解调电路的基本特性及实现模型•定义：振幅调制波的解调电路称振幅检波电路，简称检波电路。
检波是从振幅调制波中不失真的检出调制信号的过程。
（它是振幅调制的逆过程）•功能：在频域上，该作用就是将已调幅波的调制信号频谱不失真地搬到零频率附近。
检波乃是实现频谱线性搬移。
•类型：同步检波，包络检波。
1、同步检波（主要解调DSB，SSB波，也可解调AM波）①乘积型A）实现模型同步检波的关键在于取参考信号U r必须与输入原载波信号严格同步（同频，同相），因而实现电路较复杂些。
B）原理：振幅检波电路也是一种频谱搬移电路，可以用乘法器来实现。
以双边带调制信号的解调为例: （按此仿真）U S=V m cosΩt cosωC t为已调波U r=V rm cosωC t为本地引入参考电压，称同步电压，要求与输入载波信号同频同相。
第一项与cosΩt成正比，是反应调制信号变化规律的有用分量，后两项为2ωC的双边带调制信号，为无用的寄生分量，通过低通滤波将高频分量滤除，即可实现检波。
若任意多频信号可画出下列频谱示意图：采用同样的工作原理，以上模型也可实现AM波和SSB波的解调。
②叠加型（按此仿真）A）实现模型B）原理a) 若U s=U DSB=V m cosΩt cosωC t ,U r=V rm cosωC t当V rm≥V sm 时，合成信号为不失真的普通（标准）调幅波，可通过包络检波器检出所需要的调制信号。
b) 若U s=U SSB=V m cos(ωC+Ω)t ，U r=V rm cosωC t ，V rm>>V smU=（用矢量叠加法）经包络检波后U AV=ηd V rm(1+D cosΩt)再经隔直电容后得U av=ηd DV rm cosΩt实现了不失真的解调。
2、包络检波因U AM经由非线性器件后输出电流中含有能线性反映输入信号包络变化规律的音频信号分量（即反映调制信号变化规律）。
包络检波器的设计与实现
目录前言 (1)1 设计目的及原理 (2)1.1设计目的和要求 (2)1.1设计原理 (2)2包络检波器指标参数的计算 (6)2.1电压传输系数的计算 (6)2.2参数的选择设置 (6)3 包络检波器电路的仿真 (9)3.1 Multisim的简单介绍 (10)3.2 包络检波电路的仿真原理图及实现 (10)4总结 (13)5参考文献 (14)前言调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。
广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。
对调幅波来说是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波，是从它的频率变化提取调制信号的过程；对调相波，是从它的相位变化提取调制信号的过程。
工程实际中，有一类信号叫做调幅波信号，这是一种用低频信号控制高频信号幅度的特殊信号。
为了把低频信号取出来，需要专门的电路，叫做检波电路。
使用二极管可以组成最简单的调幅波检波电路。
调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。
目前应用最广的是二极管包络检波器，不论哪种振幅调制信号，都可采用相乘器和低通滤波器组成的同步检波电路进行解调。
但是，对普通调幅信号来说，它的载波分量被抑制掉，可以直接利用非线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，而不必另加同步信号，通常将这种振幅检波器称为包络。
为了生动直观的分析检波电路，利用最新电子仿真软件Multisim11.0进行二极管包络检波虚拟实验。
Multisim具有组建电路快捷、波形生动直观、实验效果理想等优点。
计算机虚拟仿真作为高频电子线路实验的辅助手段，是一种很好的选择，可以加深学生对一些抽象枯燥理论的理解，从而达到提高高频电子线路课程教学质量的目的。
1设计目的及原理1.1 设计目的和要求通过课程设计，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。
包络检波电路设计原理
包络检波电路设计原理
包络检波电路设计原理是将调制信号进行检波，获取其包络信号的电路。
通常用于调幅解调电路中。
设计原理如下：
1. 输入信号为调制信号，一般是调幅信号或者调频信号。
2. 输入信号经过高频滤波器滤波，去除高频成分，得到基带信号。
3. 基带信号经过整流电路，将其变成单方向电流，同时对信号的幅度进行检测。
4. 接下来，基带信号经过低通滤波器滤波，去除高频杂波，得到原始的包络信号。
5. 最后，经过放大器对包络信号进行放大，以便后续信号处理。
包络检波电路的设计要点：
1. 高频滤波器的设计要根据信号的调制方式来选择合适的截止频率。
2. 整流电路直接将信号变成单方向电流，可以使用二极管进行整流。
3. 低通滤波器的设计要选择合适的截止频率，以保留信号的低频成分。
4. 放大器的设计要根据需要进行选择，以达到合适的信号放大倍数。
包络检波电路的设计原理基本上就是通过滤波和整流处理信号，然后放大得到包络信号。
这样就可以将调制信号转变为调幅信号的包络信号进行后续处理或者解调。
包络检波法前提条件
包络检波法前提条件包络检波法是一种在信号处理等领域常用的方法，那它的前提条件可不少呢。
咱先从信号的角度来说说。
1. 被检测的信号得是调幅信号，这就好比你要开锁，得拿对钥匙一样，包络检波法专门针对这种调幅信号起效。
如果信号不是调幅的，那它就像拳头打在棉花上，有劲使不出啦。
就像我之前做实验的时候，误把一个调频信号当作调幅信号来用包络检波法检测，结果得到的数据那叫一个混乱，完全不是想要的结果。
2. 这个调幅信号的幅度包络变化要比较缓慢。
这就像人走路，得一步一步稳稳地来，如果幅度包络变化太快，就像一个人跑步还东倒西歪的，包络检波法很难准确捕捉到它的包络，就容易出错。
从检波电路方面来看。
3. 检波电路得有合适的时间常数。
这个时间常数就像做菜放盐的量，多了少了都不行。
如果时间常数太大，那电路的响应就会很慢，就像一个反应迟钝的人，跟不上信号的变化；要是时间常数太小呢，输出的信号就会失真，就像照片被拉伸或者压缩了一样，完全变了样。
4. 检波二极管得工作在它的特性曲线的合适区域。
这二极管就像一个勤劳的小工人，要在自己能干的区域工作。
如果不在合适区域，就像让一个擅长短跑的运动员去跑马拉松，肯定是不合适的，会导致检波的效果大打折扣。
还有，环境方面也有要求。
5. 要在比较稳定的电磁环境下。
电磁环境就像空气一样，如果周围的电磁干扰很大，就像在大风天里点蜡烛，很容易让信号受到干扰，包络检波法也就难以准确地检测出信号的包络了。
这让我想起以前在一个电子设备比较多的实验室里做实验，各种设备发出的电磁信号相互干扰，包络检波的结果总是不稳定，后来换了一个电磁屏蔽比较好的环境，结果就准确多了。
6. 信号的噪声不能太大。
噪声就像一群捣乱的小虫子，太多的话就会把真正的信号掩盖住，包络检波法就很难从这些“小虫子”中把信号的包络找出来。
在电源方面。
7. 电源的稳定性要好。
电源就像机器的动力源，如果电源不稳定，时高时低，就像汽车的发动机一会儿有力一会儿没力，会影响包络检波电路的正常工作，使得检测结果不准确。
基极调幅和峰值包络检波的调整和测试
基极调幅与峰值包络检波的调整与测试一、实验目的1、加深理解高电平调幅电路的工作原理及调幅波的特点2、加深理解峰值包络检波电路的工作原理及产生建波失真的原因3、学习调幅系数、检波电路检波效率的测量方法二、预习要求1、复习调幅波的基本概念，高电平调幅、峰值包络检波电路的工作原理2、预习实验指导书，分析实验电路，明确实验电路，明确实验内容及方法三、实验原理实验电路如图1所示，图（a）为基极调幅电路，图（b）为峰值包络检波电路。
（b）图一 基极调幅与峰值包络检波实验电路（一）基极调幅电路的调整图（a ）电路中，三极管处于丙类工作状态：u C 是频率为f C 的高频载波信号，U Ω是频率为F 的低频调制信号，它通过耦合电容C B2加到三极管的基极回路。
有图可见，加在三极管发射结上的电压U BE 为u BE ≈uc+u Ω=U cm cos ωt+U Ωm cos Ωt 式中略去了R E 上的压降。
U BE 随调制信号U Ω变化而变化，致使放大器的集电极电流脉冲ic 的最大值也随调制信号而变，只要在U Ω变化范围内放大器始终工作于欠压状态，集电极回路调谐在载频上，那么变压器TTF2—2的次级就可以输出调幅波电压U 0。
调幅系数ma 是调幅波的常用参数，它反映已调波收调制信号控制后振幅变化的程度，其大小可由下式求得minmax min max m m m m aU U U U m+-=U mmax 和U mmin 分别为调幅波u0最大峰值和最小峰值，如图2所示。
图2 基极调幅工作原理在进行调幅波测量之前，先对调幅电路进行调整，使其工作在最佳状态，调幅是真最小，输出幅度尽量大，其调整步骤如下：（1）仅接入载波信号u C ，而不加调制信号U Ω，用示波器观察u A 的波形，在过压状态下对放大器进行调谐，然后减小u C 的幅值，使放大器退出过压而工作在欠压状态，此时uo 为等副载波（2）接入低频调制信号U Ω，用示波器观察u o 的波形，可能是调幅波，也可能是失真的调幅波，需对u c 、U Ω的大小进行适当调整，以获得不失真的调幅波若u c 、u Ω过大，可能出现u BEmax =U cm +U Ωm 过大，放大器进入过压状态；若u c 过小而u Ω过大，有可能出现U BEmin =U cm +U Ωm 小于死区电压，放大器进入截止区，这两种情况都会使调幅波产生严重失真。
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非相干解调电路——不需要同步参考信号 适用——包络反映了调制信号变化的普通调幅波AM
本节内容： ① 介绍包络检波器的组成电路、工作原理、性能指标 ② 用包络检波器构成的另一种相干解调电路—叠加型同步检波
射频通信电路
9.4.1 包络检波电路 1. 电路组成
非线性器件 两大部分 低通滤波器
VAV ——输出平均值，VAV Vcm
v AV ——输出交流，反映输入的包络
vAV (t) Vcm (1 ma cos t)
射频通信电路
④ 二极管只在输入信号峰值尖顶上有短暂的导通， 大部分时间截止。
二极管电流呈重复频率为 c 的尖顶脉冲
注意：二极管电流不是半波开关
原因：输出电压 v AV 的反馈
ma
cost)2[1
c os 2 c t ]
通过低通，滤除高频，输出平均电压
v AV
R
[a0
1 2
a2Vc2m (1
ma
cost)2 ]
a0 R
1 2
a2Vc2m
R(1
2ma costma2
cos2t)
调制信号
有效解调信号输出为： 基波
二次谐波
vAV a2ma Vc2m R cos t
射频通信电路
（3）平均包络检波
非线性器件——晶体管 be结
电路构成： RC低通滤波器
vAV
工作原理（输入为大信号）：
vi (t) Vcm (1 ma cos t) cosct
vbe VBB vi 设 VBB Von
则集电极电流为半波
ic gmVcm (1 ma cos t) cosct S1 (ct)
v AV 2
1 4
a2
ma2Vc2m
R
c
os2t
此失真无法由低通滤波器滤除
射频通信电路
（2）输入为大信号（峰值包络检波） 大信号作用下二极管非线性描述——二段折线
RD
二极管视为开关——导通、截止
iD
g 0
D
v
D
vD 0 vD 0
（
RD
1 gD
是二极管导通电阻）
射频通信电路
峰值包络检波原理
设输入为等幅载波（包络为常数）
射频通信电路
二极管小信号检波特点：
① 解调输出与输入信号幅度的平方成正比，称为平方律检波。 输入的调幅波（AM信号）为：
vi (t) Vcm (1 ma cos t) cosct
有效解调信号输出为：
vAV a2ma Vc2m R cos t
② 出现了许多高次谐波失真项，二次谐波失真项的大小为：
其中
S1 (
t)
1 2
2
cos t
2
3
cos 3t
L
L
通过RC低通滤波器取其平均分量：
1
iCAV
gmVcm (1 ma cost)
反映输入信号包络 晶体管有放大作用
输出电压
v0
vAV
gm
R Vcm (1 ma cost)
射频通信电路
峰值包络检波与平均包络检波比较——均为大信号检波
vD vi (t) vAV
设输入的调幅波（AM信号）为：
vi (t) Vcm (1 ma cos t) cosct
载频 c、调制频率 、调制系数 ma
低通滤波器RC的取值原则是：
时间常数
RC 1 ——对高频载波近似短路
c
RC 1 ——让低频调制信号通过 max
max
c
射频通信电路
2. 工作原理 输入信号的大小不同
非线性器件描述不同
工作原理不同
（1）输入为小信号（平方律检波） 注意：应加偏置VQ ，保证二极管导通
忽略输出电压 vAV 的负反馈，则：
iD
vD VQ vi
小信号作用下二极管的描述
——工作点处幂级数展开
VQ VD
iD a0 a1(vD VQ ) a2 (vD VQ )2 a3 (vD VQ )3
为取出解调信号，后面应 加低通滤波器。
射频通信电路
3. 包络检波器性能指标
1）检波效率 2）检波失真
检波器作为频率变换电路， 衡量它的变换效果
3）输入阻抗 ——检波器作为前级中频放大器的负载，衡量其影响
（1）检波效率
k ＝ 检波器输出电压 d 输入电压幅度
等幅波
射频通信电路
峰值包络检波电路工作过程的特点：
① 在高频信号的每一周 电容器C充、放电一次
② 放 >> 充 ,充电快、放电慢；
当充放电荷达动态平衡时，vAV vc 达到 输入信号峰值
③ 当输入为AM信号
vi (t) Vcm (1 ma cos t) cosct 检波输出两部分 vAV VAV vAV
输出平均电压反馈影响二极管
vbe VBEQ vi
输出电压无反馈，由晶体管隔离
二极管电流是 导通角极小的 尖顶脉冲
v 二极管工作点左移 AV
电流为半波 工作点仅由偏置决定
射频通信电路
（4）并联二极管包络检波
电路结构特点——与前端电路隔直流（电容C） RC 取值原则与串联型相同
检波原理—— 与串联型相同：
iD a0 a1vi a2vi2 a3vi3 ......
射频通信电路
解调（检波）——频谱搬移原理
iD a0 a1vi a2vi2 a3vi3 ......
频谱搬移主要 由二次方项产生
二次方项电流为：
a2Vc2m (1
ma
c ost ) 2
cos2
ct
1 2
a2Vc2m (1
vi (t) Vcm cosct
二极管两端电压
vD vi (t) vAV vi (t) vc
v 工作过程： 初始 t=0， c＝0， 充电
当 vi (t) 0 时，二极管导通 充 RDC 很小，充得快
放电
当 vi (t) vAV 时，二极管截止 放 RC 很大，放得慢
结果：v AV 保持在输入信号的峰值上 输入 vAV VAV Vcm
① 二极管电压 vD vi (t) vc 检波过程
② 充电时间常数 充 RDC
完全相同
③ 放电时间常数 放 RC
v c 反映了输入信号 vi (t) 的包络变化
与串联型检波不同处：
并联型 串联型
输出电压 vo vi (t) vc vi (t) vAV
包含两个过程
① 检波过程——输出包含 vAV ——反映输入包络
② 高频直通——输出包含 vi (t)
电容 C 对输入高频短路
二极管导通时间极短
iS
vi R
射频通信电路
并联包络检波的输出波形
vi 输入波形 vi
（设为等幅载波）
v 电容上电压 c
（充电到峰值）
输出电压 vo vi (t) vc vi (t) vAV
输出电压是高频输入和它 的检波分量的叠加。