包络检波器的设计与实现
包络检波器的工作原理

包络检波器的工作原理包络检波器是一种广泛应用于通信和无线电领域的电路设备,它的主要功能是将调制信号转换为包络信号。
本文将从工作原理、应用领域和性能特点三个方面来介绍包络检波器。
一、工作原理包络检波器的工作原理基于调制信号的包络特性。
调制信号一般是由高频信号和低频信号叠加而成,高频信号携带着低频信号的变化信息。
而包络检波器的任务就是从这个叠加信号中提取出低频信号的包络。
其基本的工作流程如下:1. 高频信号的输入:调制信号通过射频输入端口进入包络检波器。
2. 幅度限制:射频信号经过一个幅度限制器,将其幅度限制在一个合适的范围内,以便后续处理。
3. 信号整流:幅度限制后的信号通过整流器,将其转换为全波整流信号。
整流器一般采用二极管或晶体管的整流电路。
4. 低通滤波:全波整流信号通过一个低通滤波器,滤除高频成分,只保留低频成分。
低通滤波器一般采用电容和电阻的组合。
5. 包络输出:经过低通滤波器后的信号即为原调制信号的包络信号,通过包络输出端口输出。
二、应用领域包络检波器在通信和无线电领域有着广泛的应用。
其中一些主要的应用领域包括:1. 通信系统:包络检波器常用于解调调幅信号,在调制解调器中起到关键作用。
它可以提取出调制信号中的低频成分,恢复出原始的基带信号。
2. 无线电广播:在广播领域,包络检波器用于接收和解调广播信号,将其转换为音频信号。
这样听众就可以通过收音机收听到广播节目。
3. 无线电测量:在无线电测量中,包络检波器可用于测量无线电信号的幅度和变化情况。
例如,可以用来测量雷达回波信号的幅度,从而判断目标的距离和速度。
4. 音频处理:包络检波器也可用于音频处理,例如语音信号的增强和音频信号的压缩等。
三、性能特点包络检波器具有一些重要的性能特点,这些特点对于保证其正常工作和提高性能至关重要。
1. 带宽:包络检波器的带宽决定了其能够处理的信号频率范围。
通常情况下,带宽越宽,包络检波器能够处理的信号频率范围就越大。
包络检波器的工作原理

包络检波器的工作原理
包络检波器是一种用于提取模拟信号包络的电路或设备。
它可以将复杂的信号拆分成不同的频率分量,并且可以准确地确定信号的包络。
包络检波器的工作原理有以下几个步骤:
1.信号输入。
输入的信号可以是任意的模拟信号,包括声音、振动信号、电报信号等等。
信号被输入到电路中,经过处理后输出。
2.条件修正。
输入的信号经过一个条件修正电路,用于抑制高频噪声和干扰。
3.整流器。
信号通过整流器进行波形变换。
整流器可以将输入信号中的负半周期变成正半周期,从而得到更加平稳的输出信号。
4.低通滤波器。
信号通过一个低通滤波器,去除高频噪声和干扰频率。
这样可以得到一个更加精确的包络信号。
5.增益控制器。
通过一个增益控制器来控制输出信号的电平,并进行放大。
6.输出。
输出的信号就是原始信号的包络。
这个信号可以被用于许多不同的应用,包括振动测量、信号监测和音乐合成等。
需要注意的是,包络检波器只能处理模拟信号,而不能处理数字信号。
此外,在一些应用中,包络检波器可能会扭曲输入信号的相位,因此需要进一步研究和调整以确保正确的信号处理。
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。
包络检波检波法的原理

包络检波检波法的原理包络检波检波法是一种广泛应用于电子测量领域的一种测量技术。
其主要原理是基于包络检波器对信号进行检波,通过测量信号包络的幅度变化来获取信号的相关信息。
下面将详细介绍包络检波检波法的原理。
包络检波检波法的核心思想是将高频信号转换为低频信号进行处理。
在实际应用中,我们常常遇到需要测量频率很高的信号,这些信号往往难以直接测量。
而包络检波检波法通过将信号进行包络检测,可以实现对高频信号的准确测量。
包络检测的原理是将原始信号与一个低通滤波器进行卷积,这样可以得到信号的包络特征。
低通滤波器的作用是对信号进行平滑处理,将高频成分滤除,只保留低频成分。
通过包络检测,我们可以获得原始信号的振幅随时间变化的曲线,即信号的包络。
包络检波检波法可以使用多种方式实现。
最常见的方法是使用整流器和低通滤波器进行信号处理。
整流器将信号的负半周截取掉,只保留正半周,然后通过低通滤波器对信号进行平滑处理,并输出信号的平均值。
这样可以得到信号的包络信息。
其他方式还包括移动平均法、包络线跟踪法等。
在包络检波检波法中,我们需要选择合适的低通滤波器来实现对信号的平滑处理。
低通滤波器的截止频率应该根据待测信号的频率范围来确定。
如果截止频率过高,将导致无法完全滤除高频成分,测量结果不准确;如果截止频率过低,将导致信号的包络信息丢失,同样也会产生测量误差。
包络检波检波法的优点是能够实现对高频信号的准确测量,并且具有较高的抗干扰能力。
它适用于对振动、声音等信号进行分析,同时也可以应用于通信、雷达等领域中。
另外,包络检测还可以用于信号调制和解调,对于宽带调制信号的检测非常有用。
然而,包络检波检波法也存在一些局限性。
首先,它只能对非相干信号进行检测,对于相干信号的测量精度较低。
其次,包络检测会引入一定的测量误差,特别是在存在噪声的情况下。
此外,包络检测方法对于信号频率的变化敏感性较高,当信号频率变化较大时,测量结果可能会出现较大偏差。
包络检波器

目录前言 (1)1包络检波器设计原理 (2)1.1原理框图 (2)1.2原理电路 (2)1.3工作原理分析 (3)1.4 峰值包络检波器的应用型输出电路 (5)1.5 电压传输系数 (5)1.6检波器的惰性失真 (7)1.7检波器的底部切割失真 (7)2包络检波器电路设计 (9)3包络检波器电路的仿真实现与分析 (10)3.1Multisim10 使用介绍 (10)3.2包络检波器电路的仿真电路 (12)3.3包络检波的惰性失真 (13)3.4包络检波的底部切割失真 (15)3.5检波器电压传输系数计算 (16)课设总结 (17)参考文献 (18)前言无线通信的发展经历了三个阶段,首先,远古时期的手段是用烽火和旗语。
其次,到近代出现了有线通信,其中著名的发明就是1837年Morse发明得电报和1876年Bell发明的电话。
电话的发明加速了通信领域的发展,为无线通信的出现奠定了坚实的基础。
无线通信的出现加快了现代通信领域的飞速发展。
无线通信(Wireless Communication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式,近些年信息通信领域中,发展最快、应用最广的就是无线通信技术。
在移动中实现的无线通信又通称为移动通信,人们把二者合称为无线移动通信。
无线通信主要包括微波通信和卫星通信。
微波是一种无线电波,它传送的距离一般只有几十千米。
但微波的频带很宽,通信容量很大。
微波通信每隔几十千米要建一个微波中继站。
卫星通信是利用通信卫星作为中继站在地面上两个或多个地球站之间或移动体之间建立微波通信联系。
无线通信系统可以分为:信源、调制、高频功放、天线、高频小放、混频和解调。
其中解调就是从高频已调信号的过程,又称为检波。
对于振幅调制信号,解调就是从它的幅度变化上提取调制信号的过程。
解调是调制的逆过程,实质上是将高频信号搬移到低频段,这种搬移正好与调制的搬移过程相反。
振幅解调方法可以分为包络检波和同步检波。
高频课程设计AM信号包络检波器

学院通信电路课程设计AM信号包络检波器系别班级:电气系08通信指导教师:王老师实验日期:第17周2010——2011学年度第一学期目录一.设计目的 (3)二、设计容及原理 (3)三、设计的步骤及计算 (4)1.电压传输系数 (7)2.流通角 (7)3.参数选择 (8)四、设计的结果与结论 (10)1.结果 (10)2.结论 (11)3.心得体会 (11)五、参考文献 (12)AM信号包络检波器一、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。
要求:掌握串、并联谐振回路及耦合回路、高频小信号调谐放大器、高频功率放大器、混频器、幅度调制与解调、角度调制与解调的基本原理.实际电路设计及仿真。
设计要求及主要指标:用检波二极管2AP12设计一AM信号包络检波器.并且能够实现以下指标。
●输入AM信号:载波频率15MHz正弦波。
●调制信号:1KHz正弦波.幅度大于1V.调制度为60%。
●输出信号:无明显失真.幅度大于5V。
二.设计容及原理:调幅调制和解调在理论上包括了信号处理.模拟电子.高频电子和通信原理等知识.涉及比较广泛。
包括了各种不同信息传输的最基本原理.是大多数设备发射与接收的基本部分。
因为本次课题要求调制信号幅度要大于1V.而输出信号幅度需要大于5V.所以本课题设计需要运用放大电路。
本次实验采用二极管包络检波以及运算放大电路。
在确定电路后.利用EDA 软件Multisim进行仿真来验证设计结果设计框图如下:输入信号→非线性器件→二极管包络检波器→运放电路→输出信号。
检波原理电路图图1三、设计的步骤及计算检波的物理过程如下:在高频信号电压的正半周期.二极管正向导通并对电容C充电.由于二极管正向导通电阻很小.所以充电电流I很大.是电容的电压Vc很快就接近高频电压峰值.充电电流方向如下图2所示:图2这个电压建立后.通过信号源电路.又反向地加到二极管D的两端。
基于simulink的2FSK信号包络检波解调的设计与实现

特 点 ,在 接 收 端 解 调 时 不 需 要 载 波 同 步 ,但 却 达 不 到 相 干 解 调 的 形 成 一 个 小冲 激 。接 着 一 个 经 过 下 抽 取 ,每 50个 抽 样 取 一 个 ,即
性 能 。在 运 用 中 FSK信 号 根 据 实 际 情 况 通 常 选 用 非 相 干 解 调 方 变为每个码 元采样 lO次,做 定时时钟信 号。一个 不进 行下扭I取 ,
基于 S i mu I i nk的 2FSK信号包络检波解调 的设计与实现
裴 禹 豪, 曲毅 , 李 锦 明 (武警工程 大学研 究生十 四队,陕西西安 ,71 0086)
摘 要 :基 于 2FSK信 号 解 调 的原 理 ,加 入 延 迟 、多径 效 应 、AWGN条 件 以模拟 现 实 传 输 环 境 ,建 立 了用 包 络 检 波 实现 2FSK信 号解 调 的 simulink仿真 模 型 ,并 在 simulink环 境 下进 行 仿 真 分析 。重 点论 述 了采 用 数字 谐 振 器 实现 信 号 包络 检 波 和 定 时提 取 的 方 案 。 关键 词 :2FSK;包 络 检 波 :simulink :数 字谐 振 器
Design and Im plem ent of 2FSK dem odulation w ith Envelope detection Based on Sim ulink
Pei Yuhao, Qu Yi,I i Jinming (PAP of Engineering University,Xi’an Shaanxi,710086)
式 。 FSK常 用 的 非 相 干 解 调 方 式 有 差 分法 、包 络 检 波 法 和 过 零 点 通 过 低 通 滤 波 器 。
包络检波法

包络检波器_大信号二极管包络检波法电路及工作原理大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。
大信号包络检波的工作原理1.包络检波电路及工作原理图6―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6―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6―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6―3检波器稳态时的电流电压波形图6―4 输入为AM信号时检波器的输出波形图图6―5输入为AM信号时,检波器二极管的电压及电流波形图6―6包络检波器的输出电路2.性能分析1) 传输系数Kd检波器传输系数Kd或称为检波系数、检波效率,是用来描述检波器对输入已调信号的解调能力或效率的一个物理量。
若输入载波电压振幅为Um,输出直流电压为Uo,则Kd定义为2) 输入电阻Ri3.检波器的失真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。
图6―9 惰性失真的波形2) 底部切削失真图6―10底部切削失真图6―11 减小底部切削失真的电路。
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2013~2014学年第一学期《高频电子线路》课程设计报告题目:包络检波器的设计与实现专业:电子信息工程班级:11电信1班姓名:指导教师:**电气工程学院2013年12月12日任务书摘要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。
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,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,利用了最新电子仿真软件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。
目录第1章设计目的及原理 (4)1.1设计目的和要求 (4)1.1设计原理 (4)第2章指标参数的计算 (8)2.1电压传输系数的计算 (8)2.2参数的选择设置 (8)第3章 Multisim的仿真结果及分析 (11)总结 (16)参考文献 (17)答辩记录及评分表 (18)第1章设计目的及原理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。
要求:掌握串、并联谐振回路及耦合回路、高频小信号调谐放大器、高频功率放大器、混频器、幅度调制与解调、角度调制与解调的基本原理,实际电路设计及仿真。
设计要求及主要指标:用检波二极管设计一AM信号包络检波器,并且能够实现以下指标。
●输入AM信号:载波频率200kHz正弦波。
●调制信号:1KHz正弦波,幅度为2V,调制度为40%。
●输出信号:无明显失真,幅度大于6V1.2 设计原理调幅调制和解调在理论上包括了信号处理,模拟电子,高频电子和通信原理等知识,涉及比较广泛。
包括了各种不同信息传输的最基本的原理,是大多数设备发射与接收的基本部分。
因为本次课题要求调制信号幅度大于1V,而输出信号大于5V,所以本课题设计需要运用放大电路。
本次实验采用二极管包络检波以及运算放大电路。
在确定电路后。
利用EAD软件Multisim进行仿真来验证设结果。
总设计框图如1-1:输入信号→非线性器件→二极管包络检波器→运放电路→输出信号。
图1-1二极管包络检波的工作原理:检波原理电路图如图1-2图 1-2检波的物理过程如下:在高频信号电压的正半周期,二极管正向导通并对电容C充电,由于二极管正向导通电阻很小,所以充电电流I很大,是电容的电压Vc很快就接近高频电压峰值,充电电流方向如下图1-3所示:图1-3这个电压建立后,通过信号源电路,又反向地加到二极管D的两端。
这时二极管是否导通,由电容C上的电压Vc和输入电压Vi共同决定。
当高频信号的瞬时值小于Vc时,二极管处于反向偏置,处于截止状态。
电容就会通过负载电阻R放电。
由于放电时间常数RC远大于调频电压周期,故放电很慢。
当电容上的电压下降不多时,调频信号第二个正半周的电压又超过二极管上的负压,使二极管导通。
如图3中t1到t2的时间为二极管导通(如图1-4)的时间,在此时间内又对电容充电,电容的电压又迅速接近第二个高频的最大量。
如图3中t2至t3时间为二极管截止(如图1-5)的时间,在次时间内电容又通过负载R放电。
这样不断地反复循环。
所以,只要充电很快,即充电时间常数RdC很小(Rd为二极管导通时的内阻)而放电时间很慢即放电时间常数RC很大,就能使传输系数接近1。
另外,由于正向导电时间很短,放电时间常数又远大于高频周期,所以输出电压Vc的起伏很小,可看成与高频调幅波包络基本一致,而高频调幅波的包络又与原调制信号的形状相同,故输出电压Vc就是原来的调制信号,达到解调得目的。
图1-5 二极管截止图1-4 二极管导通图1-6根据上述二极管包络检波的工作原理可设计出符合本次课程设计“包络检波器的设计与实现”检波器,其原理电路图如图1-7所示。
图1-7 包络检波器电路图第2章包络检波器指标参数的计算2.1电压传输系数计算==cos等幅载频:KdAM波:K=d理想:R>>R D,φ→0,K d=1理想:R>>R D,φ→0,K d=12.2参数的选择设置①v s较小时,工作于非线性区;②R较小时,R D的非线性作用↑。
解决:R足够大时,R D的非线性作用↓,R的直流电压负反馈作用↑。
但R(RC)过大时,将产生:(a)惰性失真(τ放跟不上v s的变化);(b)负峰切割失真(交流负载变化引起)。
(a)惰性失真(如图)图2-1由图可见,不产生惰性失真的条件:v s包络在A点的下降速率≤C的放电速率即:=RC(b)负峰切割失真(交流负载的影响及m的选择)图2-2C c为耦合电容(很大)直流负载为:R交流负载为:R交=(RR L)/(R+R L)∵C c很大,在一个周期内,V c(不变)≈V s(K d≈1时)∴V R=V AB=V c[R/(R+R L)]由图:临界不失真条件:V smin=V c-m V s≈V s-mV s=V s(1-m)m较大时,若V R>V smin,则产生失真。
则要求:=RC例:m=0.3,R=4.7kΩ时,要求:R L≥2kΩ;m=0.8,R=4.7kΩ时,要求:R L≥4.7kΩ;即:m较大时,要求负载阻抗R L较大(负载较轻)。
负峰切割失真的改进:图2-3检波器的改进电路R直=R1+R2R交=R1+(R2R L)/(R2+R L)=R1+R交'即:R1足够大时,R交'的影响减小,不易负峰切割失真。
但R1过大时,V Ω的幅度下降,一般取R1/R2=0.1~0.2(2)检波电路后接射随(R i大),即检波电路的R L大。
(3)晶体管和集成电路包络检波,为直接耦合方式,不存在C c第3章 Multisim的仿真结果及分析如下图所示为Multisim的仿真原理图图3-1 仿真原理图a)如果将仿真原理图中开关A、C闭合,打开仿真按钮,此时二极管包络检波后的波形,如下图:图3-2 检波不失真波形此时输出的为正弦波,输出波形不失真,与试验要求相符。
b)如果将仿真原理图中开关B、C闭合,打开仿真按钮,此时二极管包络检波后的波形,如下图:图3-3 惰性失真的波形此时输出波形呈锯齿状变化,输出发生了失真,为惰性失真,与试验要求相符。
C) 如果将仿真原理图中开关A、D闭合,再将滑动变阻器旋钮移到100%,即使电路接。
电阻为最大。
打开仿真按钮,观察示波器,可得到二极管包络检波后的波形,如下图:图3-4 切割失真此时发现输出的正弦波底部被切割了一部分,输出发生了失真,为底部切割失真,与试验要求相符。
再次旋动滑动变阻器到75%,观察示波器,看到输出波形如下图:图3-5 切割失真发现输出的正弦波底部也被切割了一部分,发生了失真,为底部切割失真,与试验要求相符。
与图3-4相比,发现图3-5切割的更多,即失真变大。
继续旋动滑动变阻器到50%,观察示波器,看到输出波形如下图:图3-6 切割失真发现输出的正弦波底部也被切割了一部分,发生了失真,为底部切割失真,与试验要求相符。
与图3-4与图3-5相比,发现图3-6切割的更多,即失真更大。
结论:滑动变阻器接入电阻越小越易发生切割失真,即失真越明显。
总结这次的设计,给自己的印象很深刻。
通过本次实验的课题设计,对本课题有了一定的了解。
但是,在对该课题有一定的了解的前提下,也发现了很多问题,当然,都是自身的不足。
认识到理论与实践之间的差距,联系实际的应用去理解知识比一大堆理论来的直接与清晰明了。
在设计中难免会遇到很多学习中不会注意到的问题,比如说在调制中在取某些值后输出是失真的波形,在设计开始并没有想过会存在那样多的问题,当着手时才发现要完成一个信号的调制与解调,在元器件、电路和取值都要有一部分的要求。
当然,在设计中也遇到很多学习上的问题,有些地方自己根本看不明白,但经过同组有些同学一提,才发现有些很简单的地方自己却并不理解,确实是一个很纠结的问题。
不过,我相信,通过自己的努力,不会让自己失望的。
参考文献[1] 曾兴文、刘乃安、陈健《高频电子线路》北京:高等教育出版社,2007[2] 张肃文等《高频电子线路(第四版)》北京:高等教育出版社,2004[3] 聂典等《Multisim 10计算机仿真》北京:电子工业出版社, 2010 [5] 夏术泉等《通信电子电路》北京:北京理工大学出版社, 2010答辩记录及评分表。