调幅信号的解调(检波)

单元八调幅信号的解调(检波)课题：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。

教学重点：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。

教学难点：教学方法：讲授课时：2学时教学进程单元八调幅信号的解调(检波)8.1 检波器概述一. 检波器的作用和组成1．检波器的概念：从高频调幅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。

我们画出检波前和检波后信号的频谱，如下：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。

可见，检波器也是频谱搬移电路。

频谱由高频不失真地搬到低频，其频谱向左搬移了fC我们再画出检波前和检波后信号的波形，如下：（1）当输入为高频等幅波时，如下图8-2所示：（2）当输入为单频正弦信号调制的普通调幅波时，如下图8-3所示：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，如图8-2和8-3所示，其中图8-2输入为高频等幅波，故输出为直流电压；图8-3输入为单频正弦信号调制的普通调幅波，故输出为正弦波。

2．检波器的分类和组成分类:同步检波器（相干检波器）、非同步检波器（非相干检波器）。

前面我们知道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。

（1）同步检波器的组成框图同步检波器在工作时，必需给非线性器件输入一个与载波同频同相的本地参考电压，即同步电压cos r rm c u t U t ω=（）。

因此，检波器由乘法器(或其他非线性器件)、低通滤波器和同步信号发生器组成，这种检波器就称为同步检波器,它适合于各种调幅波的检波（AM 、DSB 、SSB ）。

（2）非同步检波器的组成框图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。

二．检波器的主要性能指标 1．电压传输系数d K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d K 表示。

若检波器输入为高频等幅波，如图8-2所示，其振幅为im U ,而输出直流电压为m U Ω,则检波器的电压传输系数Od imU K U =(8-1) 若检波器输入为高频调幅波,其包络振幅为a im m U ，而输出低频电压振幅为m U Ω，如图8-3所示,则检波器的电压传输系数 md a imU K m U Ω=(8-2)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d K 总小于1，d K 越接近于1越好。

2.输入电阻i R检波器的输入电阻i R 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i R 为输入高频等幅波的电压振幅im U 与输入高频脉冲电流中基波振幅im I 之比imi imU R I =(8-3)8.2 同步检波器一.同步检波电路同步检波电路有两种实现方法，一种采用模拟乘法器实现，一种采用二极管包络检波器构成叠加型同步检波器。

1、用模拟乘法器实现的同步检波（如图8-5所示）(1）当输入I u t （）为普通调幅波时，即()1cos I im a u t U m t ω=+Ωc （）cos t 同步电压信号为： cos r rm c u t U t ω=（） 则乘法器的输出电压为：21cos cos z M I r M rm im ac u t K u t u t K U U m t t ω=+Ω（）（）（）=（）111cos cos 2222M rm im M rm im a M rm im c K U U K U U m t K U U t ω=Ω+++ 11cos(2)cos(2)44M rm im a c M rm im a c K U U m t K U U m t t ωω+Ω-Ω+ 可以看出，z u t （）中含有0、F 、2f c 、2f c ±F 共5个频率分量，经过低通滤波器LPF 后滤去2f c 、2f c ±F 高频分量，再经隔直电容后，就得到：1cos cos 2M rm im a m u t K U U m t U t Ω=Ω=Ω（）令： 12m M r m i m a U K U U m Ω=，则0u t （）为原调制信号。

由式(8-2)得该检波器的电压传输系数 12m d M rm a im U K K U m U Ω== (2）当输入I u t （）为双边带调幅波时，即()cos I a im u t m U t ω=Ωc cos t 则 2cos cos z M I r M rm im a c u t K u t u t K U U m t t ω=Ω（）（）（）= 111cos cos 2cos 2244M rm im a M rm im a c M rm im a c K U U m t K U U m K U U m t ωω=Ω+Ω-Ω+（）t+（） 可以看出，z u t （）中含有F 、2f c ±F 共3个频率分量，经过LPF 后滤去2f c ±F 两个高频分量，就得到：01cos cos 2M rm im a m u t K U U m t U t Ω=Ω=Ω（）与普通调幅波的输出及电压传输系数完全相同。

(3）当输入Iu t （）为单边带调幅波时，即1()cos 2I a im u t m U ω=Ωc （+）t （上边带） 则 c o s c o s z M I r M r m i m a c c u t K u t u t K U U m tωω=+Ω1（）（）（）=（）t 211cos cos 248M rm im a M rm im a c K U U m t K U U m ω=Ω+Ω+（）t 可以看出，z u t （）中含有F 、2f c +F 共2个频率分量，经过LPF 后滤去2f c +F 高频分量，就得到：01cos cos 4M rm im a m u t K U U m t U t Ω=Ω=Ω（）令 14m M rm im a U K U U m Ω=，则0u t （）为原调制信号。

由式(8-2)得该检波器的电压传输系数 14m d M rm a im U K K U m U Ω==其实际电路图如下：图中，电源采用12V 单电源供电，调幅信号I u 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r u 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。

2.叠加型同步检波器叠加型同步检波器的工作原理是将双边带调制信号I u t （）与同步信号(r u 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rm U 越大，则检波器的电压传输系数也越大。

二.参考信号的频率和相位偏差对检波的影响上面我们分析同步检波器工作原理时，要求本地参考电压(r u t ）与载波同频同相，即保持严格的同步。

若(r u t ）与载波不能保持严格同步，即存在频偏ω∆、∆Φ，则将对检波器有何影响呢？1、分析如下：设I u t （）为双边带调制信号。

(1）(r u t ）与载波同频不同相即 c o s r r mc u t U t ω=+∆Φ（）（） 则 01c o s c o s c o s 2M r m i m a m u t K U U m t U t Ω=∆ΦΩ=Ω（）令 1c o s 2m M r m i m a U K U U m Ω=∆Φ，则检波器输出电压没有失真，但cos 1∆Φ≤，使输出低频电压的振幅减小。

如0∆Φ=，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∆Φ=，则0u t （）=0。

希望∆Φ越小越好。

(2）(r u t ）与载波不同频同相即 cosr rm c u t U ωω=+∆（）（）t 则 01cos cos 2M rm im a u t K U U m t t ω=∆Ω（） 此时0u t （）的振幅将是按cos t ω∆变化的低频电压，即产生了失真。

(3）(r u t ）与载波不同频不同相 即 []c o s r r m c u t U t ωω=+∆+∆Φ（）（） 则 01c o s c o s 2M r m i m a u t K U U m t tω=∆+∆ΦΩ（）（） 此时0u t （）的振幅将是按cos()t ω∆+∆Φ变化的低频电压，即产生了失真。

2.同步信号的产生方法(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c ω的方波，用窄带滤波器取出c ω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I u t （）取平方I u t 2（），从中取出角频为2c ω的分量，经二分频将它变为角频率为c ω的同步信号。

(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，从输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。

小结：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。

本课小结：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3.参考信号的频率和相位偏差对检波的影响本课作业：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？课题：单元八调幅信号的解调(检波)单元八 8-3 检波器概述教学目的：理解大信号峰值包络检波器的工作原理教学重点：大信号峰值包络检波器的工作原理教学难点：大信号峰值包络检波器的性能分析（工作原理及失真）教学方法：讲授课时：2学时教学进程单元八调幅信号的解调(检波)8.3 大信号包络检波器大信号包络检波器只适于普通调幅波的检波。