調(diào)幅信號的解調(diào)課件

緩沖器高頻放大器調(diào)制器高頻功率放大器主振器低頻功率放大器前置放大器聲電變換器混頻中頻放大

低頻電壓放大低頻功率放大本機振蕩高頻小信號放大發(fā)射系統(tǒng)框圖接收系統(tǒng)框圖解調(diào)第一節(jié)概述

緩沖器高頻調(diào)制器高頻功率主振器低頻功率前置聲電混中頻低頻電低1一、檢波電路的功能從調(diào)幅波中不失真地解調(diào)出原調(diào)制信號。1、輸入輸出波形表示形式

輸入為高頻等幅波時，檢波器輸出為直流電壓。輸入為普通調(diào)幅波時，檢波器輸出角頻率為的正弦波。一、檢波電路的功能1、輸入輸出波形表示形式輸入為高頻等幅波22、輸入與輸出頻譜表示形式

檢波的過程也是頻譜的搬移過程，將頻譜由載頻附近搬移到低頻段。2、輸入與輸出頻譜表示形式檢波的過程也是頻譜的搬移過程，將3二、檢波電路的組成檢波電路由輸入回路、非線性器件和低通濾波器三部分組成。

三、檢波電路的分類根據(jù)輸入調(diào)幅信號的不同特點可分為兩大類:檢波器包絡(luò)檢波同步檢波用于普通調(diào)幅波和高頻等幅波的檢波用于雙邊帶和單邊帶的檢波二、檢波電路的組成三、檢波電路的分類檢波器包絡(luò)檢波同步檢波4四、檢波電路的技術(shù)指標1、電壓傳輸系數(shù)：檢波器的輸出電壓和輸入高頻電壓振幅之比。等幅波檢波：調(diào)幅波檢波：2、等效輸入電阻：3非線性失真系數(shù)：輸入等幅高頻電壓的振幅流過二極管的高頻電流脈沖的基波分量的振幅四、檢波電路的技術(shù)指標1、電壓傳輸系數(shù)：檢波器的輸出電壓和輸5第二節(jié)二極管大信號包絡(luò)檢波器

一、大信號包絡(luò)檢波輸入信號振幅大于0.5V，利用二極管兩端加正向電壓時導通，輸入信號電壓通過二極管對低通濾波器的電容C充電。二極管兩端加反向電壓時截止，電容C通過R放電這一特性實現(xiàn)的檢波，其輸出電壓反映輸入信號振幅變化的規(guī)律。二、大信號檢波的工作原理1、原理電路下圖是二極管大信號檢波的原理電路，是輸入回路、非線性器件和低通濾波器組成第二節(jié)二極管大信號包絡(luò)檢波器一、大信號包絡(luò)檢波二、大信號62、檢波過程

①輸入為等幅波

經(jīng)過多次反復(fù)充放電，直到在一周內(nèi)電容充電電荷量與放電電荷量相等，充放電達到動態(tài)平衡進入穩(wěn)定工作狀態(tài)。，二極管導通，對C充電，充電時常數(shù)很小，充電快。，二極管截止，C通過R放電，放電時常數(shù)很大，放電慢。，二極管導通，又對C充電。

，二極管截止，C上電壓對R放電。2、檢波過程①輸入為等幅波經(jīng)過多次反復(fù)充放電，直到在一7②輸入為普通調(diào)幅波輸出電壓的變化規(guī)律正好與輸入信號的包絡(luò)相同。

②輸入為普通調(diào)幅波輸出電壓的變化規(guī)律正好與輸入信8三、大信號檢波器的分析

1、大信號檢波器的二極管的伏安特性可近似用折線表示三、大信號檢波器的分析1、大信號檢波器的二極管的伏安特性可9數(shù)學表示式為gd為二極管導通時的電導，即gd=1/rd；Ubz為二極管的導通電壓。2、二極管兩端電壓

若則3、流過二極管的電流可表示為

id=I0+I1mcosωit+I2mcos2ωit+…+Inmcosnωit其中，I0=α0(θ)IM為直流分量，I1m=α1(θ)IM為基波分量振幅，Inm=αn(θ)IM為n次諧波分量振幅。輸入等幅波數(shù)學表示式為gd為二極管導通時的電導，即gd=1/rd；104、與電路參數(shù)的關(guān)系

當時，二極管導通

由于，則

可得可得則4、與電路參數(shù)的關(guān)系當時，二極管導通11

因為為未知數(shù)，不可能直接求解，還需變換，上式兩邊同時除，則

在或的條件下，可得

當，可展開為

可得

id=I0+I1mcosωit+I2mcos2ωit+…+Inmcosnωit二極管導通時：經(jīng)低通濾波器的輸出電壓：id=I0+I1mcosωit+I2mcos2ωit+…12結(jié)論：①在,的條件下,其通角θ只與電路參數(shù)和有關(guān),而與輸入信號的振幅無關(guān).②輸入等幅波時,輸出直流電壓:檢波二極管的導通角：結(jié)論：①在,13輸入調(diào)幅波檢波輸出直流角頻率為的交流負載RL上的電壓:A點電壓：振幅輸入調(diào)幅波檢波輸出直流角頻率為的交流負載RL上的電壓14四、大信號檢波器的技術(shù)指標1、電壓傳輸系數(shù)Kd①輸入等幅波時，定義：輸出直流電壓與輸入高頻電壓的振幅的比值。

Kd=四、大信號檢波器的技術(shù)指標①輸入等幅波15②輸入為普通調(diào)幅波

ui=Uim(1+macosΩt)cosωit時，定義：輸出的分量振幅與輸入高頻調(diào)幅波包絡(luò)變化的振幅的比值。Kd二極管大信號檢波器的電壓傳輸系數(shù)為常數(shù)，又稱線性檢波。

②輸入為普通調(diào)幅波ui=Uim(1+macosΩt)cos162、等效輸入電阻

①定義：輸入高頻電壓振幅與流過二極管的高頻電流的基波振幅之比。

②的表達式將、、展開成級數(shù)取前兩項代入在二極管導通角很小的情況下,等效輸入電阻直流電阻結(jié)論：2、等效輸入電阻①定義：輸入高頻電壓振幅與流過二極管的高頻173、失真檢波器的失真可分頻率失真、非線性失真、惰性失真和負峰切割失真。

①頻率失真不產(chǎn)生頻率失真的條件＜＜R

＞＞R

＜＜R

保證高頻成分被旁路掉保證最高頻率的音頻不被旁路掉保證最低音頻能通過Cc3、失真①頻率失真不產(chǎn)生頻率失真的條件保證高頻成分被旁路18②非線性失真

產(chǎn)生原因：二極管伏安特性起始彎曲部分引起的信號失真。③惰性失真

產(chǎn)生原因：RC過大，放電太慢；放電速度跟不上包絡(luò)的變化速度。②非線性失真產(chǎn)生原因：二極管伏安特性起始彎曲部分引起的信號19不產(chǎn)生惰性失真的條件：電容C的放電速度≥輸入信號振幅變化的速度振幅變化的速度：（放電速度即電容兩端的電壓變化速度）電容C的放電速度：≥不產(chǎn)生惰性失真的條件：不產(chǎn)生惰性失真的條件：電容C的放電速度≥輸入信號振幅變化的速20電容器上電壓變化速度比調(diào)幅波振幅變化的速度要快。即≥其中，U′im=Uim(1+macosΩt)設(shè)輸入為ui=Uim(1+macosΩt)cosωit，其振幅變化速度為電容器C通過R放電，流過C和R的電流相等。流過C的電流為流過R的電流為則由于為檢波器輸出電壓設(shè)Kd≈1，則令A(yù)==則不產(chǎn)生惰性失真的條件為A1。將A值對t求導數(shù)，并令dA/dt=0，可得不產(chǎn)生惰性失真的條件是

或推導過程：電容器上電壓變化速度比調(diào)幅波振幅變化的速度要快。即21不產(chǎn)生惰性失真的條件；①單音頻調(diào)幅波檢波時,不產(chǎn)生惰性失真的條件:②多音頻調(diào)幅波檢波時,不產(chǎn)生惰性失真的條件:不產(chǎn)生惰性失真的條件；①單音頻調(diào)幅波檢波時,不產(chǎn)生惰性失真的22④負峰切割失真

產(chǎn)生原因：檢波器的直流負載和交流負載不同，且ma過大而引起的。由于Cc的存在檢波器的直流電阻為R而交流電阻為R//RL=RΩ不產(chǎn)生負峰切割失真的條件是輸入調(diào)幅波的振幅最小值大于或等于。設(shè)Kd=cosθ=1，則不產(chǎn)生負峰切割失真的條件:不產(chǎn)生負峰切割失真的條件:④負峰切割失真產(chǎn)生原因：檢波器的直流負載和交流負載不同，23直流電阻:交流電阻:當R一定時，R1

越大，交直流電阻差值越小，負峰切割失真就不易產(chǎn)生，另外R1

越大，輸出電壓越小。通常R1=（0.1-0.2）R2

。直流電阻:交流電阻:當R一定時，R1越大，交直流電阻差值24第三節(jié)二極管小信號檢波器

一、小信號檢波輸入高頻信號的振幅小于0.2V，利用二極管伏安特性的彎曲部分進行頻率變換，然后通過低通濾波器實現(xiàn)檢波。

二、小信號檢波器的工作原理小信號檢波的原理電路如右圖所示：因為是小信號輸入，檢波器需外加偏壓使其靜態(tài)工作點位于二極管伏安特性的彎曲部分。第三節(jié)二極管小信號檢波器一、小信號檢波二、小信號檢波器的25二極管的伏安特性在工作點Q附近，可表示為（一）在輸入信號為高頻等幅波時，由于輸出電壓很小，忽略輸出電壓的反作用，可得

ud=ui+VQ

則忽略高次項可得經(jīng)低通濾波器取出。其中為直流增量，它代表二極管的檢波作用的結(jié)果。輸出增量為二極管的伏安特性在工作點Q附近，可表示為（一）在輸入信號為高26（二）在輸入信號為普通調(diào)幅波時，因為，可以認為在一周內(nèi)是不變的。這樣檢波后的輸出電壓增量為:此電壓增量經(jīng)隔直耦合在上得電壓為可見輸出電壓除分量外。還有的頻率成分也就是產(chǎn)生了非線性失真。直流低頻（二）在輸入信號為普通調(diào)幅波27三、小信號檢波器的主要技術(shù)指標①輸入為等幅波時，小信號檢波器的電壓傳輸系數(shù)為1、電壓傳輸系數(shù)②輸入為調(diào)幅波時，小信號檢波器的電壓傳輸系數(shù)為2、檢波器的等效輸入電阻

可近似地認為等于二極管的導通電阻rd

三、小信號檢波器的主要技術(shù)指標①輸入為等幅波時，小信號檢波器283、非線性失真系數(shù)

調(diào)幅指數(shù)越大,非線性失真越嚴重四、小信號檢波器的特點①電壓傳輸系數(shù)小,且不為常數(shù).檢波效率低.②等效輸入電阻③存在非線性失真.3、非線性失真系數(shù)調(diào)幅指數(shù)越大,非線性失真越嚴重四、小信號29第四節(jié)同步檢波器一、同步檢波器主要用于雙邊帶調(diào)幅波和單邊帶調(diào)幅波的檢波。與二極管檢波不同的是它必須加一個本地載頻信號。要求與原載頻同頻同相。因此稱為同步檢波。二、同步檢波器的組成有乘法器和低通濾波器組成，如下圖所示。乘法器低通濾波器本地載頻第四節(jié)同步檢波器一、同步檢波器乘法器低通本地載頻30

1、輸入為雙邊帶調(diào)幅波，本地載頻信號為。經(jīng)乘法器相乘，輸出電流為三、工作原理經(jīng)低通濾波器濾除頻率分量，得頻率為的輸出電壓。1、輸入為雙邊帶調(diào)幅波31

2、輸入為單邊帶調(diào)幅波，本地載頻信號為。經(jīng)乘法器相乘，輸出電流為經(jīng)低通濾波器濾除分量，得到頻率為的輸出電壓低頻高頻2、輸入為單邊帶調(diào)幅波32四、實際應(yīng)用電路四、實際應(yīng)用電路33四、本地載頻信號不同步的影響設(shè)本地載頻信號與輸入載頻的不同步量為,相位不同步量為，即1、輸入為雙邊帶調(diào)幅波

，經(jīng)乘法器相乘，輸出電流為：當頻率、相位不同步時，檢出的低頻信號將產(chǎn)生頻率失真和相位失真。經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，輸出電壓為四、本地載頻信號不同步的影響當頻率、相位不同步時，342、輸入為單邊帶調(diào)幅波，經(jīng)乘法器相乘，輸出電流為：

經(jīng)低通濾波器取出低頻分量，輸出電壓為

當頻率、相位不同步時，檢出的低頻信號將產(chǎn)生頻率失真和相位失真。2、輸入為單邊帶調(diào)幅波35作業(yè):6-36-46-56-66-1振幅檢波器必須有哪幾個組成部分?各部分作用如何?下列各電路能否檢波?圖中RC為正常值，二極管為折線特性。作業(yè):6-36-46-56-66-1振36緩沖器高頻放大器調(diào)制器高頻功率放大器主振器低頻功率放大器前置放大器聲電變換器混頻中頻放大

低頻電壓放大低頻功率放大本機振蕩高頻小信號放大發(fā)射系統(tǒng)框圖接收系統(tǒng)框圖解調(diào)第一節(jié)概述

緩沖器高頻調(diào)制器高頻功率主振器低頻功率前置聲電混中頻低頻電低37一、檢波電路的功能從調(diào)幅波中不失真地解調(diào)出原調(diào)制信號。1、輸入輸出波形表示形式

輸入為高頻等幅波時，檢波器輸出為直流電壓。輸入為普通調(diào)幅波時，檢波器輸出角頻率為的正弦波。一、檢波電路的功能1、輸入輸出波形表示形式輸入為高頻等幅波382、輸入與輸出頻譜表示形式

檢波的過程也是頻譜的搬移過程，將頻譜由載頻附近搬移到低頻段。2、輸入與輸出頻譜表示形式檢波的過程也是頻譜的搬移過程，將39二、檢波電路的組成檢波電路由輸入回路、非線性器件和低通濾波器三部分組成。

三、檢波電路的分類根據(jù)輸入調(diào)幅信號的不同特點可分為兩大類:檢波器包絡(luò)檢波同步檢波用于普通調(diào)幅波和高頻等幅波的檢波用于雙邊帶和單邊帶的檢波二、檢波電路的組成三、檢波電路的分類檢波器包絡(luò)檢波同步檢波40四、檢波電路的技術(shù)指標1、電壓傳輸系數(shù)：檢波器的輸出電壓和輸入高頻電壓振幅之比。等幅波檢波：調(diào)幅波檢波：2、等效輸入電阻：3非線性失真系數(shù)：輸入等幅高頻電壓的振幅流過二極管的高頻電流脈沖的基波分量的振幅四、檢波電路的技術(shù)指標1、電壓傳輸系數(shù)：檢波器的輸出電壓和輸41第二節(jié)二極管大信號包絡(luò)檢波器

一、大信號包絡(luò)檢波輸入信號振幅大于0.5V，利用二極管兩端加正向電壓時導通，輸入信號電壓通過二極管對低通濾波器的電容C充電。二極管兩端加反向電壓時截止，電容C通過R放電這一特性實現(xiàn)的檢波，其輸出電壓反映輸入信號振幅變化的規(guī)律。二、大信號檢波的工作原理1、原理電路下圖是二極管大信號檢波的原理電路，是輸入回路、非線性器件和低通濾波器組成第二節(jié)二極管大信號包絡(luò)檢波器一、大信號包絡(luò)檢波二、大信號422、檢波過程

①輸入為等幅波

經(jīng)過多次反復(fù)充放電，直到在一周內(nèi)電容充電電荷量與放電電荷量相等，充放電達到動態(tài)平衡進入穩(wěn)定工作狀態(tài)。，二極管導通，對C充電，充電時常數(shù)很小，充電快。，二極管截止，C通過R放電，放電時常數(shù)很大，放電慢。，二極管導通，又對C充電。

，二極管截止，C上電壓對R放電。2、檢波過程①輸入為等幅波經(jīng)過多次反復(fù)充放電，直到在一43②輸入為普通調(diào)幅波輸出電壓的變化規(guī)律正好與輸入信號的包絡(luò)相同。

②輸入為普通調(diào)幅波輸出電壓的變化規(guī)律正好與輸入信44三、大信號檢波器的分析

1、大信號檢波器的二極管的伏安特性可近似用折線表示三、大信號檢波器的分析1、大信號檢波器的二極管的伏安特性可45數(shù)學表示式為gd為二極管導通時的電導，即gd=1/rd；Ubz為二極管的導通電壓。2、二極管兩端電壓

若則3、流過二極管的電流可表示為

id=I0+I1mcosωit+I2mcos2ωit+…+Inmcosnωit其中，I0=α0(θ)IM為直流分量，I1m=α1(θ)IM為基波分量振幅，Inm=αn(θ)IM為n次諧波分量振幅。輸入等幅波數(shù)學表示式為gd為二極管導通時的電導，即gd=1/rd；464、與電路參數(shù)的關(guān)系

當時，二極管導通

由于，則

可得可得則4、與電路參數(shù)的關(guān)系當時，二極管導通47

因為為未知數(shù)，不可能直接求解，還需變換，上式兩邊同時除，則

在或的條件下，可得

當，可展開為

可得

id=I0+I1mcosωit+I2mcos2ωit+…+Inmcosnωit二極管導通時：經(jīng)低通濾波器的輸出電壓：id=I0+I1mcosωit+I2mcos2ωit+…48結(jié)論：①在,的條件下,其通角θ只與電路參數(shù)和有關(guān),而與輸入信號的振幅無關(guān).②輸入等幅波時,輸出直流電壓:檢波二極管的導通角：結(jié)論：①在,49輸入調(diào)幅波檢波輸出直流角頻率為的交流負載RL上的電壓:A點電壓：振幅輸入調(diào)幅波檢波輸出直流角頻率為的交流負載RL上的電壓50四、大信號檢波器的技術(shù)指標1、電壓傳輸系數(shù)Kd①輸入等幅波時，定義：輸出直流電壓與輸入高頻電壓的振幅的比值。

Kd=四、大信號檢波器的技術(shù)指標①輸入等幅波51②輸入為普通調(diào)幅波

ui=Uim(1+macosΩt)cosωit時，定義：輸出的分量振幅與輸入高頻調(diào)幅波包絡(luò)變化的振幅的比值。Kd二極管大信號檢波器的電壓傳輸系數(shù)為常數(shù)，又稱線性檢波。

②輸入為普通調(diào)幅波ui=Uim(1+macosΩt)cos522、等效輸入電阻

①定義：輸入高頻電壓振幅與流過二極管的高頻電流的基波振幅之比。

②的表達式將、、展開成級數(shù)取前兩項代入在二極管導通角很小的情況下,等效輸入電阻直流電阻結(jié)論：2、等效輸入電阻①定義：輸入高頻電壓振幅與流過二極管的高頻533、失真檢波器的失真可分頻率失真、非線性失真、惰性失真和負峰切割失真。

①頻率失真不產(chǎn)生頻率失真的條件＜＜R

＞＞R

＜＜R

保證高頻成分被旁路掉保證最高頻率的音頻不被旁路掉保證最低音頻能通過Cc3、失真①頻率失真不產(chǎn)生頻率失真的條件保證高頻成分被旁路54②非線性失真

產(chǎn)生原因：二極管伏安特性起始彎曲部分引起的信號失真。③惰性失真

產(chǎn)生原因：RC過大，放電太慢；放電速度跟不上包絡(luò)的變化速度。②非線性失真產(chǎn)生原因：二極管伏安特性起始彎曲部分引起的信號55不產(chǎn)生惰性失真的條件：電容C的放電速度≥輸入信號振幅變化的速度振幅變化的速度：（放電速度即電容兩端的電壓變化速度）電容C的放電速度：≥不產(chǎn)生惰性失真的條件：不產(chǎn)生惰性失真的條件：電容C的放電速度≥輸入信號振幅變化的速56電容器上電壓變化速度比調(diào)幅波振幅變化的速度要快。即≥其中，U′im=Uim(1+macosΩt)設(shè)輸入為ui=Uim(1+macosΩt)cosωit，其振幅變化速度為電容器C通過R放電，流過C和R的電流相等。流過C的電流為流過R的電流為則由于為檢波器輸出電壓設(shè)Kd≈1，則令A(yù)==則不產(chǎn)生惰性失真的條件為A1。將A值對t求導數(shù)，并令dA/dt=0，可得不產(chǎn)生惰性失真的條件是

或推導過程：電容器上電壓變化速度比調(diào)幅波振幅變化的速度要快。即57不產(chǎn)生惰性失真的條件；①單音頻調(diào)幅波檢波時,不產(chǎn)生惰性失真的條件:②多音頻調(diào)幅波檢波時,不產(chǎn)生惰性失真的條件:不產(chǎn)生惰性失真的條件；①單音頻調(diào)幅波檢波時,不產(chǎn)生惰性失真的58④負峰切割失真

產(chǎn)生原因：檢波器的直流負載和交流負載不同，且ma過大而引起的。由于Cc的存在檢波器的直流電阻為R而交流電阻為R//RL=RΩ不產(chǎn)生負峰切割失真的條件是輸入調(diào)幅波的振幅最小值大于或等于。設(shè)Kd=cosθ=1，則不產(chǎn)生負峰切割失真的條件:不產(chǎn)生負峰切割失真的條件:④負峰切割失真產(chǎn)生原因：檢波器的直流負載和交流負載不同，59直流電阻:交流電阻:當R一定時，R1

越大，交直流電阻差值越小，負峰切割失真就不易產(chǎn)生，另外R1

越大，輸出電壓越小。通常R1=（0.1-0.2）R2

。直流電阻:交流電阻:當R一定時，R1越大，交直流電阻差值60第三節(jié)二極管小信號檢波器

一、小信號檢波輸入高頻信號的振幅小于0.2V，利用二極管伏安特性的彎曲部分進行頻率變換，然后通過低通濾波器實現(xiàn)檢波。

二、小信號檢波器的工作原理小信號檢波的原理電路如右圖所示：因為是小信號輸入，檢波器需外加偏壓使其靜態(tài)工作點位于二極管伏安特性的彎曲部分。第三節(jié)二極管小信號檢波器一、小信號檢波二、小信號檢波器的61二極管的伏安特性在工作點Q附近，可表示為（一）在輸入信號為高頻等幅波時，由于輸出電壓很小，忽略輸出電壓的反作用，可得

ud=ui+VQ

則忽略高次項可得經(jīng)低通濾波器取出。其中為直流增量，它代表二極管的檢波作用的結(jié)果。輸出增量為二極管的伏安特性在工作點Q附近，可表示為（一）在輸入信號為高62（二）在輸入信號為普通調(diào)幅波時，因為，可以認為在一周內(nèi)是不變的。這樣檢波后的輸出電壓增量為:此電壓增量經(jīng)隔直耦合在上得電壓為可見輸出電壓除分量外。還有的頻率成分也就是產(chǎn)生了非線性失真。直流低頻（二）在輸入信號為普通調(diào)幅波63三、小信號檢波器的主要技術(shù)指標①輸入為等幅波時，小信號檢波器的電壓傳輸系數(shù)為1、電壓傳輸系數(shù)②輸入為調(diào)幅波時，小信號檢波器的電壓傳輸系數(shù)為2、檢波器的等效輸入電阻

可近似地認為等于二極管的導通電阻rd

三、小信號檢波器的主要技術(shù)指標①輸入為等幅波時，小信號檢波器643、非線性失真系數(shù)

調(diào)幅指數(shù)越大,非線性失真越嚴重四、小信號檢波器的特點①電壓傳輸系數(shù)小,