包络检波器设计书分析

《通信电子线路》课程设计说明书

包络检波器

学院：电气与信息工程学院

学生姓名：张磊

指导教师：李欣职称/学位实验师

专业：通信工程

班级：通信1302班

学号：1330440253

完成时间：2015-12-31

湖南工学院通信电子线路课程设计课题任务书

学院：电气与信息工程学院专业：通信工程

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。

关键词：调幅波；低频信号；振幅检波

目录

1 绪论 (1)

2 包络检波器设计原理 (2)

2.1原理框图 (2)

2.2原理电路 (3)

2.3工作原理分析 (3)

2.4 峰值包络检波器的输出电路 (5)

2.5 电压传输系数 (5)

2.6检波器的惰性失真 (6)

2.7检波器的底部切割失真 (7)

3包络检波器电路设计 (8)

4调试 (9)

4.1 AM发射机实验 (9)

4.2 AM接收机实验 (10)

参考文献 (12)

致谢 (13)

1 绪论

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。包络检波是指解调器输出电压与输入已调波的包络成正比的检波方法。由于AM信号的包络与调制信号呈线性关系，因此包络检波只适用于AM波。

包络检波是从调幅波包络中提取调制信号的过程：先对调幅波进行整流，得到波包络变化的脉动电流，再以低通滤波器滤除去高频分量，便得到调制信号。包络检波电路有很多种，无源的有二极管检波，有源的有三极管、运放等；还有单向检波、桥式检波、同步检波等等。最简单的，也是用得最多的就是二极管和三极管。

此次设计就是利用二极管和低通滤波器实现AM包络检波，得到不失真的调制信号。

2 包络检波器设计原理

2.1原理框图

包络检波主要用于普通调幅(AM)信号的解调，主要由二极管和低通滤波器组成原理框图如图1：

图1 包络检波器原理框图

因 AM u 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）。所以包络检波仅适用于标准调制波的解调。此电路不需要加同步信号，电路显得较简单。

调幅波的波形及频谱如图2：

图2 调幅波的波形及频谱

包络检波后的调制信号波形与频谱如图3：

图3 调制信号的波形及频谱

c 包络检波输出

输出信号频谱

()()()0

C L Z Z Z R

ωω=??=?

Ω=??2.2原理电路

包络检波电路的组成：输入回路、二极管VD 、RC 低通滤波器，如图4所示：

图4 包络检波电路

在图4中，VD 起整流作用，C 起高频滤波作用，R 作为检波器的低频负载在其两端输出已恢复的调制信号。

RC 低通滤波电路有两个作用：

(1)对低频调制信号u Ω来说，电容C 的容抗相当大，电容C 相当于开路，电阻R 就作为检波器的负载，其两端产生输出低频解调电压

(2)对高频载波信号c u 来说，电容C 的容抗特别小，电容C 相当于短路，起到对高频电流的旁路作用，即滤除高频信号。

理想情况下，RC 低通滤波网络所呈现的阻抗为:

（1） 2.3工作原理分析

原理电路如图5，当输入信号()i u t 为调幅波时，那么载波正半周时二极管导通，输入高频电压通过二极管对电容C 充电，充电时间常数为d r C 。因为d r C 较小，充电很快，电容上电压建立的很快,输出电压()i u t 很快增长 。

作用在二极管VD 两端上的电压为()i u t 与()o u t 之差，即D i o u u u =-。所以二极管的导通与否取决于D u ：

当0D i o u u u =->，二极管导通； 当0D i o u u u =-< ，二极管截止。

()i u t 达到峰值开始下降以后，随着()i u t 的下降，当()()i o u t u t =，即

()()0D i o u u t u t =-=时，二极管VD 截止。C 把导通期间储存的电荷通过R 放电。因放电时常数RC 较大，放电较缓慢。

图5 二极管对电容C 充电原理

图6 电容C 放电原理

检波器的有用输出电压：()()o DC u t u t U Ω=+ （2） 检波器的实际输出电压为：()()o c DC c u t u u t U u Ω+?=++? （3） 当电路元件选择正确时，高频纹波电压c u ?很小，可以忽略。 输出电压为：()()o DC u t u t U Ω=+ 包含了直流及低频调制分量。 其输出电压波形如图8：

图7 包络检波原理图

图8 包络检波器输出电压