1、. .铜陵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20102011 学年度第一学期. .目录一设计目的3二、设计内容及原理3三、设计的步骤及计算 41.电压传输系数72.流通角73.参数选择8四、设计的结果与结论101结果102结论113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
2、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。. .二设计内容及原理：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
3、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
4、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。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 2 中 t1 到 t2 的时间为. .二极管导通的时间.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。如图二中 t2 至 t3 时间为二极管截止的时间.在次时间内电容又通过负载 R 放
5、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.达到了解得目的。图 3 二极管导通 图 4 二极管截止. .图 51.电压传输系数由于输入大信号.检波器工作在大信号状态.二极管的伏安特性可用折线近似。考虑输入为等幅波.采用理想的高频滤波.并以通过远点的折线表示二极管特性（忽略
6、二极管的导通电压 VP）.则gD=1/rd, 为流通角。iD 是周期性余弦脉冲 . .由此可见.检波器电压传输系数 Kd 是检波器电流 iD 的通脚 的函数.求出 后.就得到 Kd。2流通角二极管电流 ID 为一重复频率 wi 的周期余弦脉冲.器通角为 .振幅最大为 IDmax其平均分量 I0 为基频分量式中.a0（ ）.a1（ ）为电流分解系数。可得 的近似表达式如下此处的 R 为检波负载.gD 为检波器内电导。运放电路如下：. .图 63.参数选择设置：（1）电容 C 队载波信号应近似短路.所以 1/Wc（5-10）Wc（2）为了避免惰性失真应有必须使电容 C 通过 R 放电的速率大于或等
7、于包络的下降速率.即如果输入信号为单音调制的 AM 波.其包络 的变化速率为又因为. .电容两端电压近似为输入电压包络值.即 。综合可得避免惰性失真的条件如下：将已知条件带入.可计算的（3）设 R1/R2=0.2,则 R1=R/6,R2=5R/6;为避免底部失真应有MaR/R;其中 R=R1+R2RL/(R2+RL)带入已知条件可求得由于检波器的输入电阻 Ri 不能太小.而 Ri=R/2,所以 R不能太小.综合考虑以往经验.R=1.2K 另取 C=0.01uF。所以RC=0.12*103 满足要求.所以（4） Cc 的取值应该是低频调制信号能有效的耦合到 RL 上. .即满足：1/nmin C
8、cRL,Cc=2.6uFR0 是取消频率分量的电阻.R0=1.2K同样运算放大电路的放大比例 K=（1+Rf/R6）,设定放大电路的 K=6.可得到 Rf=5.R6=10k.则 Rf=50K.为了减少 R5=R6/Rf 带入已知条件得到 R5=8.3K四、设计的结果与结论（1）结果：电路仿真图如下图 7 包络检波器输出波形（2）调幅电路又称幅度调制电路.是指能使高频载波信号的幅度随调制信号（通常是音频）的规律而变化的调制电路。幅度调制电路有多种电路型式.现介绍一种简易的振幅调制电路.该电路的载波由高频信号发生器产生.经放大后和调制信号经乘法. .器后.输出抑制载波的双边带调幅波.输出的双边带调
9、辐波与放大后的载波再经过相加器后.即可产生普通调幅波。采用 AM 调幅波的通用检波方式包络检波。选用合适的整流器.合理调节低通滤波器各元件系数.清晰再现调制信号。（3）心得体会：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.不会让自己失望的五、参考文献. . 高频电子线路 黄亚平 机械工业出版社 通信电路 沈伟慈 西安电子科技大学 高频电子实验指导手册 铜陵学院校出版社 高频电子线路 胡宴如 高等教育出版社 模拟电子技术基础 童诗白、华成英 高等教育出版社 电路设计与仿真基于 Multisim 8 与 Protel 2004杨欣、王玉凤、 刘湘黔 清华大学出版社
