1、通信电子电路 第5章 调制与解调电路,5.1 基本概念 5.2 振幅调制电路 5.3 调幅信号的解调电路 5.4 角度调制电路 5.5 调频波的解调电路 5.6 数字调制与解调电路,North China Electric Power University,North China Electric Power University,通信电子电路第5章 调制与解调电路,5.1 基本概念,在射频通信中，必须将原始信号（基带信号）变换（调制）到高频振荡信号上。使基带信号变换为适合传输的高频带通信号，通常将这个高频带通信号称为已调波信号。调制就是用代表原始信息的基带信号去控制高频振荡信号的幅度、频率或
2、相位中的某一参数，使该参数按照基带信号的规律变化的一种处理方式。包含调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM) 。 解调是在接收端将已调波信号从高频段变换到低频段，恢复原调制信号。 相应有检波、鉴频和鉴相。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,为什么要调制？原因在于：,1、基带信号频率低，如果直接传送，天线的尺寸就要做得很大。 2、基带信号所占的频带很宽，如果直接传送，天线和谐振回路频带也要很宽。 3、直接传送多路基带信号时，接收无法区分不同的信号。载波：可以是正弦波、脉冲波和光波等。 基带信号：话音、图像、文字和数据
3、等。振幅调制（AM）：载波信号振幅受控于调制信号。 频率调制（FM ）：载波信号频率受控于调制信号。 相位调制（PM）：载波信号相位受控于调制信号。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,5.2 振幅调制电路 振幅调制是用低频调制信号去控制高频载波 (正弦波)的振幅，使其随调制信号波形的变化而呈线性变化。 5.2.1振幅调制信号的基本特性 一、普通调幅波（AM）的基本特性 AM调制也称普通调幅波，已调波幅度将随调制信号的规律变化而线性变化，但载波频率不变。设载波是角频率为c的余弦波，其振幅为Ucm，即：uc(t)Ucm
4、cosct 调制信号是角频率为的单频余弦信号，其振幅为Um，即u(t)Umcost,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,通常c，调制前载波振幅Ucm是常数，调制后载波电压振幅Ucm随u(t)线性改变，成为Ucm（t），即Ucm（t）=Ucm+k u(t) 其中，k为线性系数则普通调幅波信号为：uAM(t)Ucm（t）cosct =（Ucm+k u(t)）cosct=( Ucm+k Umcost) cosctUcm(1+Macost) cosct 上式中，Mak Um/ Ucm称为调幅系数或调幅度，它表示载波电压的振幅
5、在调制过程中变化的程度。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,普通调幅波信号uAM(t)的波形 ： AM信号uAM(t)波形的 振幅Ucm（t）随u(t)线性 变化； 将uAM(t)每个波形 顶点用一条虚线连起来， 这条虚线称为“振幅包络”， 包络的形状反映了调制信 号u(t)的变化规律， 表明u(t)信息已经被已调 的高频载波信号所携带； 调幅系数越大，包络的变化 越明显，称为调幅程度越深。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,AM波正负
6、半周对称时，由波形图可得：MaUcmUmaxUcmUcmUmin 则调幅度为：显然，Ma=0时为未调制状态，调制越深，振幅调制的效果越好；Ma=1时，Umin =0，Umax=2Ucm，为满调幅状态，或称百分之百调幅，其波形如下图。普通调幅波要求调制度 Ma取值在01之间， Ma不能大于1， 否则将出现过调幅现象。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,过调幅现象 ：当Ma1时，Umin 呈现负值，则出现过调幅现象，包络的形状已经不能反映u(t)的变化而出现失真，这种失真称为过调幅失真，如图 (a)所示。在有的调幅电路
7、中，由于过调幅而引起电路中管子截止，也会在示波器上看到如图 (b)所示的过调幅波形。（a） （b）,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,AM波的频谱： 将AM波数学表达式uAM(t)用三角函数展开，得：显然，单一频率调幅时， AM波的频谱包括三个频率分量： 载波频率分量c、上边频分量c+和下边频分量c ， 频谱如右下图 。 调幅的过程是将调制信号的 频率线性地搬移到载波频 率c附近，对称地排列在 c的两侧，上、下边频与 载频c各间隔一个， 其幅度均为 。调幅信号所占的频带宽度为 BWAM =c+-（c - ）=2 ,
8、North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,复杂信号波形及调制频谱：实际的调制信号u(t) 是 由许多频率分量组成的 复杂信号，调制频率的 范围是minmax， 也就是说调制信号在最 低频率min和最高频率 max之间变化， 调制后上、下边带分布 在c的两侧。复杂信号调制时，AM波的频带宽度为BWAM=c+max-（c - max）=2 max,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,结论：AM波的频带宽度至少是调制信号最高频率的两倍如话音信号所占的频
9、带大约是300Hz3400Hz，AM调制后信号所占带宽将不低于6800Hz。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,AM波的功率 ：载波功率：两个边频分量产生的平均功率相同，均为：在调制信号u(t)一个周期内，已调波uAM(t)在负载RL上产生的平均输出功率为：从功率利用的角度考虑，AM调制方式是很不经济的，设备利用率很低，但是AM调制可使接收机简单、价廉，采用简单的包络检波器就可对AM波解调，因此无线电广播至今仍普遍采用AM调制方式。,North China Electric Power University,通信电
10、子电路 第5章 调制与解调电路,小结：1、普通调幅波（AM）的输出功率随着Ma的增加而加大，而加大的部分就是两个边带所产生的功率。2、信号都包含在边频里，由于Ma通常较小，所以发射机的有用信号功率就很小。3、AM调制的整机效率非常低，这是普通调幅制本身固有的缺点。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,实现AM波的电路模型 ：电路模型中，调制信号u(t)和载波信号uc(t)的振幅、常数的大小、乘法器及加法器系数决定了Ma的大小。二、抑制载波的双边带调制（DSB） 在AM波中，将载波分量去掉，得到的振幅调制就是抑制载波的
11、双边带调制DSB。 载漏：输出载波分量低于边带分量的分贝数 载漏表示抑制载波能力，一般要求大于20dB,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,DSB波的数学表达式为 ：式中，k是乘法器的相乘系数。DSB波电路实现模型 ： 将调制信号u(t)与载波信号uc(t) 相乘，则可以画出单一频率调制 时uDSB(t)的时域波形及频谱。uDSB(t)的波形并不直接反映调制信 号u(t)的变化，但在其频谱中仍保持着振幅调制所具有的频谱搬移特征。 DSB波所占的频带宽度与AM波一样，即BWDSB=c+-（c - ）=2 ,North
12、China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,DSB调幅信号波形及频谱 ：当调制信号u(t)过零时，将引起高频振荡电压的相位发生180的突变。复杂信号调制时， BWDSB=2 max 。DSB的平均输出 功率就是二个边 频（或边带）信 号功率。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,三、单边带调制（SSB） 在DSB信号中，只发送单个边带的信号，即去掉了一个边带的振幅调制称为单边带调制SSB。 单一频率调制时SSB信号的数学表达式为 上边频：下边频：显然，无论是上
13、边频还是下边频，单边带调幅信号uSSB(t)的包络已不能反映调制信号u(t)的变化。上、下两个边频所携带的是完全相同的信息 ，可节省发送功率，减小频带宽度，提高波段利用率。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,SSB波上边频波形与频谱 ：单一频率调制且Um为常数时，SSB信号为等幅波，上边频频率为fc+F，其中： 下边频波形与上边频波形及频谱相同，所不同是频率为fc-F。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,如果调制信号是一个复杂信号，即为
14、频率范围是minmax的频带信号，则SSB信号是幅度和频率均改变的波形，其所占频带宽度仅为AM波和DSB波的一半，即BWSSB =max-min 或最大为max【例】设有角频率分别为1和2且振幅相等的余弦波合双音频成信号，将此合成信号对频率为c的余弦波载波信号进行SSB调制，试画出双音调制时SSB信号的波形和频谱图。 【解】由题意，设双音频信号振幅为Um ，则双音频合成信号为：21时，则u(t)还可以写成：,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,将u(t)与载波相乘可得双边带信号为 ：取上边带可得：双音频的SSB调制波
15、的载波变化频率为其幅度按 的规律变化，振幅变化频率为上边带频率分量为,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,可画出双音调制时SSB信号的波形和频谱 ：,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,滤波法实现SSB调制 ：滤波法实现语音调制的SSB信号的频谱：,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,滤波法产生SSB信号的发射机框图 ：第路话音信号调制后由上边带滤波器取出上边带，
16、第路话音信号调制后由下边带滤波器保留下边带，二路信号由上、下边带分别传送，比DSB调制节省了一半的带宽和功率。 滤波法的缺点是对滤波器的要求较高，直接在高频得到这样的滤波器比较困难。可先在较低的频率上实现单边带调幅，然后向高频处进行频谱搬移，达到所需要的载频值。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,移相法实现SSB信号的上边带 ：上、下边频也可分别写成 将余弦变化的调制信 号和载波信号都通过 90相移，并将相移 前、后二者相乘的结 果相减或相加，当两 个相乘器的相乘系数 k1=k2时，就可分别得 到上边频或下边频。,
17、North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,若调制信号为非单一频率的基带信号f(t)，将其移相90后变成 ，则得到SSB信号的上、下边带可以统一表示为：上式中，取正号为下边带调幅信号，取负号为上边带调幅信号。移相法的优点是省去了边带滤波器，但要把无用边带完全抑制掉，必须满足下列两个条件：首先是要求两个相乘器输出的振幅应完全相同；其次是要求相移网络必须对载频及调制信号均保证精确的90相移。相移法虽然不需要难以实现的边带滤波器，也很容易实现对载频相移90，但要使相移网络对较低频率的调制信号在宽频带内都能准确地同时产生90相移，这
18、在技术上却是个难点。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,相移滤波法实现SSB调制 ：相移滤波法的关键在于将载频c分成1和2两部分，若调制信号音频的最高频率为max，则取1是略高于max的低频，2是高频，即c=1+2，1c ，用低通可得下边带，相移网络只对1和2二个频点相移90度，较易实现。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,相移滤波法SSB调制已有专门的集成电路芯片，如美国Maxim公司的MAX2452，内部集成有相乘器、90相移网络等
19、，可以方便地实现相移滤波法SSB调制。【例】有两路低频调制信号u1(t) =cos1t，u2(t) =cos2t，分别对同一载波 uc(t) =cosct 调幅。要求由上边带传输调制信号u1(t)，而由下边带 传输调制信号u2(t)， 画出用相移法实现 这种调制要求的电 路方框图。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,四、残留边带调幅（VSB） 在残留边带调制过程中，发送信号中包括一个完整边带、 载波及另一个边带的小部分(即残留一小部分)。 VSB比AM调幅方式节省了频带，又避免了单边带调幅要求滤波器衰减特性陡峭的困
20、难，发送的载频分量也便于接收端提取同步信号。 电视图像信号 VSB的发送和接收滤波器的幅频特性：（a）发送 （b）接收,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,【例】已知调制信号频率范围为300Hz4 kHz，分别采用普通调幅(平均调幅系数Ma=0.3)、双边带调幅和单边带调幅三种方式，如要求边带功率为10W，分别求出每种调幅方式的频带宽度、发射总平均功率PAM 、PDSB、PSSB及功率利用率。（定义功率利用率为 ）结论：AM调幅功率利用率低，但可采用简单、低成本的包络检波方式，故广泛用于电台广播系统；DSB调幅与SS
21、B调幅功率利用率高，可用于小型通信系统，且SSB调幅可节省一半频带，但需解决如何获得同步信号的题；残留边带调幅广泛用于广播电视系统。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,5.2.2振幅调制电路 振幅调制电路的功能是将输入的调制信号和载波信号通过电路变换成高频调幅信号输出。 振幅调制电路分为两类：低电平调幅电路和高电平调幅电路。 一、低电平调幅电路 低电平调幅是在低功率电平级进行振幅调制，但载波仍为高电平。得到的已调信号功率也比较小，然后再经过高频功率放大器放大到所需要的发射功率，因此低电平调幅电路通常处于发射机的前端
22、。已调制信号的上、下边频分量的产生是利用调制信号与载波信号相乘而得来的，所以振幅调制电路必定是以相乘器或具有相乘特性的非线性器件为核心的电路构成的，相乘器及二极管频率变换电路可运用于振幅调制电路中。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,1、模拟乘法器调幅电路 振幅调制最简单的实现方式是采用乘法器，再后接相应的滤波器得到。 下图为MC1596组成的AM或DSB调幅电路：,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,【例】已知调制信号u(t)的频谱范围
23、为300Hz4000 Hz，载频为560kHz。现采用MC1596进行普通调幅，载波信号和调制信号分别从X、Y通道输入。若X通道输入是小信号，输出uo(t)=k1uxuy；若X通道输入是大信号， uo(t)=k2uy K(ct)。分析这两种情况的输出频谱。 【解】 X通道输入小信号和大信号时输出频谱分别为下图（a）和(b) 。虽然两种情况下的输出频谱不一样, 但经过带通滤波后的频谱就一样了。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,2、二极管调幅电路 单二极管调幅电路及频谱：当UcU时，二极管的导通和截止完全受大信号载波
24、uc控制，工作于开关状态， iD中含有的频谱成分有调制频率、载波频率c、差频c-及和频c+，以及一些高次谐波和组合频率等。 若带通滤波器的中心频率调谐在c处，且通频带为2，则输出信号的频谱只保留有c、c+和c-，而低频、其它高次谐波和组合频率等被滤除，此时输出是普通调幅信号AM波。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,二极管平衡调幅电路 ： 图中二极管的开关工作状态 仍受控于载波信号，变压器 为理想变压器，其中T1的初 次级匝数比为1:2，T2的初次 级匝数比为2:1，可得负载上电流为：带通滤波器的中心频率调谐在c处
25、，且通频带为2，则输出信号uo(t)的频谱只保留有c+和c-，而低频、其它高次谐波和组合频率等被滤除，且无载波频率c项，因此二极管平衡调幅电路的输出是DSB信号。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,二极管平衡电路中，如二极管特性不一致，变压器不对称等，致使载波及其谐波分量不能完全抵消，造成控制信号uc(t)的泄漏。为使电路对称，工程中常常采用以下办法： 尽量选用特性相同的二极管； 采用双线并绕法绕制变压器，并在中心抽头处加平衡电阻，使变压器中心抽头准确对称及分布电容和漏感对称； 选择开关特性好的二极管，控制电压要远
26、大于输入电压，一般在十倍以上。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,平衡调幅的实际应用电路：实际电路中调制信号输入 和已调信号输出都采用了 单端输入、输出方式，省略 了输入音频变压器和输出端 的高频变压器，载波信号采 用对称输入。 将二极管VD2反接，以保证加在两只二极管上的载波uc(t)是同相的，而是u(t)反相的，工作过程与原理图完全相同。图中0.01uF电容C1对高频旁路，为已调信号的电流提供通路；2k电位器用来调节二极管正向特性的不平衡程度；可变电容C2调节二极管反向工作时结电容的不对称性，可以将载波泄露减至
27、最小。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,二极管环形调制器 ：二极管环形调幅电路 输出的电压是二极管 平衡调幅电路的二倍， 其性能更接近于理想 乘法器。二极管环形调制电路的 频谱中无的频率分量，这是两次平衡相抵消的结果，再经中心频率调谐在c处、且通频带为2的带通滤波器滤除谐波及高次组合频率后，输出负载上得到DSB波。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,二极管平衡调制电路与相移网络组成的SSB调制电路 ：,North China Elec
28、tric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,二、高电平调幅电路 高电平调制是在高频功率放大器中进行的，高电平调制主要用于AM调制。利用改变某一电极的直流电压以控制集电极高频电流振幅，从而改变输出电压振幅得到AM调幅信号。 1、集电极调幅 放大器工作在C（丙）类 状态，集电极电路中除直 流电压Ec0外，调制信号 u(t)通过低频变压器T2加 到集电极回路且与电源电压 Ec0串联，集电极动态电源电压为：Ec= Ec0+ u(t),North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,集电极调幅过程示意
29、图 ：在过压区，集电极电流的基波分量振幅Ic1与集电极电源电压近似成线性关系；在欠压区，Ic1几乎不随Ec变化。因此，要实现集电极调幅，应使放大器工作于过压区，不能工作到欠压区。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,2、基极调幅高频载波uc通过输入变压器 加入电路的基极，低频调制 信号u(t)通过耦合电容加在 电感线圈LB上，并与高频载 波信号uc串联，基极采用Ec 的固定电阻分压式偏置， 可在C1上得到基极偏压Eb0， 由此得到基极有效动态偏置电压为：Eb= Eb0+ u(t)基极偏置电压是随调制信号变化的。,No
30、rth China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,基极调幅过程示意图 ：在欠压区，集电极电流 的基波分量振幅Ic1与基 极偏置电压Eb近似成线 性关系，集电极基波电 流经输出端调谐回路选 频后得到幅度随调制信 号u(t)变化的AM波； 在过压区，Ic1几乎不随 Eb变化。 因此，要实现基极调幅，应使放大器工作于欠压区，不能工作到过压区。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,结论：集电极调幅电路应工作在过压区，而且调幅效率高，输出波形好，但要求集电极输入的调制
31、信号应有较高的功率。 基极调幅电路应工作在欠压区，且调幅效率低，输出波形差，但所要求的基极输入调制信号的功率较小。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,5.3调幅信号的解调电路 5.3.1振幅解调的方法及概念 振幅解调是振幅调制的逆过程，从频谱的角度看就是将有用信号从高频段搬到低频段。振幅解调方法可分为包络检波和同步检波两大类。 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。频谱从高频段搬移到低频段（有新频率产生），电路中必须要有非线性器件。 包络检波的实现框图及波形和频谱：,North China
32、Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,由于AM信号的包络与调制信号成线性关系，因此包络检波可用于解调AM波。 而DSB和SSB信号的包络不再反映调制信号的变化规律，因此包络检波不能用于解调DSB和SSB信号。DSB和SSB信号的解调必须使用同步检波，或也称同步解调。 同步检波的实现框图及频谱：要求插入载波必须与调制端的载波信号完全同步（同频、同相），即同步检波名称的由来，同步检波也可解调AM信号。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,5.3.2包络检波电路 一、检波
33、器的质量指标1、检波效率（电压传输系数）Kd检波效率Kd又称为检波系数或电压传输系数，定义为输出低频电压的振幅与输入调幅波电压包络变化振幅的比值，即直流传输系数： 交流传输系数：其中，U0m为输出直流电压，Ucm为输入高频载波幅度Um为输出解调信号幅度， 即包络幅度，Ma为AM波调幅系数。在同样输入的情况下，检波效率越大，可得到较大的低频电压输出，通常希望检波效率Kd越大越好。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,2、输入电阻Ri（等效输入阻抗） 定义Ri为检波器输入等幅高频电压振幅与输入高频电流中的 基波振幅之比，
34、为了减小对前级的影响，希望输入阻抗越大越好。 数学表达式为：3、检波器的非线性失真 非线性失真是指检波输出的低频信号能否准确反映输入高频AM波信号包络变化的规律，可以用非线性失真系数Kf表示：Kf输出低频谐波振幅 / 输出低频基波振幅 有二种特殊失真：惰性失真和负峰切割（平底）失真 要求检波器的非线性失真越小越好 4、高频滤波系数（越大越好）F输入高频电压振幅 / 输出高频电压振幅,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,二、二极管峰值包络检波电路 二极管峰值包络检波属于大信号检波，大信号是指输入高频电 压的最小振幅大于
35、0.5V，通常为1V左右。 1、电路和工作原理 利用二极管的单向导电性，对检波负载的充放电过程，且充电 时间常数很小，放电时间常数相对较大，得到检波输出信号。为达到检波要求，应满足：c为输入高频调幅波信号的载频为低频调制信号频率,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,输入等幅波时检波器的工作过程 ： 检波输出电压u0顶部带有一些小 的锯齿波纹，这就是没有滤除的 高频分量，但只要RC足够大， 输入已调高频信号的频率足够高， 这些锯齿波纹可以滤除并忽略， 即在工程上可以认为平滑的输出 电压，如图（c）中的实线所示。若输入为
36、AM波，同样可得到 检波输出为接近峰值的包络：,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,检波器的工作过程小结： （1）检波过程就是信号源通过二极管给电容C充电与电容对电阻R放电的交替重复过程。 （2）由于RC时间常数远大于输入高频载波周期，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）。 （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，因此输出信号包含直流电压Uav。 实际中，这个直流电压经后接的隔直电容后，取出交流分量，即可得到与低频调制信号很接近的解调输出。
37、 接入隔直电容后的检波电路如图： Cc为隔直电容，RL是检波器的负载， 在RL上可得到检波输出的交流分量， 直流分量在Cc上。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,2、主要性能分析 检波效率Kd 输入信号为等幅信号ui(t)=Ucmcosct时，输出电压uo(t)近似为 一直流电压Uo，而Uo是当ct = 时ui(t)的函数值，即 Uo=Ucmcos ， 则根据检波效率Kd 的定义可得：检波效率取决于二极管导通角，导通角越小，检波效率越高， 以上检波效率表达式，同样适用于输入AM波时的检波效率， 二种检波输入信号情况
38、下的检波效率表达式相同。当 很小时，可以求得：导通角与负载R及二极管导通电阻rD关系密切，显然：,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,结论： 检波效率取决于导通角，当电路元件选定后， 看成是一个定值，Kd也为定值，且与输入信号的大小无关；gDR越大， 越小，检波效率越高，当gDR50时，检波效率接近于1。KdgDR关系曲线如下图：,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,2） 输入阻抗Ri根据输入阻抗定义可得： 当 很小时，上式可写成：因此，通
39、常情况下，二极管包络检波电路的输入阻抗Ri约为负载电阻R的一半。 检波负载R越大，则输入电阻也越大，检波器对前级放大器的影响就越小。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,3、检波器的失真 1）惰性失真 惰性失真也称为对角切割失真，是由于检波器滤波电容C的放电时间常数RC太大而引起的。当RC太大时，C的放电 速度过慢，以致使电容 上的电压不能紧跟包络 的下降而下降， 就产生了惰性失真。显然，惰性失真不仅与 放电时间常数RC有关， 还与输入调幅信号包络下降的速度有关。,North China Electric Power
40、 University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,要避免惰性失真，必须在任何一个高频信号的周期内，使电容的放电速度大于或等于包络下降的速度，即 用最大调制系数Mamax和最高调制频率max来检验电路有无惰性失真，可得不产生惰性失真的条件为：结论： Ma或max惰性失真，此时须降低RC值。 在复杂信号AM调制中，惰性失真通常容易在低频调制信号的高频端产生。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,2）负峰切割失真 负峰切削失真又称为平底失真，由检波器的交直流负载不同引起。 检波器的直流负载电阻为R， 交流负载电
41、阻为R=R/RL，电阻R上会产生一个固定的 电压UR为：要防止负峰切割失真， 必须满足输入信号的最 小幅度（包络的谷点） 大于或等于UR， 即Uim(1-Ma)UR,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,不产生负峰切割失真的条件 ：结论： 检波器输入信号的调幅系数Ma受交、直流负载之比的限制。交、直流负载电阻越接近，不产生负峰切割失真所允许的Ma值上限越接近于1，即越不容易产生负峰切割失真；反之，当Ma一定时，要求不出现负峰切割失真，就必须限制交、直流负载电阻的差别，当差别较大时就容易产生负峰切割失真。,North C
42、hina Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,三、包络检波器的实际电路与元件选择 为了解决交、直流负载差别太大所引起的负峰切割失真，常常将直流负载R分成R1和R2二部分，检波电容C也分裂成C1和C2，即R=R1+R2，C= C1+ C2，RL只与R2并联，电路如下图：R2越小，交、直流负载的差别就越小，可有效避免负峰切割失真，但检波输出的低频电压也减小了很多，为了统筹考虑解决这个矛盾，通常取R1/R2=0.10.2。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,包络检波器
43、的实际应用电路 ：,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,检波电路元件选择（参看教材例5-3-1） 检波二极管：应选择正向导通电阻小、反向电阻大且结电容小的二极管，通常选择点接触型锗二极管，如国产2AP12AP30等。 放电时间常数RC：其中，电容C不能太大，以防止惰性失真，C太小又会使高频锯齿波纹大，广播收音机中，C一般取0.01uF。 为了减小检波器输出低频信号的频率失真，要求：RC1/min ，即隔值电容Cc不能太小，以免隔离输出检波信号中的低频分量min 。,North China Electric Power
44、 University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,四、二极管并联检波电路 如果输入端的高频信号是交、直流混合信号源，则不能采用串联型峰值包络检波器进行解调，这时可采用并联型峰值包络检波电路。并联检波电路及波形如下图，检波二极管与负载R并联，故称为并联检波器。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,并联检波电路工作过程： 当uD0时，二极管VD导通，由于二极管正向导通电阻RD很小，ui给Cc快速充电，充电时间常数为RDCc，这时输出电压为近似恒定的零点几伏。 当uD0时，二极管VD截止，uc和 ui合起来给R
45、缓慢放电，放电时间常数为RCc，这时输出电压uD为单方向（负方向）的脉冲电压，如图 (b)所示。这个单方向脉冲电压的平均值（直流成分）就是检波输出的低频调制电压，如图中所示的虚线。并联检波器与串联检波器的区别是：输出电压中既有平均值电压，又有高频电压，所以检波器输出端必须接滤波器以滤除高频电压，如图（c）中所示的R1和C1组成的低通滤波器；另外，并联检波器的输入电阻较小，这时因为负载上消耗高频信号功率的缘故，并联检波器通常应用在测量仪表中。,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,5.3.3 同步检波电路 包络检波只能解
46、调AM波，而DSB和SSB信号的包络不直接反 映调制信号的变化规律，所以不能用包络检波器解调DSB和 SSB信号，但可用同步检波方式解调。 同步检波有乘积型和叠加型两类。它们都需要用恢复的同步载 波信号（插入载波）进行解调。 一、乘积型同步检波 乘积型同步检波的实现框图如下图，由乘法器和低通滤波器组 成：设输入DSB信号us(t)和本地同步载波ur(t)分别为us(t)=Usmcostcosctur(t)=Urmcos(rt+)= Urmcos(c+)t+,North China Electric Power University,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,设乘法器的相乘系数为Km
47、，则乘法器的输出uo1(t)为 uo1(t)= Km us(t) ur(t)= Km UsmUrmcostcosctcos(c+)t+=Km UsmUrmcostcos(t+)+cos(2c+)t+上式中，=r-c，是本地载波与原来信号载波频率c之差；是本地载波与原来信号载波相位之差。 经低通滤波器滤除2c+高频分量，并设低通滤波器系数为KL，得到解调后的低频分量uo为uo(t)= Km KLUsmUrm cos(t+)cost = Uom cos(t+)cost 注意：当输入为SSB信号时，同样会得到上述类似表达式。,North China Electric Power University
48、,通信电子电路 第5章 调制与解调电路,结论： 若本地同步载波与输入信号载波同频同相（严格同步），即=0，=0，则有uo(t)= Uom cost，表明同步检波输出信号不失真地恢复了原调制信号。若本地同步载波与输入信号载波不严格同步，无相差，但有频差，即0，=0，则有uo(t)= Uom cost cost，表明产生了频谱搬移的失真，使音频分量的频谱搬移。若本地同步载波与输入信号载波不严格同步，无频差，但有相差，即=0，0，则有uo(t)= Uom coscost，表明同步检波输出信号含有一个振幅衰减因子cos，产生了振幅失真。当=0时，输出调制信号幅度最大；当加大时，输出幅度减弱。,North China Electric Power University,
