AM包络检波器.docx

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AM包络检波器

学号：

2011-2012学年第一学期

《高频电子线路设计》

课程设计报告

题目：

AM信号包络检波器

专业：

班级：

（2）班

姓名：

指导教师：

成绩：

电气工程系

2011年12月25日

课程设计任务书

一设计目的

设计—AM信号包络检波器

二、设计任务

用，设计—AM信号包络检波器

三、具体要求

设计的AM信号包络检波器要求：

（1）输入AM信号：

载波频率15MHZ正弦波

（2）调制信号：

1KHZ正弦波，幅度大于1V，调制度为60%

（3）输出信号：

无明显失真，幅度大于5V

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（detection）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（AM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

一、设计目的………………………………………………1

二、设计内容及原理………………………………………1

三、设计的步骤及计算……………………………………2

检波的物理过程………………………………………3

1.电压传播系数…………………………………………4

2.流通角…………………………………………………5

3.参数选择设置………………………………………7

四、实验结果与结论………………………………………8

五、参考文献………………………………………………9

六、自我评价……………………………………………10

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找资料、比较方案，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。

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。

包括了各种不同信息传输的最基本的原理，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大于1V，而输出信号大于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EAD软件Ｍｕｌｔｉｓｉｍ进行仿真来验证设结果。

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

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，使电容的电压Vc很快就接近高频电压峰值，充电电流方向如图二所示。

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。

如图二中t1到t2的时间为二极管导通的时间，在此时贱内又对电容充电，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放电。

这样不断的反复循环。

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，达到了解调的目的。

（1）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，并以通过原点的折线表示二极管特性（忽略二极管的导通电压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的通角的函数，求出后，就可得Kd。

（2）流通角

二极管电流iD为一重复频率i的周期余弦脉冲，其通角为，振幅最大值为IDmax

其平均分量I0为

基频分量为

式中,α0（θ）、α1（θ）为电流分解系数。

可得的近似表达式如下

此处的R为检波器负载，gD为检波器内电导。

运放电路如下：

（3）参数选择设置：

a电容C对载波信号应近似短路，所以

1/Wc<（5-10）Wc

b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UC=Um（1+mcosΩt）的变化速率为

有因为

电容两端电压近似为输入电压包络值，即UC=uo=Um（1+mcosΩt）。

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

（0.055~0.11）×10-6≤RC≤0.21×10-3

c设R1/R2=0.2，则R1=R/6,R2=5R/6;为避免底部失真应有Ma

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R1=0.2Ω,R2=1.0Ω

dCc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/nminCc<

R0是取消频率分量的电阻，R0=1.2K

同相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/R6=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：

（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。

幅度调制电路有多钟电路形式、现介绍一种建议的政府调制电路，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，输出的双边带调幅波与放大器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。

。

五、参考文献：

1、《通信电路》沈伟慈西安电子科技大学

2、《高频电子实验指导手册》校出版社

3、《高频电子线路》胡宴如高等教育出版社

六、自我评价

指导老师评语

课程设计成绩

指导老师签字

2010年月日

五、心得体会

通过这次课程设计，我知道了AM是普通调幅，普通调幅方式是用低频调制信号去控制高频正弦波的振幅，使其随调制信号波形的变化而呈现线性变化。

包络检波只能对普通调幅信号进行检波，该课程设计中要求载波频率15MHZ正弦波，调制信号，1KHZ正弦波，幅度大于1V，调制度为60%，并且输出信号无明显失真，振幅大于5V，

设计中用到了检波二极管2AP12，用到了二极管的单向导电性，二极管导通对电容充电，二级管截止，电容放电。

是我加深了对电路分析的理解，更加了解包络检波器性能指标及工作原理