1、實(shí)驗(yàn)十二 包絡(luò)檢波及同步檢波實(shí)驗(yàn)學(xué)院：光電與信息工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程 姓名：學(xué)號一、一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .進(jìn)一步了解調(diào)幅波的原理，掌握調(diào)幅波的解調(diào)方法。2.掌握二極管峰值包絡(luò)檢波的原理。3.掌握包絡(luò)檢波器的主要質(zhì)量指標(biāo)，檢波效率及各種波形失真 分析產(chǎn)生的原因并思考克服的方法。4.掌握用集成電路實(shí)現(xiàn)同步檢波的方法。二、二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.完成普通調(diào)幅波的解調(diào)。2.觀察抑制載波的雙邊帶調(diào)幅波的解調(diào)。3.觀察普通調(diào)幅波解調(diào)中的對角切割失真，底部切割失真以及 加高頻濾波時(shí)的現(xiàn)象。三、 實(shí)驗(yàn)儀器的現(xiàn)象,檢波器不1.高頻實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)2.雙蹤示波器1臺(tái)3.頻率特性測試儀（可選）1臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)電路說明

2、檢波過程是一個(gè)解調(diào)過程， 它與調(diào)制過程正好相反。 檢波器的 作用是從 振幅受調(diào)制的高頻信號中還原出原調(diào)制的信號。還原所得 的信號，與高頻調(diào) 幅信號的包絡(luò)變化規(guī)律一致，故又稱為包絡(luò)檢波KB器。假如輸入信號是高頻等幅信號， 則輸出就是直流電壓。 這是檢 波器的一 種特殊情況，在測量儀器中應(yīng)用比較多。例如某些高頻伏 特計(jì)的探頭，就是 采用這種檢波原理。若輸入信號是調(diào)幅波，則輸出就是原調(diào)制信號。這種情況應(yīng)用最廣泛，如各種連續(xù)波工作的調(diào)幅接收機(jī)的檢波器即屬此類。從頻譜來看，檢波就是將調(diào)幅信號頻譜由高頻搬移到低頻，如 圖12-1所示（此圖為單音頻Q調(diào)制的情況）。檢波過程也是應(yīng)用非線性器件進(jìn)行頻率變換，首先

3、產(chǎn)生許多新頻率，然后通過濾波器，濾除無 量，取出所需要的原調(diào)制信號。常用的檢波方法有包絡(luò)檢波和同步檢波兩種。有載波振幅調(diào)制 信號的包絡(luò)直接反映了調(diào)制信號的變化規(guī)律，可以用二極管包絡(luò)檢波的方法進(jìn)行解調(diào)。 而抑制載波的雙邊帶或單邊帶振幅調(diào)制信號的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號的變化規(guī)律，無法用包絡(luò)檢波進(jìn)行解 調(diào)，所以采用同步檢波方法。圖12-1檢波器檢波前后的頻譜用頻率分1.二極管包絡(luò)檢波的工作原理當(dāng)輸入信號較大（大于伏）時(shí)，利用二極管單向?qū)щ娞匦詫φ穹?調(diào)制信號 的解調(diào)，稱為大信號檢波。大信號檢波原理電路如圖12-2（a）所示。檢波的物理過程如 下：在高頻 信號電壓的正半周時(shí)，二極管正向?qū)ú﹄娙萜?/p>

4、C充電，由于二極管的正向?qū)娮韬苄。猿潆婋娏鱥D很大，使電容器上的電壓Vc很快就接近高頻電壓的峰值。充電電流的方向如圖12-2（a）圖中所示。這個(gè)電壓建立后通過信號源電路，又反向地加到二極管D的兩 端。這時(shí)二極管導(dǎo)通與否，由電容器C上的電壓Vc和輸入信號電壓V共同決定.當(dāng)高頻信號 的瞬時(shí)值小于Vc時(shí)，二極管處于反向偏置，管子截止，電容器就會(huì)通過負(fù)載電阻R放電。由于放電時(shí)間常數(shù)RC遠(yuǎn)大于調(diào)頻電壓的周期，故放電很慢。當(dāng)電容 器上的電壓下降不多 時(shí)，調(diào)頻信號第二個(gè)正半周的電壓又超過二極管上的負(fù)壓， 使二極圖管又導(dǎo)通。如圖12-2 (b)中的tl至t2的時(shí)間為二極管導(dǎo)通的時(shí) 間，在此時(shí)間內(nèi) 又對

5、電容器充電，電容器的電壓又迅速接近第二個(gè) 高頻電壓的最大值。 在圖12-2 (b)中的t2至t3時(shí)間為二極管截 止的時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)電容器又通過負(fù)載電阻R放電。這樣不斷地循環(huán)反復(fù)，就得到圖12-2 (b)中電壓 Vc的波形。因此只要充電很 快，即充電時(shí) 間常數(shù)R?C很小(Rd為二極管導(dǎo)通時(shí)的內(nèi)阻)：而放 電時(shí)間常數(shù)足夠慢，即放電 時(shí)問常數(shù)R?C很大，滿足Rd?C?RC就可使輸出電壓 Vc的幅度接近于輸入電壓 Vi的幅度，即傳輸系數(shù)接 近I。另外，由于正向?qū)щ姇r(shí)間很短，放電時(shí)間常數(shù)又 遠(yuǎn)大于高頻 電壓周期(放電時(shí)的基本不變)，所以輸出電壓 Vc的起伏是很小的， 可看成與高頻調(diào)幅波包絡(luò)基本一致。而

6、高頻調(diào)幅波的包絡(luò)又與原調(diào)制信號的形狀 相同，故輸出電壓 Vc就是原來的調(diào)制信號，達(dá)到了解 調(diào)的目的。本實(shí)驗(yàn)電路如圖12-3所示，主要由二極管D及RC低通濾波器組成，利用二極管的單向?qū)щ娞匦院蜋z波負(fù)載RC的充放電過程實(shí) 現(xiàn)檢波，所以RC時(shí)間常數(shù)的選擇很重要。RC時(shí)間常數(shù)過大，則會(huì) 產(chǎn)生對角切割失真又稱惰性失真。RC常數(shù)太小，高頻分量會(huì)濾不干 凈。綜合考慮要求滿足下式：RC二maxma其中：m為調(diào)幅系數(shù)，max為調(diào)制信號最咼角頻率當(dāng)檢波器的直流負(fù)載電阻R與交流音頻負(fù)載電阻甩不相等，而且調(diào)幅度 ma又相當(dāng)大時(shí)會(huì)產(chǎn)生負(fù)峰切割失真（又稱底邊切割失真）， 為了保證不產(chǎn)生負(fù)峰切割失真應(yīng)滿足R圖12-3峰值包

7、絡(luò)檢波（465KH02.同步檢波（1）同步檢波原理同步檢波器用于對載波被抑止的雙邊帶或單邊帶信號進(jìn)行解調(diào)。它的特點(diǎn)是必須外加一個(gè)頻率和相位都與被抑止的載波相同的電壓。同步檢波器的名稱由此而來。外加載波信號電壓加入同步檢波器可以有兩種方式:1 -A相乘器相乘器-r低通濾波器低通濾波器一一44包絡(luò)包絡(luò)- 0JD檢波器檢波器- 0本地載波圖12-4同步檢波器方框圖一種是將它與接收信號在檢波器中相乘，經(jīng)低通濾波器后檢出 原調(diào)制信 號，如圖12-4(a)所示；另一種是將它與接收信號相加，經(jīng)包絡(luò)檢波器后取出原調(diào)制信號，如圖12-4(b)所示。本實(shí)驗(yàn)選用乘積型檢波器。設(shè)輸入的已調(diào)波為載波分量被抑止的雙邊帶信

8、號U1,即V1Vicos tcosit本地載波電壓VoVocos(ot )本地載波的角頻率3o準(zhǔn)確的等于輸入信號載波的角頻率31,即3i=30,但二者的相位可能不同；這里？表示它們的相位 差。這時(shí)相乘輸出(假定相乘器傳輸系數(shù)為1)V2V1V0(cos tcos1t)cos(2t )VM cos cos tV1V0cos(21)t 41V1V0cos(21)t4低通濾波器濾除231附近的頻率分量后，就得到頻率為Q的低 頻信號1v V1V0cos cos t2由上式可見，低頻信號的輸出幅度與cos ?成反比。當(dāng)?=0時(shí)，低頻信號電壓最大，隨著相位差?加大，輸出電壓減弱。因 此，在理想情況下，除本地

9、載波與輸入信號載波的角頻率必須相等 外，希望二 者的相位也相同。此時(shí)，乘積檢波稱為“同步檢波” 。(2)實(shí)驗(yàn)電路說明實(shí)驗(yàn)電路如圖12-5 (見本實(shí)驗(yàn)后)所示，采用MC1496集成電 路構(gòu)成解調(diào) 器，載波信號從J8經(jīng)C12, W, W, U, C14加在8、10腳 之間，調(diào)幅信號 血從J11經(jīng)Go加在1、4腳之間，相乘后信號由12腳輸出，經(jīng)低通濾波器、同相放大 器輸出。五、實(shí)驗(yàn)步驟一、二極管包絡(luò)檢波1.解調(diào)全載波調(diào)幅信號從J2處輸入455KHZ峰峰值 VP-P=1Vm100 的調(diào)幅 波。將它們依次加至解調(diào)器調(diào)制信號輸入端J11，并在解調(diào) 器的載波輸入端J8加上與調(diào)幅信號相同的載波信號 ， 分別記

10、錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信號相比1）m30%調(diào)幅波檢波5.解調(diào)抑制載波的雙邊帶調(diào)幅信號 按調(diào)幅實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的條件獲得抑制載波調(diào)幅波，加至圖12-3的調(diào)制信號輸入端J11，觀察記錄解調(diào)輸出波形，并與調(diào)制信 號相比較六、六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果1.解調(diào)全載波調(diào)幅信號(1) m30的調(diào)幅波檢波M為調(diào)幅系數(shù)，電路中的RC是固定的，我們需要滿足mRL /R,所以m30是比較合適的值，得到的波形是沒有失真的波形。輸出波形如下：(2) m=100的調(diào)幅波檢波而當(dāng)m=100就明顯有些偏大了，所以得到的波形圖有略微的失真輸出波形如下2、對角切割失真當(dāng)電路中RC選得過大，也就是C通過R的放電速度過慢時(shí)，電容器上的 端電壓不

11、能緊跟輸入調(diào)幅波嗯幅度下降而及時(shí)放電， 這樣，輸出電壓將跟不 上調(diào)幅波的包絡(luò)變化而產(chǎn)生失真。輸出 波形如下：3、底部切割失真當(dāng)檢波電路輸入單頻調(diào)制的調(diào)幅信號時(shí)，調(diào)幅系數(shù)m比較大,因檢波電路的直流負(fù)載電阻與交流負(fù)載電阻數(shù)值相差較大， 電壓U在負(fù)峰值附近被削。輸出波形如下:使得輸出的低頻七、實(shí)驗(yàn)思考題1.觀察對角切割失真和底部切割失真現(xiàn)象并分析產(chǎn)生原因答：對角切割失真：本實(shí)驗(yàn)電路如圖12-3所示，主要由二極管D及RC低通濾波 器組成,利用二極管的單向?qū)щ娞匦院蜋z波負(fù)載RC的充放電過 程實(shí)現(xiàn)檢波，所以RC時(shí)問常數(shù)的選擇很重要。RC時(shí)問常數(shù)過大， 則會(huì)產(chǎn)生對角切割失真又稱惰性失真底部切割失真:當(dāng)檢波器

12、的直流負(fù)載電阻R與交流音頻負(fù)載電阻R飽不相等，而且調(diào)幅度 ma又相當(dāng)大時(shí)會(huì)產(chǎn)生負(fù)峰切割失真（又稱底邊切割失 真），2.從工作頻率上限、 檢波線性以及電路復(fù)雜性三個(gè)方面比較二 極管包絡(luò)檢波 和同步檢波。答：有載波振幅調(diào)制信號的包絡(luò)直接反映了調(diào)制信號的變化規(guī) 律，可以用 二極管包絡(luò)檢波的方法進(jìn)行解調(diào)。而抑制載波的雙邊帶 或單邊帶振幅調(diào)制信號 的包絡(luò)不能直接反映調(diào)制信號的變化規(guī)律， 無法用包絡(luò)檢波進(jìn)行解調(diào)，所以采 用同步檢波方法。包絡(luò)檢波適用范圍小，只適用于AM波解調(diào)，并且會(huì)因參數(shù)選 擇不當(dāng)產(chǎn)生各種失真 （底部切割失真、 對角切割失真等） ，但解調(diào) 電路較簡單。同步檢波適用范圍廣，AM波，DSB,SSB言號均可適用，并且檢 波效率高，檢波線性好，乘法器輸出電壓中，不存在載波分量Wc,工作穩(wěn)定等 優(yōu)點(diǎn)，但解調(diào)