資料內容僅供您學習參考，如有不當之處，請聯系改正或者刪除?！锻ㄐ烹娮泳€路》課程設計說明書 包絡檢波器學院:電氣與信息工程學院學生姓名:張磊指導教師:李欣職稱/學位實驗師專業:通信工程班級:通信1302班學號:完成時間:-12-31湖南工學院通信電子線路課程設計課題任務書學院:電氣與信息工程學院專業:通信工程指導教師李欣學生姓名張磊課題名稱包絡檢波器內容及任務目標:熟悉包絡檢波器的結構,原理,掌握電路設計和實物制作方法。內容:用檢波二極管2AP12設計AM信號包絡檢波器,主要指標:輸入AM信號:載波頻率10MHz正弦波,調制信號:1KHz正弦波,幅度大于1V,調制度為60%,輸出信號:無明顯失真,幅度大于5V。要求:制作實際電路并成功調試,編寫設計計算說明書。主要參考資料1、胡宴如.高頻電子線路[M].北京:高等教育出版社,2、謝自美.電子線路設計·實驗·測試(第三版)[M].武漢:華中科技大學出版社,.3、康華光.電子技術基礎(模擬部分)[M].北京:高等教育出版社,4、張肅文,陸兆熊.高頻電子線路[M].北京:高等教育出版社,19925、路勇.電子電路實驗及仿真[M].北京:清華大學出版社,6、陳松,金鴻.電子設計自動化技術Multisim&Protel99se[M].南京:東南大學出版社,教研室意見教研室主任:(簽字)年月日摘要調幅波的解調即是從調幅信號中取出調制信號的過程,一般稱為檢波。檢波廣義的檢波一般稱為解調,是調制的逆過程,即從已調波提取調制信號的過程。對調幅波來說是從它的振幅變化提取調制信號的過程;對調頻波是從它的頻率變化提取調制信號的過程;對調相波是從它的相位變化提取調制信號的過程。

工程實際中,有一類信號叫做調幅波信號,這是一種用低頻信號控制高頻信號幅度的特殊信號。為了把低頻信號取出來,需要專門的電路,叫做檢波電路。使用二極管能夠組成最簡單的調幅波檢波電路。調幅波解調方法有二極管包絡檢波器、同步檢波器。當前應用最廣的是二極管包絡檢波器,不論哪種振幅調制信號,都可采用相乘器和低通濾波器組成的同步檢波電路進行解調?？墒?普通調幅信號來說,它的載波分量被抑制掉,能夠直接利用非線性器件實現相乘作用,得到所需的解調電壓,而不必另加同步信號,一般將這種振幅檢波器稱為包絡。關鍵詞:調幅波;低頻信號;振幅檢波

目錄66031緒論 136652包絡檢波器設計原理 210512.1原理框圖 216262.2原理電路 3293202.3工作原理分析 3265782.4峰值包絡檢波器的輸出電路 580342.5電壓傳輸系數 511172.6檢波器的惰性失真 6318932.7檢波器的底部切割失真 7327363包絡檢波器電路設計 8199274調試 9187844.1AM發射機實驗 981114.2AM接收機實驗 105747參考文獻 121988致謝 131緒論無線通信的發展經歷了三個階段,首先,遠古時期的手段是用烽火和旗語。其次,到近代出現了有線通信,其中著名的創造就是1837年Morse創造得電報和1876年Bell創造的電話。電話的創造加速了通信領域的發展,為無線通信的出現奠定了堅實的基礎。無線通信的出現加快了現代通信領域的飛速發展。無線通信(WirelessCommunication)是利用電磁波信號能夠在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式,近些年信息通信領域中,發展最快、應用最廣的就是無線通信技術。在移動中實現的無線通信又通稱為移動通信,人們把二者合稱為無線移動通信。無線通信主要包括微波通信和衛星通信。微波是一種無線電波,它傳送的距離一般只有幾十千米。但微波的頻帶很寬,通信容量很大。微波通信每隔幾十千米要建一個微波中繼站。衛星通信是利用通信衛星作為中繼站在地面上兩個或多個地球站之間或移動體之間建立微波通信聯系。無線通信系統能夠分為:信源、調制、高頻功放、天線、高頻小放、混頻和解調。其中解調就是從高頻已調信號的過程,又稱為檢波。對于振幅調制信號,解調就是從它的幅度變化上提取調制信號的過程。解調是調制的逆過程,實質上是將高頻信號搬移到低頻段,這種搬移正好與調制的搬移過程相反。振幅解調方法能夠分為包絡檢波和同步檢波。包絡檢波是指解調器輸出電壓與輸入已調波的包絡成正比的檢波方法。由于AM信號的包絡與調制信號呈線性關系,因此包絡檢波只適用于AM波。包絡檢波是從調幅波包絡中提取調制信號的過程:先對調幅波進行整流,得到波包絡變化的脈動電流,再以低通濾波器濾除去高頻分量,便得到調制信號。包絡檢波電路有很多種,無源的有二極管檢波,有源的有三極管、運放等;還有單向檢波、橋式檢波、同步檢波等等。最簡單的,也是用得最多的就是二極管和三極管。此次設計就是利用二極管和低通濾波器實現AM包絡檢波,得到不失真的調制信號。2包絡檢波器設計原理2.1原理框圖包絡檢波主要用于普通調幅(AM)信號的解調,主要由二極管和低通濾波器組成原理框圖如圖1:非線性器件低通濾波非線性器件低通濾波圖1包絡檢波器原理框圖因經由非線性器件后輸出電流中含有能線性反映輸入信號包絡變化規律的音頻信號分量(即反映調制信號變化規律)。因此包絡檢波僅適用于標準調制波的解調。此電路不需要加同步信號,電路顯得較簡單。調幅波的波形及頻譜如圖2:t調幅波調幅波頻譜t調幅波調幅波頻譜ωc+Ωωc-Ωωcω圖2調幅波的波形及頻譜包絡檢波后的調制信號波形與頻譜如圖3:包絡檢波輸出t包絡檢波輸出t輸出信號頻譜Ωω圖3調制信號的波形及頻譜2.2原理電路包絡檢波電路的組成:輸入回路、二極管VD、RC低通濾波器,如圖4所示:圖4包絡檢波電路在圖4中,VD起整流作用,C起高頻濾波作用,R作為檢波器的低頻負載在其兩端輸出已恢復的調制信號。RC低通濾波電路有兩個作用:(1)對低頻調制信號來說,電容C的容抗相當大,電容C相當于開路,電阻R就作為檢波器的負載,其兩端產生輸出低頻解調電壓(2)對高頻載波信號來說,電容C的容抗特別小,電容C相當于短路,起到對高頻電流的旁路作用,即濾除高頻信號。理想情況下,RC低通濾波網絡所呈現的阻抗為:(1)2.3工作原理分析原理電路如圖5,當輸入信號為調幅波時,那么載波正半周時二極管導通,輸入高頻電壓經過二極管對電容C充電,充電時間常數為。因為較小,充電很快,電容上電壓建立的很快,輸出電壓很快增長。作用在二極管VD兩端上的電壓為與之差,即。因此二極管的導通與否取決于:當,二極管導通;當,二極管截止。達到峰值開始下降以后,隨著的下降,當,即時,二極管VD截止。C把導通期間儲存的電荷經過R放電。因放電時常數RC較大,放電較緩慢。圖5二極管對電容C充電原理圖6電容C放電原理檢波器的有用輸出電壓:(2)檢波器的實際輸出電壓為:(3)當電路元件選擇正確時,高頻紋波電壓很小,能夠忽略。輸出電壓為:包含了直流及低頻調制分量。其輸出電壓波形如圖8:圖7包絡檢波原理圖圖8包絡檢波器輸出電壓2.4峰值包絡檢波器的輸出電路圖9檢波電路檢波電路如圖9所示。電容的隔直作用,直流分量被隔離,輸出信號為解調恢復后的原調制信號,一般常作為接收機的檢波電路。2.5電壓傳輸系數檢波器傳輸系數或稱為檢波系數、檢波效率,是用來描述檢波器對輸入已調信號的解調能力或效率的一個物理量,是指檢波電路的輸出電壓和輸入高頻電壓振幅之比。當檢波電路的輸入信號為高頻等幅波:即時,當輸入高頻調幅波時定義為輸出低頻信號分量的振幅與輸入高頻調幅波包絡變化的振幅的比值,(4)若設輸入信號(5)輸出信號為(6)則加在二極管兩端的電壓()如果下圖所示的折線表示二極管的伏安特征曲線(注意在大信號輸入情況下是允許的),則有:當時可見有兩部分:直流分量:(7)低頻調制分量:(8)圖10包絡檢波圖圖11二極管特性曲線因此有,—電流通角(二極管導通角度)。2.6檢波器的惰性失真一般為了提高檢波效率和濾波效果(C越大,高頻波紋越小),總希望選取較大的R,C值,但如果取值過大,使R,C的放電時間常數所對應的放電速度小于輸入信號(AM)包絡下降速度時,會造成輸出波形不隨輸入信號包絡而變化,從而產生失真,這種失真是由于電容放電惰性引起的,故稱為惰性失真。圖12包絡檢波惰性失真波形原因:由于負載電阻R與負載電容C的時間常數RC太大所引起的。這時電容C上的電荷不能很快地隨調幅波包絡變化,從而產生失真(電容C兩端電壓經過R放電的速度太慢)。輸入AM信號包絡的變化率>RC放電的速率改進措施:為避免產生惰性失真,必須在任何一個高頻周期內,使電容C經過R放電的速度大于或等于包絡下降速度。避免產生惰性失真的條件:在任何時刻,電容C上電壓的變化率應大于或等于包絡信號的變化率:(9)即得出不失真條件:(10)2.7檢波器的底部切割失真原因:一般為了取出低頻調制信號,檢波器與后級低頻放大器的連接如圖13所示:圖13包絡檢波應用型電路圖14底部切割失真波形圖如圖14所示越小,分壓值越大,底部切割失真越容易產生;另外,值越大,調幅波包絡的振幅越大,調幅波包絡的負峰值越小,底部切割失真也越易產生。改進的措施:要防止這種失真,必須要求調幅波包絡的負峰值大于直流電壓,即(11)避免底部切割失真的條件為:式中R為直流負載電阻。3包絡檢波器電路設計根據包絡檢波原理設計出包絡檢波電路,電路圖如圖15所示:圖15包絡檢波設計電路XPC1是AM信號,載波幅度為3V,頻率為10MHz,調制信號的頻率為1KHz,調制幅度為60%。SD41是檢波二極管,用于整流。電容C1、電阻R1、電阻R2構成低通濾波器。C起高頻濾波作用,R作為檢波器的低頻負載在其兩端輸出已恢復的調制信號。對低頻調制信號來說,電容C的容抗相當大,電容C相當于開路,電阻R就作為檢波器的負載,其兩端產生輸出低頻解調電壓。對高頻載波信號來說,電容C的容抗特別小,電容C相當于短路,起到對高頻電流的旁路作用,即濾除高頻信號。電容C2的隔直作用,直流分量被隔離,輸出信號為解調恢復后的原調制信號。在已知調制系數m下滿足避免惰性失真條件和滿足避免底部切割失真條件下選擇合適的參數使包絡檢波器產生不失真的波形。AM調幅信號在經過選用合適的二極管、低通濾波器電容C和電阻R的參數后在R兩端輸出調制信號,完成包絡檢波。根據仿真電路運行電路觀察不失真的輸出與輸入的波形如圖17所示:圖16包絡檢波器輸入輸出波形從圖16能夠讀出輸入信號的頻率為,包絡的最大值為,包絡的最小值為;輸出波形的頻率為,幅度為。4調試4.1AM發射機實驗(1)將振蕩模塊中撥碼開關S2中”4”置于”ON”即為晶振。將振蕩模塊中撥碼開光S4中”3”置于”ON”,”S3”全部開路。用示波器觀察J6輸出10MHz載波信號,調整電位器VR5,使其輸出幅度為0.3V左右。(2)低頻調制模塊中開關S6撥向左端,短路塊J11,J17連通到下橫線處,將示波器連接到振幅調制模塊中就J19處(TZXH1),調整低頻調制模塊中VR9,使輸出1KHZ正弦信號。(3)將示波器接在J23處可觀察到普通調幅波。(4)將前置放大模塊中J15連通到TF下橫線處,用示波器在J26處可觀察到放大后的調幅波。改變VR10可改變前置放大單元的增益。(5)調整前置放大模塊VR10使J26輸出1Vpp左右的不失真AM波,將功率放大模塊中J4連通,調節VR4使J8(JF.OUT)輸出6Vpp左右不失真的放大信號。(6)將J5,J10連通到下橫線處,開關S1撥向右端(+12V)處,示波器在J13(BF.OUT)可觀察到放大后的調幅波,改變電位器VR6可改變丙放的放大量。4.2AM接收機實驗(1)在小信號放大器模塊J30處(XXH,IN)處加入10MHZ小于50mv的調幅信號,調幅度小于30%。(2)將晶體管混頻模塊中J33,J34均連通到下橫線處,示波器在輸出端J36(J.H.OUT)端可觀察到混頻后6.455MHZ的AM波。(3)調整中周CP3及VR13使J36處輸出電壓最大。(4)將J29連通到J.H.IN下橫線處,開關S9撥向右端,調整VR14使二次混頻輸出J38(Z.P.OUT)輸出0.2V,455KHZ不失真的調幅波。(5)連通中放模塊中J40到下橫線處,在中放輸出端J55處可觀察到放大后的AM波,如圖18所示。圖17輸入AM波形(6)調諧中周CP6使J55輸出3V左右的AM信號。(7)振幅解調處與包絡檢波器的信號輸入端接入電路,將信號輸出端接入示波器,則能夠觀察到放大后的低頻信號,解調后的低頻信號如圖19所示。圖18解調后輸出波形參考文獻[1]曾興文,劉乃安,陳健.高頻電子線路[M].北京:高等教育出版社,[2]張肅文等.高頻電子線路[M](第四版).北京:高等教育出版社,[3]路而紅等.虛擬電子實驗室[M].北京:人民郵電出版社,[4]華成英,童詩白.模擬電子技術[M](第四版).北京:高等教育出版社,[5]清華大學通信教研組.高頻電路[M].北京:人民郵電出版社,1979[6]楊欣,王玉鳳.電子設計從零開始[M].北京:清華大學出版社,[7]謝嘉奎.高頻電子線路[M](第二版).北京:高等教育出版社,1984[8]武秀玲,沈偉慈.高頻電子線路[M].西安:西安電子科技大學出版社,1995致謝這次的設計,給我的印象很深。剛拿到課程設計的題目時侯感覺這次課程設計的內容不太難,可是當開始進行設計的時候感覺電路原理比較簡單,可是參數的選擇比較難。后來在查了一些資料和計算后對各個參數的選擇有了大致的了解,然后經過多次的的修改終于設計出比較滿意的作品。經過本次課程設計,對本課題有了一定的了解。可是,在對該課題有一定的了解的前提下,也發現了很多問題。認識到理論