高频实验指导书2013版

高频电子线路系统实验指导书

1、二极管包络检波的工作原理

当输入信号较大(大于0.5伏)时，利用二极管单向导电特性对振幅调制信号的解调，称为大信号检波。

大信号检波原理电路如图11-2（a）所示。检波的物理过程如下：在高频信号电压的正半周时，二极管正向导通并对电容器C充电，由于二极管的正向导通电阻很小，所以充电电流iD很大，使电容器上的电压VC很快就接近高频电压的峰值。充电电流的方向如图11-2（a）图中所示。

idViVcDVi充电C放电RVCt(a)t1t2t3(b)图12-2

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。这时二极管导通与否，由电容器C上的电压VC和输入信号电压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，管子截止，电容器就会通过负载电阻R放电。由于放电时间常数RC远大于调频电压的周期，故放电很慢。当电容器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，使二极管又导通。如图11-2（b）中的tl至t2的时间为二极管导通的时间，在此时间内又对电容器充电，电容器的电压又迅速接近第二个高频电压的最大值。在图11-2（b）中的t2至t3时间为二极管截止的时间，在此时间内电容器又通过负载电阻R放电。这样不断地循环反复，就得到图11-2（b）中电压vc的波形。因此只要充电很快，即充电时间常数Rd·C很小(Rd为二极管导通时的内阻)：而放电时间常数足够慢，即放电时问常数R·C很大，满足Rd·C<

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由于正向导电时间很短，放电时间常数又远大于高频电压周期(放电时vc的基本不变)，所以输出电压vc的起伏是很小的，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。

本实验电路如图11-3所示，主要由二极管D及RC低通滤波器组成，利用二极管的单向导电特性和检波负载RC的充放电过程实现检波，所以RC时间常数的选择很重要。RC时间常数过大，则会产生对角切割失真又称惰性失真。RC常数太小，高频分量会滤不干净。综合考虑要求满足下式：

RC?max??21?mama

其中：m为调幅系数，?max为调制信号最高角频率。

当检波器的直流负载电阻R与交流音频负载电阻RΩ不相等，而且调幅度ma又相当大时会产生负峰切割失真（又称底边切割失真），为了保证不产生负峰切割失真应满足ma?R?。 R第 18 页 共 39 页

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图11-3 峰值包络检波（465KHz）

2、同步检波 （1）同步检波原理

同步检波器用于对载波被抑止的双边带或单边带信号进行解调。它的特点是必须外加一个频率和相位都与被抑止的载波相同的电压。同步检波器的名称由此而来。

外加载波信号电压加入同步检波器可以有两种方式：

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?1相乘器?2低通滤波器???1??0本地载波（a）?2包络检波器??（b）

图11-4 同步检波器方框图

一种是将它与接收信号在检波器中相乘，经低通滤波器后检出原调制信号，如图11-4(a)所示；另一种是将它与接收信号相加，经包络检波器后取出原调制信号，如图11-4(b)所示。

本实验选用乘积型检波器。设输入的已调波为载波分量被抑止的双边带信号υ1，即

v1?V1cos?tcos?1t

本地载波电压

v0?V0cos(?0t??)

本地载波的角频率ω0准确的等于输入信号载波的角频率ω1，即ω1=ω0,但二者的相位可能不同；这里φ表示它们的相位差。 这时相乘输出（假定相乘器传输系数为1）

v2?V1V0(cos?tcos?1t)cos(?2t??)11?V1V0cos?cos?t?V1V0cos[(2?1??)t??] 241?V1V0cos[(2?1??)t??4低通滤波器滤除2ω1附近的频率分量后，就得到频率为Ω的低频信号

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