包絡檢波電路中負峰切割失真的解決方法

朱里

摘 要：檢波，又稱解調，用以完成解調任務的電路就稱檢波器。檢波器廣泛應用于無線電接收，空間電磁干擾，地震勘測和工程測量等各個領域，隨著科學技術的發(fā)展，它的作用越來越重要。

關鍵詞：解調；包絡檢波；負峰切割失真

1 概述

本文首先簡述了檢波的概念，接著詳細說明了包絡檢波中負峰切割失真，最后針對負峰切割失真設計了不同的幾種電路，通過實驗，對比，確定出性能較好的檢波電路

檢波過程是一個解調過程，它與調制過程正相反，檢波方法可分為兩大類：包絡檢波和同步檢波。

產(chǎn)生的失真主要有：惰性失真；負峰切割失真，非線性失真，頻率失真，本文將主要針對負峰切割失真進行分析和介紹

2 負峰切割失真（底邊切割失真）

負峰切割失真也稱底邊切割失真，這種失真是由于檢波器得直流負載電阻R與交流（音頻）負載電阻不相等，而且調幅度ma 又相當大時引起的。

如上圖（a）所示，檢波器電路通過耦合電容Cc與輸入電阻為RL的低頻放大器相連接。CC的容量較大，對音頻來說，可以認為是短路。因此交流負載電阻RΩ等于直流負載電阻R與RL的并聯(lián)值，即

由于交，直流負載電阻不同，有可能產(chǎn)生失真。這種失真通常使檢波器音頻輸出電壓的負峰被切割，因此稱為負峰切割失真。

造成交直流負載電阻不同的原因是隔直流電容Cc的存在。在穩(wěn)定狀態(tài)下，Cc上有一個直流電壓Vc，其大小近似等于輸入高頻電壓的振幅Vim，即Vc≈Vim。由于Cc容量較大（幾微法），在音頻一周期內(nèi)，其上電壓Vc基本不變，因此可把它看作一個直流電源，他在電阻R和RL上產(chǎn)生分壓。電阻R上所分得電壓為

VR= VC*R/R+RL

≈Vim*R/R+RL

此電壓對二極管而言是負的。

輸入調幅波的調制系數(shù)ma較小時，這個電壓的存在不致影響二極管的工作。當調制系數(shù)ma較大時，輸入調幅波低頻包絡的負半周可能低于VR，在這期間二極管將截止。直至輸入調幅波包絡負半周變到大于VR時，二極管才能恢復正常工作，因此，產(chǎn)生了圖1（b）所示的波形，它將輸出低頻電壓負峰切割。

顯然RL愈小，則VR分壓值愈大，這種失真愈易產(chǎn)生。要防止這種失真，必須滿足

上式就是不產(chǎn)生負峰切割失真的條件。因此，應該對RΩ和R的差別提出要求。

當ma=0.8-0.9時，RΩ和R的差別不應超過10%和20%，R愈大，這個條件愈難滿足。因此直流負載電阻R的選擇還受負峰切割失真的限制。通常R取5-10kΩ。例：

m=0.3，R=4.7kΩ時，要求：RL≥2kΩ；

m=0.8，R=4.7kΩ時，要求：RL≥4.7kΩ；

即：m較大時，要求負載阻抗RL較大（負載較輕）。

3 解決方案

1、分負載包絡檢波電路

如圖2所示為分負載包絡檢波電路。RL檢波器后低頻放大器輸入電阻，其值一般為2-5kΩ，由上面介紹可知，RL愈小，VR分壓愈大，越容易產(chǎn)生失真，所以為了有更好的檢波效果，這里我選擇5kΩ。

R =R1+R2

RΩ=R1+（R2RL）/（R2+RL）= R1+R交

為了滿足條件RΩ/R〉ma，R=R1+R2不能選得太大，一般選R=5-10KΩ。經(jīng)試驗，當R=5k時，mmax=0.5，當R=10k時，mmax=0.33，因此這里選R2=5kΩ。

C1=C2=0.01μf，Cc=5μf。二極管選用接觸型二極管2AP9，導通時電阻約為100Ω。經(jīng)實驗，逐漸改變R1的阻值，得出如下結果：

從上表可以看出，R1逐漸增大，mmax也隨著增大，波形越不容易產(chǎn)生負峰切割失真。但隨著R1的增大，檢波波形幅度逐漸減小，原因是R1分壓過多。根據(jù)分負載條件，R1≈（1/5—1/10）R2，即為1k時最佳。

2、射隨包絡檢波電路的設計

射隨包絡檢波電路的圖形如3所示，圖中C=0.01μf，Cc=5μf，二極管選用接觸性二極管2AP9，導通時電阻約為100Ω，R=RL=5k，Rb=15kΩ，Re=5kΩ；晶體管的UBEQ=0.7v，rbb?=100Ω，β=50。

根據(jù)3.2.1的輸入電阻和輸出電阻的計算公式，得Ri=271kΩ，R0=320Ω，經(jīng)實驗，mmax=0.97，接近于一，效果明顯比分負載包絡檢波電路要好得多。

3、運放包絡檢波電路的設計

如圖4所示為運放包絡檢波電路的設計，圖中電壓跟隨器采用AD9620的芯片，電壓增益為0.994，輸入電阻為0.8MΩ，輸出電阻為40Ω，帶寬為600MHZ，轉換速率2000V/μs，其他各個元器件得值與圖1中元器件的值相同，經(jīng)實驗，檢波波形mmax=0.99。

4 總結

通過實驗，分析，對比，最終確定出運放包絡檢波電路的效果最好，在不失真情況下調制度最大。

在文章的第一節(jié)我就介紹過，檢波器按照工作特點不同，可分為包絡檢波器和同步檢波器。同步檢波器主要用于單邊帶調幅信號的解調和殘留邊帶調幅信號的解調。本次研究并未涉及同步檢波電路，雖然包絡檢波電路在電子領域中有著重要的地位，但同步檢波電路的抗干擾性能要比包絡檢波電路優(yōu)越，但它的電路比較復雜。隨著電子技術的進步，這種解調技術應用日益廣泛。而且目前集成射頻檢波器現(xiàn)已得到了廣泛的應用，每當要求更高的靈敏度和穩(wěn)定性時，集成射頻技術就有取代傳統(tǒng)二極管檢波器的趨向。所以在以后的學習工作中，要對這些檢波器加以關注和了解。

參考文獻

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[2]張文（即張肅文）.無線電原理（下冊）.北京：高等教育出版社，1958