学院：光电与信息工程学院 专业：电子信息工程 姓名：学号:
一、 实验目的
1 .进一步了解调幅波的原理，掌握调幅波的解调方法。 2. 掌握二极管峰值包络检波的原理。
3. 掌握包络检波器的主要质量指标，检波效率及各种波形失真 的现象，分析产生的原因并思考克服的方法。
4. 掌握用集成电路实现同步检波的方法。
二、 实验内容
1. 完成普通调幅波的解调。
2. 观察抑制载波的双边带调幅波的解调。
3. 观察普通调幅波解调中的对角切割失真，底部切割失真以及 检波器不加高频滤波时的现象。
三、实验仪器
1. 高频实验箱 1 台 2. 双踪示波器 1 台
3.频率特性测试仪（可选） 1 台 四、实验原理及实验电路说明
检波过程是一个解调过程，它与调制过程正好相反。检波器的 作用是从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。还原所得 的信号，与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称为包络检波
KB
器。
假如输入信号是高频等幅信号，则输出就是直流电压。这是检 波器的一种特殊情况，在测量仪器中应用比较多。例如某些高频伏 特计的探头，就是采用这种检波原理。
若输入信号是调幅波，则输出就是原调制信号。这种情况应用 最广泛，如各种连续波工作的调幅接收机的检波器即属此类。
从频谱来看，检波就是将调幅信号频谱由高频搬移到低频，如 图 12-1 所示（此图为单音频Q调制的情况）。检波过程也是应用非线性器
件进行频率变换，首先产生许多新频率，然后通过滤波器，滤除无 用频率分量，取出所需要的原调制信号。
常用的检波方法有包络检波和同步检波两种。有载波振幅调制 信号的包络直接反映了调制信号的变化规律，可以用二极管包络检 波的方法进行解调。而抑制载波的双边带或单边带振幅调制信号的 包络不能直接反映调制信号的变化规律，无法用包络检波进行解 调，所以采用同步检波方法。
対
图12-1检波器检波前后的频谱
1.
二极管包络检波的工作原理
当输入信号较大（大于伏）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12-2（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 电，由于二极管的正向导通电阻很小，所以充电电流
C充
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 12-2（ a）图中所示。
图
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 V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12-2 (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12-2 (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12-2 (b)中电压Vc的波形。因此只要充电很 快，即充电时间常数 R・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«RC 就可使输出电压Vc的幅度接近于输入电压
Vi的幅度，即传输系数接 近I。另外，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％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12-3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
1 m；
ma
其中：m为调幅系数，为调制信号最咼角频率。
max
当检波器的直流负载电阻 R与交流音频负载电阻甩不相等，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
R
图12-3峰值包络检波（465KH0
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：
本地载波⑻ ⑹
图12-4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12-4(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12-4(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u 1,即
v1 V1 cos tcos 1t
本地载波电压
Vo Vo cos( ot )
本地载波的角频率3 o准确的等于输入信号载波的角频率3 即 3 1=3 0,但二者的相位可能不同；这里 ©表示它们的相位 差。
1
,
这时相乘输出(假定相乘器传输系数为 1)
v2 V1V0 (cos tcos 1t)cos( 2t )
1
1
VM cos cos t 2 1
V1V0 cos[(2 1 )t 4
V1V0 cos[(2 1 )t ] 4
低通滤波器滤除23 1附近的频率分量后，就得到频率为Q的低 频信号
1
v V1V0 cos cos t
2
由上式可见，低频信号的输出幅度与 时，低频信号电压最大，随着相位差
cos©成反比。当© =0 ©加大，输出电压减弱。因
此，在理想情况下，除本地载波与输入信号载波的角频率必须相等 外，希望二者的相位也相同。此时，乘积检波称为“同步检波”
(2)实验电路说明
实验电路如图12-5 (见本实验后)所示，采用 MC1496集成电 路构成解调器，载波信号从J8经C12, W, W, U, C14加在8、10脚 之间，调幅信号 血从J11经Go加在1、4脚之间，相乘后信号由 12脚输出，经低通滤波器、同相放大器输出。 五、实验步骤
。
一、二极管包络检波
1.
解调全载波调幅信号
（1） m<30%调幅波检波
从J2处输入455KHZ峰—峰值VP-P=~1V m<30%勺已调波。将 开关S1的1拨上（2拨下），S2的2拨上（1拨下），将示波器接入 TH5处,观察输出波形.
（2）
2.
加大调制信号幅度，使m=100%观察记录检波输出波形.
观察对角切割失真
保持以上输出 , 将开关 S1 的 2 拨上（ 1 拨下） , 检波负载电阻由 Q变为51KQ ,在TH5处用示波器观察波形并记录，与上述波形进行 比较。
3.
观察底部切割失真
将开关S2的1拨上（2拨下），S1同步骤2不变，在TH5处观 察波形，记录并与正常解调波形进行比较。
二、集成电路（乘法器）构成解调器
4.
解调全载波信号
按调幅实验中实验内容获得调制度分别为 30％，100％及>100％ 的调幅波。将它们依次加至解调器调制信号输入端 J11，并在解调 器的载波输入端J8加上与调幅信号相同的载波信号，分别记录解调 输出波形，并与调制信号相比
5.
解调抑制载波的双边带调幅信号
按调幅实验中实验内容的条件获得抑制载波调幅波，加至图
12-3的调制信号输入端J11，观察记录解调输出波形，并与调制信 号相比较。
六、实验结果
1. 解调全载波调幅信号
(1) m<30的调幅波检波
M为调幅系数，电路中的RC是固定的，我们需要满足m 而当 (2) m=100的调幅波检波 m=100就明显有些偏大了，所以得到的波形图有略微的失真。 输出波形如下: 2、对角切割失真 当电路中RC选得过大，也就是C通过R的放电速度过慢时，电 容器上的端电压不能紧跟输入调幅波嗯幅度下降而及时放电， 这样，输出电压将跟不上调幅波的包络变化而产生失真。输出 波形如下： 3、底部切割失真 当检波电路输入单频调制的调幅信号时，调幅系数 m比较大, 因检波电路的直流负载电阻与交流负载电阻数值相差较大，使 得输出的低频电压U在负峰值附近被削。输出波形如下： 七、实验思考题 1.观察对角切割失真和底部切割失真现象并分析产生原因 答：对角切割失真： 本实验电路如图12-3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。 底部切割失真: 当检波器的直流负载电阻R与交流音频负载电阻R 飽不相等， 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）， 2. 从工作频率上限、检波线性以及电路复杂性三个方面比较二 极管包络检波 和同步检波。 答：有载波振幅调制信号的包络直接反映了调制信号的变化规 律，可以用二极管包络检波的方法进行解调。而抑制载波的双边带 或单边带振幅调制信号的包络不能直接反映调制信号的变化规律， 无法用包络检波进行解调，所以采用同步检波方法。 包络检波适用范围小，只适用于 AM波解调，并且会因参数选 择不当产生各种失真（底部切割失真、对角切割失真等） ，但解调 电路较简单。 同步检波适用范围广，AM波，DSB,SSB言号均可适用，并且检 波效率高，检波线性好，乘法器输出电压中，不存在载波分量 Wc, 工作稳定等优点，但解调电路相对较复杂。 综上所述，同步检波的工作频率上限比较大、检波线性好；但 是电路复杂性来看，二极管包络检波电路会比较简单。 S8B 3 c202 K23o CT2 .U2 c6 1 RO3K —44 1 2K 33 +12 9 K R23 3 R7 K 368 K ^071OONRD3 1K n Tf c5 1 £ R26 LONR CON H c4 1 4 R41K 2 1U T8 H U2otAL0 u-f TQ 一 R11K 4 U xT 2- w 3K U ■ w4 0-5 5 - R检步同 彳 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容