包絡檢波概要
普通條幅波AM可以用包絡檢波來得到中頻訊號
下面是包絡檢波電路:
注意:上圖電路中經推算輸入電阻約等於R/2 (左端電壓除以流經二極體的電流)
基本原理:左端輸入電壓正向作用於二極體時,電流經過電阻R流入地(一切正常)同時R兩端的電壓又給電容器充電,當反向電壓作用於二極體時,電流不能通過,此時已充滿電的電容開始放電了,放電的速度和時間常數=R*C有關,當R*C遠大於高頻頻率的倒數時(就是最短週期),就可以濾除高頻分量。
在右圖中可以看出充電速度明顯快於放電速度,每當訊號電壓將要大於電容兩端電壓的時候,電容將要充電,而每當訊號電壓將要小於電容兩端電壓的時候,電容將要放電,放電速度取決於R*C
設輸入的調幅波AM訊號為:
vi(t)=Vcm*(1+ma*cos(w1*t))*cos(w2*t)
其中,Vcm為載波幅度值,ma為條幅係數(ma<1),w1為低頻訊號角頻率,w2為高頻載波角頻率。
當輸入為小訊號時(<100mV)為保證二極體導通,應加偏置電壓Vq,此時二極體的非線性特性可以用冪級數來逼近,當輸入為大訊號時,可以用兩段折線來描述(包絡前者是光滑的後者是折線)
當輸入為大訊號時有以下兩種失真
為不產生如下惰性失真,R*C不能太大
在輸入訊號幅度下降的任何時候都應滿足電容器通過R的放電速度大於包絡下降的速度。
經推導必須滿足如下式子:
R*C<=sqrt(1-ma^2)/(w1*ma) 其中sqrt()為平方根,ma為調幅係數,w1為包絡角頻率(低頻)
當然另有 5~10/w2<=R*C 其中5~10為估計值,w2為高頻率載波角頻率
角頻率w=2*pi*f 這個不用多說,f為頻率
同時,為了去除直流影響,檢波器與下一級間採用加隔直流電容的交流耦合方式
為了不產生負峰切割失真,還必須滿足:
ma*(R=/R~)<1
其中R=為從電容往右看去的直流總電阻,R~為交流總電阻
如上圖中R=為Rl,R~為Rl//R`l
效能指標:
動態檢波效率 kd=Vav/(Vcm*ma) 表示 輸出交流幅度與輸入訊號包絡幅度之比
檢波器從訊號源吸取的功率 Pi=0.5*Vcm^2/Ri 其中Ri為輸入電阻
輸出到負載R上的功率 Po=Vav^2/R 在輸入大訊號時(峰值包絡檢波)kd約為1 所以Po=Vcm^2/R