1、 目 录前言 .11 设计目的及原理 .21.1 设计目的和要求 .21.1 设计原理 .22 包络检波器指标参数的计算 .62.1 电压传输系数的计算 .62.2 参数的选择设置 .63 包络检波器电路的仿真 .93.1 Multisim 的简单介绍 .103.2 包络检波电路的仿真原理图及实现 .104 总结 .135 参考文献 .14高频电子线路课程设计 00前言调幅波的解调即是从调幅信号中取出调制信号的过程，通常称为检波。广义的检波通常称为解调，是调制的逆过程，即从已调波提取调制信号的过程。对调幅波来说是从它的振幅变化提取调制信号的过程；对调频波，是从它的频率变化提取调制信号的过程；对
2、调相波，是从它的相位变化提取调制信号的过程。工程实际中，有一类信号叫做调幅波信号，这是一种用低频信号控制高频信号幅度的特殊信号。为了把低频信号取出来，需要专门的电路，叫做检波电路。使用二极管可以组成最简单的调幅波检波电路。调幅波解调方法有二极管包络检波器、同步检波器。目前应用最广的是二极管包络检波器，不论哪种振幅调制信号，都可采用相乘器和低通滤波器组成的同步检波电路进行解调。但是，对普通调幅信号来说，它的载波分量被抑制掉，可以直接利用非线性器件实现相乘作用，得到所需的解调电压，而不必另加同步信号，通常将这种振幅检波器称为包络。为了生动直观的分析检波电路，利用最新电子仿真软件 Multisim1
3、1.0 进行二极管包络检波虚拟实验。Multisim 具有组建电路快捷、波形生动直观、实验效果理想等优点。计算机虚拟仿真作为高频电子线路实验的辅助手段，是一种很好的选择，可以加深学生对一些抽象枯燥理论的理解，从而达到提高高频电子线路课程教学质量的目的。高频电子线路课程设计 111 设计目的及原理1.1 设计目的和要求通过课程设计，使学生加强对高频电子技术电路的理解，学会查寻资料方案比较，以及设计计算等环节。进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手独立开展电路实验的机会，锻炼分析解决高频电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理
4、的了解，增强学生的实践能力。要求：掌握串、并联谐振回路及耦合回路、高频小信号调谐放大器、高频功率放大器、混频器、幅度调制与解调、角度调制与解调的基本原理，实际电路设计及仿真。设计要求及主要指标：用检波二极管设计一 AM 信号包络检波器，并且能够实现以下指标。 输入 AM 信号：载波频率 200kHz 正弦波。 调制信号：1KHz 正弦波，幅度为 2V，调制度为 40%。 输出信号：无明显失真，幅度大于 6V。1.2 设计原理调幅调制和解调在理论上包括了信号处理，模拟电子，高频电子和通信原理等知识，涉及比较广泛。包括了各种不同信息传输的最基本的原理，是大多数设备发射与接收的基本部分。因为本次课题
5、要求调制信号幅度大于 1V，而输出信号大于 5，所以本课题设计需要运用放大电路。本次实验采用二极管包络检波以及运算放大电路。在确定电路后。利用 EAD 软件 Multisim 进行仿真来验证假设结果。总设计框图如 1-1： 图 1-1 总设计框图输入信号 非线性器件 二极管包络检波器 运放电路 输出信号高频电子线路课程设计 22二极管包络检波器的工作原理：检波原理电路图如图 1-2图 1-2 检波原理电路图检波的物理过程如下：在高频信号电压的正半周期，二极管正向导通并对电容 C 充电，由于二极管正向导通电阻很小，所以充电电流 I 很大，是电容的电压 Vc 很快就接近高频电压峰值，充电电流方向如
6、下图 1-3 所示：图 1-3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。这时高频电子线路课程设计 33二极管是否导通，由电容 C 上的电压 Vc 和输入电压 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，处于截止状态。电容就会通过负载电阻 R 放电。由于放电时间常数 RC 远大于调频电压周期，故放电很慢。当电容上的电压下降不多时，调频信号第二个正半周期的电压又超过二极管上的负压，使二极管导通。如图 1-3 中 t1 到 t2 的时间为二极管导通（如图 1-4）的时间，在此时间内又对电容充电，电容的电压又迅速接近第二个高频的最大量。如图 1-3 中
7、t2 至 t3 时间为二极管截止（如图 1-5）的时间，在此时间内电容又通过负载 R 放电。这样不断地反复循环。所以，只要充电很快，即充电时间常数 RdC 很小（Rd 为二极管导通时的内阻）而放电时间很慢即放电时间常数 RC 很大，就能使传输系数接近 1。另外，由于正向导电时间很短，放电时间常数又远大于高频周期，所以输出电压 Vc 的起伏很小，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，达到解调得目的。图 1-4 二极管导通 图 1-5 二极管截止高频电子线路课程设计 44图 1-6根据上述二极管包络检波的工作原理可设计出符
8、合本次课程设计“包络检波器的设计与实现”的检波器，其原理电路图如图 1-7 所示。图 1-7 包络检波器电路图高频电子线路课程设计 552 包络检波器指标参数的计算2.1 电压传输系数的计算等幅载频：K d= cosVAM 波 ：K d= ms仅于 RD2R 有关，与包络无关。Kd 为常数， 理想：RRD，0，Kd=1理想：RRD，0，Kd=1 2.2 参数的选择设置vs 较小时，工作于非线性区；R 较小时，RD 的非线性作用 。解决：R 足够大时，RD 的非线性作用 ，R 的直流电压负反馈作用。但R(RC)过大时，将产生：高频电子线路课程设计 66(a)惰性失真( 放跟不上 vs 的变化)；
9、(b)负峰切割失真(交流负载变化引起) 。(a)惰性失真(如图)图 2-1由图可见，不产生惰性失真的条件：vs 包络在 A 点的下降速率C 的放电速率。即： =RC2max1+(b)负峰切割失真 (交流负载的影响及 m 的选择)图 2-2Cc 为耦合电容( 很大)直流负载为：R高频电子线路课程设计 77交流负载为：R 交=(RRL)/(R+RL)Cc 很大，在一个周期内，Vc( 不变)Vs(Kd1 时)VR=VAB=VcR/(R+RL)由图：临界不失真条件：Vsmin=Vc-mVsVs-mVs=Vs(1-m)m 较大时，若 VRVsmin,则产生失真。则要求：=RC2max1+例：m=0.3，
10、R=4.7k 时，要求：RL2k；m=0.8，R=4.7k 时，要求：RL4.7k；即：m 较大时，要求负载阻抗 RL 较大(负载较轻)。负峰切割失真的改进：图 2-3 检波器的改进电路R 直=R1+R2R 交=R1+(R 2RL)/(R2+RL)=R1+R 交即：R1 足够大时，R 交 的影响减小，不易负峰切割失真。但 R1 过大时，V的幅度下降，一般取 R1/R2=0.10.2(2)检波电路 Ri 大，即检波电路的 RL 大。(3)晶体管和集成电路包络检波，为直接耦合方式，不存在 Cc。高频电子线路课程设计 883 包络检波器电路的仿真3.1Multisim 的简单介绍Multisim 是 Interctive Image Technologies 公司推出的一个专门用于电子电路仿真和设计的软件，目前在电路分析、仿真与设计等应用中较为广泛。该软件以图形界面为主，采用菜单栏、工具栏和热键相结合的方式，具有一般应用软件的界面风格，用户可以根据自己的习惯和熟练程度自如使用。尤其是多种可放置到设计电路中的虚拟仪表，使电路的仿真分析操作更符合工程技术人员的工作习惯。3.2 包络检波电路的仿真原理图及实现如下图所示为 Multisim 的仿真原理图
