实验十一 包络检波及同步检波实验

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、 信号源模块 1 块

2、 频率计模块 1 块

3、 4 号板 1 块

4、 双踪示波器 1 台

5、 万用表 1 块

三、实验原理

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。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。全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。

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。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。

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。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)：而放电时间常数足够慢，即放电时问常数 RC· 很大，满足 Rd·C<，就可使输出电压 c v 的幅度接近于输入电压 i v 的幅度，即传输系数接近 l。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c v的基本不变)，所以输出电压 c v 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 c v 就是原来的调制信号，达到了解调的目的。

本实验电路主要由二极管 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。

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<RΩ/R。

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同步信号。同步检波器的名称由此而来。

4、实验步骤

1、二极管包络检波

1、连线框图如图所示

用信号源和 4 号板幅度调制部分产生实验中需要的信号，然后经二极管包络检波后用示波器观测输出波形。

2、解调全载波调幅信号

（1）m<30%的调幅波检波

按调幅实验中实验内容获得峰－峰值 Vp-p=2V、 m<30%的已调波(音频调制信号频率约为

1K) 。将开关 S1 拨为 10，S2 拨为 00，将示波器接入 TP4 处，观察输出波形.

（3） 加大调制信号幅度,使 m=100%,观察记录检波输出波形.

3、观察对角切割失真

保持以上输出，将开关 S1 拨为“01”，检波负载电阻由 2.2KΩ 变为 20KΩ ，在 TP4 处用

示波器观察波形并记录,与上述波形进行比较。

4、观察底部切割失真

将开关 S2 拨为“10”， S1 仍为“01”，在 TP4 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

1、连线框图如图所示

2、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 P8，并在解调器的载波输入端 P7 加上与调幅信号相同的载波信号,分别记录解调输出波形，并与调制信号对比。

3、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，加至解调器调制信号输入端P8，观察记录解调输出波形，并与调制信号相比较。

5、实验结果

对角切割失真：

产生对角切割失真的原因：Rc放电太慢。当输入为调幅波时，过分增大RL和C值，致使二极管截止期间C通过RL的放电速度过慢，在某t1时刻跟不上输入调幅波包络的下降速度，输出平均电压就会产生失真。

底部切割失真：

产生底部切割失真的原因：直流电阻和交流电阻不匹配。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。

解调全载波信号：

m=1

m<1

m>1

解调抑制载波的双边带调幅信号：

从工作频率上限、剑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：

二极管包络检波器适合于解调含有较大载波分量的大信号的检波过程，它具有电路简单，易于实现的特点。它主要由二极管D及RC低通滤波器组成，它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。 同步检波器 对AM、DSB等调幅波均适用。检波线性好，即使在小信号状态也不会产生较大失真。

六、实验体会

通过这次试验，我进一步了解了调幅波的原理,掌握调幅波的解调方法；掌握了二极管峰值包络检波的原理；掌握了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；学会了用集成电路实现同步检波的方法。

这次实验和上一次的实验有一定的联系，因为上节课的实验原理已经弄明白了，所以这节课的实验比较轻松就做好了。不过有一些比较细致的原理问题还是不太清楚，听老师讲解了，以及老师在验收时的讲解，才把实验真正搞明白。所以，做实验时不能存在侥幸心理，要脚踏实地，即便是很小的知识点也要弄懂，不要让它成为自己的盲点。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/b3fbfaf38762caaedd33d4ec.html