調(diào)制電路與解調(diào)電路詳細(xì)解析教學(xué)

　　一、調(diào)幅電路

　　調(diào)幅電路是把調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)同時(shí)加在一個(gè)非線(xiàn)性元件上（例如晶體二極管或三極管）經(jīng)非線(xiàn)性變換成新的頻率分量，再利用諧振回路選出所需的頻率成分。

　　調(diào)幅電路分為二極管調(diào)幅電路和晶體管基極調(diào)幅、發(fā)射極調(diào)幅及集電極調(diào)幅電路等。

　　通常，多采用三極管調(diào)幅電路，被調(diào)放大器如果使用小功率小信號(hào)調(diào)諧放大器，稱(chēng)為低電平調(diào)幅;反之，如果使用大功率大信號(hào)調(diào)諧放大器，稱(chēng)為高電平調(diào)幅。

　　在實(shí)際中，多采用高電平調(diào)幅，對(duì)它的要求是：（1）要求調(diào)制特性（調(diào)制電壓與輸出幅度的關(guān)系特性）的線(xiàn)性良好;（2）集電極效率高;（3）要求低放級(jí)電路簡(jiǎn)單。

　　1、基極調(diào)幅電路

　　圖1是晶體管基極調(diào)幅電路，載波信號(hào)經(jīng)過(guò)高頻變壓器T1加到BG的基極上，低頻調(diào)制信號(hào)通過(guò)一個(gè)電感線(xiàn)圈L與高頻載波串聯(lián)，C2為高頻旁路電容器，C1為低頻旁路電容器，R1與R2為偏置的分壓器，由于晶體管的ic=f（ube）關(guān)系曲線(xiàn)的非線(xiàn)性作用，集電極電流ic含有各種諧波分量，通過(guò)集電極調(diào)諧回路把其中調(diào)幅波選取出來(lái)，基極調(diào)幅電路的優(yōu)點(diǎn)是要求低頻調(diào)制信號(hào)功率小，因而低頻放大器比較簡(jiǎn)單。其缺點(diǎn)是工作于欠壓狀態(tài)，集電極效率較低，不能充分利用直流電源的能量。

　　2、發(fā)射極調(diào)幅電路

　　圖2是發(fā)射極調(diào)幅電路，其原理與基極調(diào)幅類(lèi)似，因?yàn)榧拥交鶚O和發(fā)射極之間的電壓為1伏左右，而集電極電源電壓有十幾伏至幾十伏，調(diào)制電壓對(duì)集電極電路的影響可忽略不計(jì)，因此射極調(diào)幅與基極調(diào)幅的工作原理和特性相似。

　　3、集電極調(diào)幅電路

　　圖3是集電極調(diào)幅電路，低頻調(diào)制信號(hào)從集電極引入，由于它工作于過(guò)壓狀態(tài)下，故效率較高但調(diào)制特性的非線(xiàn)性失真較嚴(yán)重，為了改善調(diào)制特性，可在電路中引入非線(xiàn)性補(bǔ)嘗措施，使輸入端激勵(lì)電壓隨集電極電源電壓而變化，例如當(dāng)集電極電源電壓降低時(shí)，激勵(lì)電壓幅度隨之減小，不會(huì)進(jìn)入強(qiáng)壓狀態(tài);反之，當(dāng)集電極電源電壓提高時(shí)，它又隨之增加，不會(huì)進(jìn)入欠壓區(qū)，因此，調(diào)幅器始終工作在弱過(guò)壓或臨界狀態(tài)，既可以改善調(diào)制特性，又可以有較高的效率，實(shí)現(xiàn)這一措施的電路稱(chēng)為雙重集電極調(diào)幅電路。

　　采用圖4的集電極、發(fā)射極雙重調(diào)幅電路也可以改善調(diào)制特性。注意變壓器的同名端，在調(diào)制信號(hào)正半波時(shí)，雖然集電極電源電壓提高，但同時(shí)基極偏壓也隨之變正，這就防止了進(jìn)入欠壓工作狀態(tài);在調(diào)制信號(hào)負(fù)半波時(shí)，雖然集電極電壓降低，但基極度偏壓也隨之變負(fù)，不致進(jìn)入強(qiáng)過(guò)壓區(qū)，從而保持在臨界、弱過(guò)壓狀態(tài)下工作。

　　圖一、基極調(diào)幅電路

　　圖二、發(fā)射極調(diào)幅電路

　　圖三、集電極調(diào)幅電路

　　圖四、雙重調(diào)幅電路

　　二、幅度檢波電路

　　從調(diào)幅波中取出調(diào)制信號(hào)的過(guò)程，稱(chēng)為幅度檢波，常用的檢波電路有三種：小信號(hào)平方律檢波，大信號(hào)包絡(luò)全波和乘積檢波，對(duì)檢波器的要求有以下三點(diǎn)：

　?。?）檢波效率（電壓傳輸系數(shù)）

　　若檢波器輸入等幅高頻電壓峰值為Uc，檢波后的輸出電壓為Uo，則檢波效率K定義為：K=Uo/Uc

　　若檢波器輸入為包絡(luò)調(diào)幅波，則檢波效率寂靜義為輸出低頻電壓幅度UΩ與輸入高頻電壓包絡(luò)幅度 mUc之比：

　　K=UΩ/mUc

　　式中：m是調(diào)幅系數(shù)。K越大說(shuō)明同樣的輸入情況下可以得到較大的低頻輸出信號(hào)，即檢波效率高。

　　（2）檢波失真

　　它反映輸出低頻電壓波形和輸入已調(diào)波包括形狀的符合程度。

　?。?）輸入電阻Ri

　　由檢波器輸入端看進(jìn)去的等效電阻稱(chēng)為輸入電阻Rio，通常檢波器接于中頻放大器的輸出端，Ri看作是它的負(fù)載。因此，Ri越大對(duì)中頻放大器的影響就會(huì)越小，

　　1、小信號(hào)平方律檢波器

　　圖5（a）是小信號(hào)檢波電路。其特點(diǎn)是：（1）輸入高頻信號(hào)ui（t）的幅度為幾十毫伏量級(jí);（2）選擇適當(dāng)?shù)钠秒妷菏构ぷ鼽c(diǎn)Q處于伏安特性的彎曲段上［見(jiàn)圖5（b）］，在整個(gè)高頻信號(hào)周期內(nèi)均有電流通過(guò)二極管。經(jīng)理論分析得該檢波器的輸出電壓u2與輸入電壓Uc成正比，平方律檢波正是由此得名，其參數(shù)如下：

　　（1）檢波效率K=UΩ/mUc=Ra2Uc/（1+a1R ［考題輸出電壓反作用］

　　式中：R為檢波器負(fù)載電阻，Uc為高頻調(diào)幅波的載波幅度，a1、a2為與工作點(diǎn)電流有關(guān)的系數(shù)，在室溫情況下其值近似為：

　　a1=38Io 及 a2=0.74&TImes;10Io （Io的單位為安培）

　　若檢波器的工作點(diǎn)電流選定為Io=20微安，R=4.7千歐， Uc=50毫伏則檢波效率為：

　　K=Ra2Uc/（1+a1R）=（4.7&TImes;10&TImes;0.47&TImes;10×20×10×50×10）/（1+38×20×10×4.7×10）=0.76

　?。?）非線(xiàn)性失真，由于二次諧波與基波相距很近，不易清除干凈，故常用二次諧波失真系數(shù)y來(lái)估計(jì)失真的大小。其值為：

　　y=m/4

　　由式可見(jiàn)，調(diào)幅系數(shù)m越大則y越大，失真越嚴(yán)重，一般情況下m≈30%，則y≈7.5%

　?。?）輸入阻抗Ri，指數(shù)波頻率為ωc的交流阻抗。從圖5（a）中可見(jiàn)，對(duì)ωc而言，C看作短路，所以Ri等于二極管的交流電阻rd，在室溫情況下其值為：

　　Ri=rd=26×10/Io

　　若Io=20微安，則Ri=（26×10）/20×10 =1.3千歐

　　小信號(hào)檢波的缺點(diǎn)是：輸入阻抗低，非線(xiàn)性失真嚴(yán)重，

　　2、大信叼峰值包絡(luò)檢波

　　如圖6（a）是大信號(hào)檢波電路，由于輸出電壓交流部分與調(diào)制信號(hào)最大值成正比，故又稱(chēng)為直線(xiàn)性檢波，其特點(diǎn)是：（1）輸入電壓幅度一般500毫伏以上;（2）沒(méi)有偏置電壓E，由于輸出電壓的反作用，實(shí)際上工作點(diǎn)處于u《0的區(qū)段［見(jiàn)圖6（b）］。因此，大信號(hào)檢波二極管，在載波一周期內(nèi)，只有一段時(shí)間尋通，而另一段時(shí)間截止。大信號(hào)峰值二極管檢波器的主要參數(shù)計(jì)算如下：

　　K=cosθ

　　圖5

　　圖6

　　式中：θ為半導(dǎo)通角，它取決于rd/R值，兩者關(guān)系為

　　rd/R=（tgθ-θ）/π

　　可根據(jù)rd/R值，通過(guò)表一直接查出K值

　?。?）輸入阻抗Ri

　　Ri/R=（tgθ-θ）/（θ-sinθcosθ）

　　可見(jiàn)，輸入阻抗Ri決定于θ角，即決定于rd/R值，因此，可以根據(jù)rd/R值，通過(guò)表一直接查出輸入阻抗Rio

　?。?）檢波失真

　　常有兩類(lèi)失真：一類(lèi)對(duì)角切割失真，二是底邊切割失真，

　　圖7示出對(duì)角切割失真情況，產(chǎn)生該失真的原因是濾波時(shí)間常數(shù)RC選得過(guò)大，以致濾波電容的放電速率跟不上包絡(luò)變化速率所造成的，要防止對(duì)角切割失真現(xiàn)象，時(shí)間常數(shù)RC應(yīng)滿(mǎn)足下式關(guān)系：RC《（/m）×（TΩ/2π）式中：m為調(diào)幅系數(shù)，TΩ=2π/Ω，若m=0.3時(shí)，則得RC《0.5TΩ

圖 7

　　另一種切割失真是由于檢波器的低頻交流負(fù)載與直流負(fù)載電阻不同而引起的，通常檢波被輸出的低頻電壓經(jīng)耦合電路［圖7（a）中的R1C1］再送至低頻放大器中去由于C1數(shù)值很大，（約為10微法）它的兩端降有直流電壓為載波幅度的平均值Uco若R1m式中：R為直流電阻，交流電阻R-=R//R1。不失真條件可寫(xiě)為m圖8（b）是電視接收機(jī)的濾波電路，由于調(diào)制信號(hào)為高達(dá)6兆赫的圖象信號(hào)，為防止對(duì)角切割失真，電容C1只選10皮法，但只靠它濾除載波還不夠，還要接入LC2濾波器，二極管串接小電阻200歐使信號(hào)增大，補(bǔ)償二極管內(nèi)阻的減小，從而使傳輸系數(shù)相對(duì)穩(wěn)事實(shí)上，檢波線(xiàn)性也得到改善。

　　圖8 收音機(jī)和電視機(jī)的檢波電路