包络检波电路中负峰切割失真的解决方法

朱里

摘 要：检波，又称解调，用以完成解调任务的电路就称检波器。检波器广泛应用于无线电接收，空间电磁干扰，地震勘测和工程测量等各个领域，随着科学技术的发展，它的作用越来越重要。

关键词：解调；包络检波；负峰切割失真

1 概述

本文首先简述了检波的概念，接着详细说明了包络检波中负峰切割失真，最后针对负峰切割失真设计了不同的几种电路，通过实验，对比，确定出性能较好的检波电路

检波过程是一个解调过程，它与调制过程正相反，检波方法可分为两大类：包络检波和同步检波。

产生的失真主要有：惰性失真；负峰切割失真，非线性失真，频率失真，本文将主要针对负峰切割失真进行分析和介绍

2 负峰切割失真（底边切割失真）

负峰切割失真也称底边切割失真，这种失真是由于检波器得直流负载电阻R与交流（音频）负载电阻不相等，而且调幅度ma 又相当大时引起的。

如上图（a）所示，检波器电路通过耦合电容Cc与输入电阻为RL的低频放大器相连接。CC的容量较大，对音频来说，可以认为是短路。因此交流负载电阻RΩ等于直流负载电阻R与RL的并联值，即

由于交，直流负载电阻不同，有可能产生失真。这种失真通常使检波器音频输出电压的负峰被切割，因此称为负峰切割失真。

造成交直流负载电阻不同的原因是隔直流电容Cc的存在。在稳定状态下，Cc上有一个直流电压Vc，其大小近似等于输入高频电压的振幅Vim，即Vc≈Vim。由于Cc容量较大（几微法），在音频一周期内，其上电压Vc基本不变，因此可把它看作一个直流电源，他在电阻R和RL上产生分压。电阻R上所分得电压为

VR= VC*R/R+RL

≈Vim*R/R+RL

此电压对二极管而言是负的。

输入调幅波的调制系数ma较小时，这个电压的存在不致影响二极管的工作。当调制系数ma较大时，输入调幅波低频包络的负半周可能低于VR，在这期间二极管将截止。直至输入调幅波包络负半周变到大于VR时，二极管才能恢复正常工作，因此，产生了图1（b）所示的波形，它将输出低频电压负峰切割。

显然RL愈小，则VR分压值愈大，这种失真愈易产生。要防止这种失真，必须满足

上式就是不产生负峰切割失真的条件。因此，应该对RΩ和R的差别提出要求。

当ma=0.8-0.9时，RΩ和R的差别不应超过10%和20%，R愈大，这个条件愈难满足。因此直流负载电阻R的选择还受负峰切割失真的限制。通常R取5-10kΩ。例：

m=0.3，R=4.7kΩ时，要求：RL≥2kΩ；

m=0.8，R=4.7kΩ时，要求：RL≥4.7kΩ；

即：m较大时，要求负载阻抗RL较大（负载较轻）。

3 解决方案

1、分负载包络检波电路

如图2所示为分负载包络检波电路。RL检波器后低频放大器输入电阻，其值一般为2-5kΩ，由上面介绍可知，RL愈小，VR分压愈大，越容易产生失真，所以为了有更好的检波效果，这里我选择5kΩ。

R =R1+R2

RΩ=R1+（R2RL）/（R2+RL）= R1+R交

为了满足条件RΩ/R〉ma，R=R1+R2不能选得太大，一般选R=5-10KΩ。经试验，当R=5k时，mmax=0.5，当R=10k时，mmax=0.33，因此这里选R2=5kΩ。

C1=C2=0.01μf，Cc=5μf。二极管选用接触型二极管2AP9，导通时电阻约为100Ω。经实验，逐渐改变R1的阻值，得出如下结果：

从上表可以看出，R1逐渐增大，mmax也随着增大，波形越不容易产生负峰切割失真。但随着R1的增大，检波波形幅度逐渐减小，原因是R1分压过多。根据分负载条件，R1≈（1/5—1/10）R2，即为1k时最佳。

2、射随包络检波电路的设计

射随包络检波电路的图形如3所示，图中C=0.01μf，Cc=5μf，二极管选用接触性二极管2AP9，导通时电阻约为100Ω，R=RL=5k，Rb=15kΩ，Re=5kΩ；晶体管的UBEQ=0.7v，rbb?=100Ω，β=50。

根據3.2.1的输入电阻和输出电阻的计算公式，得Ri=271kΩ，R0=320Ω，经实验，mmax=0.97，接近于一，效果明显比分负载包络检波电路要好得多。

3、运放包络检波电路的设计

如图4所示为运放包络检波电路的设计，图中电压跟随器采用AD9620的芯片，电压增益为0.994，输入电阻为0.8MΩ，输出电阻为40Ω，带宽为600MHZ，转换速率2000V/μs，其他各个元器件得值与图1中元器件的值相同，经实验，检波波形mmax=0.99。

4 总结

通过实验，分析，对比，最终确定出运放包络检波电路的效果最好，在不失真情况下调制度最大。

在文章的第一节我就介绍过，检波器按照工作特点不同，可分为包络检波器和同步检波器。同步检波器主要用于单边带调幅信号的解调和残留边带调幅信号的解调。本次研究并未涉及同步检波电路，虽然包络检波电路在电子领域中有着重要的地位，但同步检波电路的抗干扰性能要比包络检波电路优越，但它的电路比较复杂。随着电子技术的进步，这种解调技术应用日益广泛。而且目前集成射频检波器现已得到了广泛的应用，每当要求更高的灵敏度和稳定性时，集成射频技术就有取代传统二极管检波器的趋向。所以在以后的学习工作中，要对这些检波器加以关注和了解。

参考文献

[1]谢家奎.电子线路（非线性部分）.第四版。北京：高等教育出版社。2000.170-250

[2]张文（即张肃文）.无线电原理（下册）.北京：高等教育出版社，1958