檢波器

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檢波器，是檢出波動信號中某種有用信息的裝置。用于識別波、振蕩或信號存在或變化的器件。檢波器通常用來提取所攜帶的信息。檢波器分為包絡(luò)檢波器和同步檢波器。前者的輸出信號與輸入信號包絡(luò)成對應(yīng)關(guān)系，主要用于標準調(diào)幅信號的解調(diào)。后者實際上是一個模擬相乘器，為了得到解調(diào)作用，需要另外加入一個與輸入信號的載波完全一致的振蕩信號（相干信號）。同步檢波器主要用于單邊帶調(diào)幅信號的解調(diào)或殘留邊帶調(diào)幅信號的解調(diào)。

基本介紹

檢波器原理電路

從已調(diào)信號中檢出調(diào)制信號的過程稱為解調(diào)或檢波。用以完成這個任務(wù)的電路稱為檢波器。最簡單的檢波器僅需要一個二極管就可以完成，這種二極管就被稱做檢波二極管。

目前，集成射頻檢波器現(xiàn)已得到了廣泛的應(yīng)用，而且每當要求更高的靈敏度和穩(wěn)定性時，集成射頻檢波器有代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二極管檢波器的趨向。

預(yù)零交叉檢波器的設(shè)計

從調(diào)幅波中恢復(fù)調(diào)制信號的電路，也可稱為幅度解調(diào)器。與調(diào)制器一樣，檢波器必須使用非線性元件，因而通常含有二極管或非線性放大器。

類型

包絡(luò)檢波器

圖1是典型的包絡(luò)檢波電路。由中頻或高頻放大器來的標準

檢波器的電壓輸入輸出波形

調(diào)幅信號ua(t）加在L1C1回路兩端。經(jīng)檢波后在負載RLC上產(chǎn)生隨ua(t）的包絡(luò)而變化的電壓u(t），其波形如圖2所示。這種檢波器的輸出u(t）與輸入信號ua(t）的峰值成正比，所以又稱峰值檢波器。

包絡(luò)檢波器的工作原理可用圖2的波形來說明。在t1

同步檢波器波形

對應(yīng)關(guān)系的輸出電壓u(t）。如果時間常數(shù)RLC太大，放電速度就會放慢，當輸入信號包絡(luò)下降時，u(t）可能始終大于ua(t），造成所謂對角切割失真（圖2）。此外，檢波器的輸出通常通過電容、電阻耦合電路加到下一級放大器，如圖1中虛線所示。如果Rg太小，則檢波后的輸出電壓u(t）的底部即被切掉，產(chǎn)生所謂的底部切割失真。

同步檢波器

圖3為同步檢波器的框圖。模擬相乘器的一個輸入為一單頻調(diào)制的

再生式檢波器電路

單邊帶調(diào)幅信號，即us(t)=Umcos(ωct+Ωmt），其中ωc為載波信號角頻率，Ωm為調(diào)制信號角頻率；另一輸入是本機產(chǎn)生的相干信號，即uc(t)=Uccosωct，則乘法器的輸出電壓u0(t）與uS(t）和uc(t）的乘積成正比，即

u0(t)=Kus*(t)uc(t)

雙通道對數(shù)檢波器

式中K為一比例常數(shù)。u0(t）中包括兩項，一項為高頻項（2ωc+Ωm），另一項為低頻項（Ωm）。通過低通濾波器后將高頻項濾除，即得到與調(diào)制波成對應(yīng)關(guān)系的輸出。uc(t) 通?？捎帽镜卣袷幤骰蜴i相環(huán)產(chǎn)生。同步檢波器的抗干擾性能比包絡(luò)檢波器優(yōu)越，但是它的電路比較復(fù)雜。隨著電子技術(shù)的進步，這種解調(diào)方法的應(yīng)用日益廣泛。

相關(guān)參數(shù)

工作頻率

射頻信號頻率也許是選擇檢波器時最先考慮的參數(shù)。檢

沼澤檢波器串線

波器的速度必須快到足以提取信號的幅度。它也必須能在相當大的頻率范圍內(nèi)提供恒定的響應(yīng)。比如，用于測量GSM移動電話傳輸功率的檢波器必須在880MHz 到915MHz的范圍內(nèi)有相同的靈敏度。為滿足這一要求，兩個內(nèi)部的參數(shù)至關(guān)重要：靈敏度（或增益）變化與頻率之比，以及輸入阻抗匹配。NCS5002是一個頻率響應(yīng)優(yōu)化的完美實例（圖1）。輸入匹配元件已經(jīng)集成在器件中，以保證極低的VSWR。該器件基于寬帶結(jié)構(gòu)設(shè)計，可在從100MHz和以下到最高 3GHz的范圍內(nèi)工作。這兩個特性保證了頻率范圍內(nèi)的變化極小，而且由于其不要求額外的校準，因此簡化了設(shè)計。

靈敏度和線性

靈敏度是指在非常低的輸入信號加到輸入時，檢波器返回有用

井中檢波器串線

信息的能力。所以靈敏度的定義與用于處理信號的ADC/DAC分辨率緊密聯(lián)系在一起。如果檢波器連接到一個具有1mV分辨率的ADC，設(shè)計師將檢查其想要檢測的信號電平在檢波器輸出端是否大于1mV。靈敏度越高，檢波器越好，但僅僅通過提高增益并不能實現(xiàn)這一點。當可能有大的信號變化時，最大的輸入信號必須同樣具有適當?shù)木_度，這就要求有良好的動態(tài)范圍。出于這一原因，檢波器被分為兩大類：線性和非線性檢波器。對于幅度調(diào)制的解調(diào)或者當設(shè)計師無法校準檢波曲線時，要求好的線性。NCS5000描述了這類器件。補償肖特基二極管檢波器提供極高的線性（圖2）。由于這是一個單位增益器件，可以直接讀出檢測的電壓，其特性具有可重復(fù)性，不需要

雙通道對數(shù)檢波器

校準。當要求大檢測范圍或高靈敏度時，不能再使用單位增益器件。檢測的信號必須放大。缺點是最大的輸入信號也放大了，這可能造成檢波器飽和。最佳解決方案是非線性放大。對于最小的輸入電平，增益最大。檢測的信號接近飽和電壓時增益變小。因為器件不是線性的，只需要最小的校準。市場上有很多非線性檢波器，從用昂貴射頻工藝制造的真正對數(shù)檢波器到單片線性檢波器應(yīng)有盡有，考慮到了動態(tài)范圍和復(fù)雜度。NCS5002是單片線性檢波器的一個例子。非線性檢波器可以在 -30dBm 到+20dBm之間工作，而且因為特性曲線分為兩個線性部分，因此校準也比較簡單。

檢波器也可以從高頻信號中選出音頻信號。

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