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          檢波器

          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。檢波器分為包絡檢波器和同步檢波器。前者的輸出信號與輸入信號包絡成對應關系,主要用于標準調幅信號的解調。后者實際上是一個模擬相乘器,為了得到解調作用,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幅信號的解調或殘留邊帶調幅信號的解調。

          從已調信號中檢出調制信號的過程稱為解調或檢波。用以完成這個任務的電路稱為檢波器。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,集成射頻檢波器現已得到了廣泛的應用,而且每當要求更高的靈敏度和穩定性時, 集成射頻檢波器有代替傳統的二極管檢波器的趨向。從調幅波中恢復 調制信號的電路,也可稱為幅度解調器。與調制器一樣,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。 

           

                       預計                   檢路                              檢形                        同

          包絡檢波器  

          圖1是典型的包絡檢波電路。由中頻或高頻放大器來的標準調幅信號ua(t)加在L1C1回路兩端。經檢波后在負載RLC上產生隨ua(t)的包絡而變化的電壓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。

          包絡檢波器的工作原理可用圖2的波形來說明。在t1<t<t2時間內,輸入信號瞬時值ua(t)大于輸出電壓u(t),二極管導通,電容C通過二極管正向電阻ri充電,u(t)增大;在t2<t<t3時間內,ua(t)小于u(t),二極管截止,C 通過RL放電,因此u(t)下降;到t3以后,二極管又重新導電,這一過程照此重復不已。只要RLC選擇恰當,就可在負載RLC上得到與輸入信號包絡成

          對應關系的輸出電壓u(t)。如果時間常數RLC太大,放電速度就會放慢,當輸入信號包絡下降時,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制的再路單邊帶調幅信號,即us(t)=Umcos(ωctΩmt),其中ωc為載波信號角頻率,Ωm為調制信號角頻率;另一輸入是本機產生的相干信號,即uc(t)=Uccos ωct,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) 式中K為一比例常數。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,即得到與調制波成對應關系的輸出。uc(t) 通常可用本地振蕩器或鎖相環產生。同步檢波器的抗干擾性能比包絡檢波器優越,但是它的電路比較復雜。隨著電子技術的進步,這種解調方法的應用日益廣泛。                                                                    

           

           

             

          射頻檢波器的相關參數

          1. 工作頻率:

          射頻信號頻率也許是選擇檢波器時先要考慮的參數. 檢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提供恒定的響應。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的范圍內有相同的靈敏度。為滿足這一要求,兩個內部的參數至關重要:靈敏度(或增益)變化與頻率之比,以及輸入阻抗匹配。NCS5002是一個頻率響應優化的完美實例(圖1)。輸入匹配元件已經集成在器件中,以保證極低的VSWR。該器件基于寬帶結構設計,可在從100MHz和以下到3GHz的范圍內工作。這兩個特性保證了頻率范圍內的變化極小,而且由于其不要求額外的校準,因此簡化了設計。

                                                         

                          雙器                                                                                       沼

          2. 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分辨率緊密聯系在一起。如果檢波器連接到一個具有1mV分辨率的ADC,設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這一點。當可能有大的信號變化時,輸入信號必須同樣具有適當的精確度,這就要求有良好的動態范圍。出于這一原因,檢波器被分為兩大類:線性和非線性檢波器。對于幅度調制的解調或者當設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非常高的線性(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,其特性具有可重復性,不需要校準。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。缺點是很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。對于非常小的輸入電平,增益非常大。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,只需要比較小的校準。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檢波器到單片線性檢波器應有盡有,考慮到了動態范圍和復雜度。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。
                                                           

                            井

           

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