專利名稱：一種脈沖調(diào)幅檢波電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種脈沖調(diào)幅波檢波電路。
背景技術(shù)：
脈沖調(diào)幅波在雷達(dá)、水聲測(cè)量、超聲波探測(cè)等領(lǐng)域有大量應(yīng)用，然而到目前為止并沒有專門的脈沖調(diào)幅波檢波電路，現(xiàn)有的脈沖調(diào)幅波檢波電路就是普通調(diào)幅波檢波電路，即同步檢波和二極管包絡(luò)檢波電路，但這兩種檢波電路都包含低通濾波器，存在惰性失真，用于解調(diào)脈沖調(diào)幅波所得到的脈沖上升沿與下降沿變化緩慢，是非矩形脈沖，而脈沖調(diào)幅波的調(diào)制信號(hào)一般都是矩形脈沖，即使調(diào)制信號(hào)是非矩形脈沖，一般也希望脈沖調(diào)幅波經(jīng)檢波電路解調(diào)為矩形脈沖，因?yàn)槊}沖調(diào)幅波所攜帶的信息就是每個(gè)脈沖調(diào)制信號(hào)的起始、結(jié)束位置及脈沖寬度，因此解調(diào)出來的信號(hào)用矩形脈沖來表示最合適。另外，矩形脈沖調(diào)幅波從調(diào)制形成到輸出，再經(jīng)傳輸通道到接收，然后經(jīng)濾波與放大后送到檢波器時(shí)，已經(jīng)不是理想的矩形脈沖調(diào)幅波，其包絡(luò)的上升、下降沿不再陡峭，因此，用同步檢波或包絡(luò)檢波電路來解調(diào)這種矩形脈沖調(diào)幅波并不能得到矩形脈沖。
盡管利用比較器能將非矩形脈沖變換為矩形脈沖，但所得矩形脈沖上升、下降沿的位置隨比較器參考電壓改變，而與產(chǎn)生相應(yīng)脈沖調(diào)幅波的調(diào)制脈沖上升、下降沿沒有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系，可見利用比較器也難以獲得與相應(yīng)調(diào)制信號(hào)精確對(duì)應(yīng)的矩形脈沖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有脈沖調(diào)幅波檢波電路的不足，提供一種比現(xiàn)有檢波方法更精確地解調(diào)出矩形脈沖信號(hào)的脈沖調(diào)幅波檢波電路。
為了簡(jiǎn)明，本發(fā)明稱脈沖調(diào)幅波每個(gè)脈沖包絡(luò)中第一個(gè)周期的載波為前沿載波，每個(gè)脈沖包絡(luò)中第一個(gè)幅值開始下降的載波為后沿載波。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種脈沖調(diào)幅波檢波電路，包括第一電阻R1～第八電阻R8、第一電容C1～第四電容C4、第一比較器A1、第二比較器A2、第一三極管T1、第二三極管T2、二極管D；第一電容C1的一端為脈沖調(diào)幅波檢波電路的輸入端，另一端與第一電阻R1的一端、第二電阻R2的一端、第一三極管T1的基極、第二三極管T2的基極相連，第一電阻R1的另一端、第一三極管T1的集電極及第二三極管T2的集電極接電壓源Vcc，第二電阻R2的另一端接地，即電壓源Vcc的負(fù)極；第一電阻R1和第二電阻R2共同為第一三極管T1和第二三極管T2提供基極偏置電壓；第二電容C2的一端接地，另一端與第一三極管T1的發(fā)射極、第四電阻R4的一端、第三電容C3的一端以及第一比較器A1的同相端相連，第四電阻R4及第三電容C3的另一端與第二三極管T2的發(fā)射極、第一比較器A1的反相端以及第三電阻R3的一端相連，第三電阻R3的另一端接地；第一比較器A1的輸出端與二極管D的陰極相連，其陽極與第五電阻R5的一端、第七電阻R7的一端、第四電容C4的一端以及第二比較器A2的反相端相連，第五電阻R5的另一端接電壓源Vcc，第四電容C4及第七電阻R7的另一端接地，第二比較器A2的輸出端為檢波器的輸出端，同相端與第六電阻R6的一端及第八電阻R8的一端相連，第六電阻R6的另一端接電壓源Vcc，第八電阻R8的另一端接地。
所述第四電阻R4的阻值遠(yuǎn)小于第三電阻R3的阻值。
所述第五電阻R5～第八電阻R8的阻值滿足如下要求r7r5+r7>r8r6+r8,]]>其中r5～r8分別為第五電阻R5～第八電阻R8的阻值。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的脈沖調(diào)幅波檢波電路輸出為矩形脈沖，且矩形脈沖的前沿、后沿可分別對(duì)應(yīng)于相應(yīng)調(diào)幅波脈沖包絡(luò)中第一個(gè)周期載波正半周和包絡(luò)中第一個(gè)幅值開始下降的載波正半周，從而能比現(xiàn)有檢波方法更精確地解調(diào)出矩形脈沖信號(hào)。


圖1是本發(fā)明裝置的電路圖；圖2是本發(fā)明信號(hào)波形及相互關(guān)系示意圖；圖3是圖2中Va、Vb波形的放大圖；圖4、圖5是實(shí)施例中對(duì)應(yīng)圖1的Vi、Va、Vb、Vc、Vd、Ve、Vo的波形圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。
如圖1所示，脈沖調(diào)幅波檢波電路包括第一電阻R1～第八電阻R8、第一電容C1～第四電容C4、第一比較器A1、第二比較器A2、第一三極管T1、第二三極管T2、二極管D；Vcc為檢波電路的直流電壓源，Vi和Vo分別為檢波電路的輸入信號(hào)(即脈沖調(diào)幅波)和輸出信號(hào)(即矩形脈沖)；
第一電容C1的一端為脈沖調(diào)幅波檢波電路的輸入端，另一端與第一電阻R1的一端、第二電阻R2的一端、第一三極管T1的基極、第二三極管T2的基極相連，第一電阻R1的另一端、第一三極管T1的集電極及第二三極管T2的集電極接電壓源Vcc，第二電阻R2的另一端接地，即電壓源Vcc的負(fù)極；第一電阻R1和第二電阻R2共同為第一三極管T1和第二三極管T2提供基極偏置電壓；第二電容C2的一端接地，另一端與第一三極管T1的發(fā)射極、第四電阻R4的一端、第三電容C3的一端以及第一比較器A1的同相端相連，第四電阻R4及第三電容C3的另一端與第二三極管T2的發(fā)射極、第一比較器A1的反相端以及第三電阻R3的一端相連，第三電阻R3的另一端接地；第一比較器A1的輸出端與二極管D的陰極相連，其陽極與第五電阻R5的一端、第七電阻R7的一端、第四電容C4的一端以及第二比較器A2的反相端相連，第五電阻R5的另一端接電壓源Vcc，第四電容C4及第七電阻R7的另一端接地，第二比較器A2的輸出端為檢波器的輸出端，同相端與第六電阻R6的一端及第八電阻R8的一端相連，第六電阻R6的另一端接電壓源Vcc，第八電阻R8的另一端接地；第一電阻R1、第二電阻R2為性能相同的第一三極管T1、第二三極管T2提供基極偏置電壓，即通過改變第一電阻R1、第二電阻R2的阻值來設(shè)定基極偏置電壓，根據(jù)對(duì)輸入脈沖調(diào)幅波幅值的不同要求，此偏壓應(yīng)設(shè)定在靜態(tài)時(shí)使第一三極管T1、第二三極管T2處于相應(yīng)程度的截止?fàn)顟B(tài)。若希望能解調(diào)幅值較小的脈沖調(diào)幅波，則應(yīng)設(shè)置較高的基極偏置電壓使第一三極管T1、第二三極管T2處于較低的截止程度甚至微導(dǎo)通狀態(tài)；若希望只解調(diào)幅值較大的脈沖調(diào)幅波，則應(yīng)設(shè)置較低的偏置電壓來提高第一三極管T1、第二三極管T2的截止程度，同時(shí)也能提高檢波電路的抗干擾能力。
第一三極管T1、第二電容C2、第三電阻R3和第四電阻R4構(gòu)成峰值保持電路，該電路一方面要求第二電容C2經(jīng)第三電阻R3放電很慢，第二電容C2上電壓在一個(gè)載波周期內(nèi)的下降幅度與載波幅值相比可以忽略，另一方面要求在兩個(gè)相鄰調(diào)幅波脈沖之間的時(shí)間內(nèi)第二電容C2上電壓降至接近第一電阻R1、第二電阻R2所確定的靜態(tài)電壓值，由此可見，調(diào)幅波脈沖之間的時(shí)間間隔不能太小。第四電阻R4對(duì)第二電容C2放電速度的影響可以忽略，因?yàn)榈谒碾娮鑂4是第一電壓比較器A1的采樣電阻，其阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于第三電阻R3的阻值；峰值保持電路工作原理如下脈沖調(diào)幅波信號(hào)Vi經(jīng)第一電容C1(隔直電容)加到第一三極管T1和第二三極管T2的基極，在脈沖調(diào)幅波Vi載波的正半周峰值到來時(shí)，若第一三極管T1導(dǎo)通，則第二電容C2上的電壓Vb加上第一三極管T1的發(fā)射結(jié)壓降等于載波電壓加第一電容C1上的電壓，由于第一三極管發(fā)射結(jié)電壓及第一電容C1上的電壓幾乎不變，故第二電容C2上的電壓也就表示了載波正半周期的峰值電壓。
第二三極管T2、第一電壓比較器A1、第四電阻R4及第三電容C3構(gòu)成峰值電壓比較電路。第四電阻R4的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于第三電阻R3的阻值，使得第二三極管T2發(fā)射極電壓Va近似等于Vb，當(dāng)?shù)谝蝗龢O管T1、第二三極管T2均截止時(shí)，第二電容C2通過第三電阻R3和第四電阻R4放電，故Va略小于Vb，使得第一比較器A1輸出Vc為高電平，若脈沖調(diào)幅波信號(hào)Vi載波正半周幅值足夠高，則第一三極管T1、第二三極管T2均導(dǎo)通(第一三極管T1、第二三極管T2幾乎總是同時(shí)導(dǎo)通的，只是第一三極管T1、第二三極管T2都截止時(shí)，Va略小于Vb，故第二三極管T2的導(dǎo)通總是略先于第一三極管T1)，由于第二電容C2上的電壓不能突變，故使得Va略高于Vb，從而導(dǎo)致第一比較器A1輸出Vc為低電平；第三電容C3用于抑制高頻干擾信號(hào)，避免引起第一比較器A1不正確的響應(yīng)。
第二電壓比較器A2、二極管D、第四電容C4、及第五電阻R5～第八電阻R8構(gòu)成延時(shí)復(fù)位電路。當(dāng)Vc為低電平時(shí)，二極管D導(dǎo)通，使得第四電容C4上的電壓，即第二比較器A2反相輸入端的電壓Vd低于其同相端電壓Ve，第二比較器A2輸出電壓Vo為高電平，可見，當(dāng)Vc為低電平時(shí)Vo為高電平；當(dāng)Vc由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，二極管D截止，由于第四電容C4上電壓Vd不能突變而依然低于Ve，使得Vo繼續(xù)維持高電平，但此期間電源Vcc通過第五電阻R5給第四電容C4充電，當(dāng)Vd上升至超過Ve時(shí)，Vo由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑浑娮璧谖咫娮鑂5～第八電阻R8的阻值選取的要求是r7r5+r7>r8r6+r8,]]>其中r5～r8分別為第五電阻R5～第八電阻R8的阻值，且 不能過高以致在Vc為高電平時(shí)二極管D導(dǎo)通，同時(shí)還應(yīng)適當(dāng)選取r5、r6、r7、r8及第四電容C4的值使得自Vc由低電平跳變?yōu)楦唠娖介_始，Vd充電至Ve的時(shí)間小于但接近于一個(gè)載波周期。
圖2和圖3示出了本發(fā)明電路對(duì)脈沖調(diào)幅波的檢波過程。圖2中，Vp為矩形脈沖，是載波的調(diào)制信號(hào)，Vpam為理想矩形脈沖調(diào)幅波，Vi是檢波器輸入端脈沖調(diào)幅波，其包絡(luò)前、后沿不再陡峭，Va、Vb、Vc、Vd、Ve、Vo分別為圖1中相應(yīng)各點(diǎn)的波形。圖3中Va(圖中粗線所示)、Vb(圖中細(xì)線所示)分別為圖2中Va、Vb波形的放大圖，具體檢波過程如下在調(diào)幅波脈沖到來之前，Va、Vb近似相等但Va略低于Vb，使得Vc為高電平，Vd高于Ve使得Vo為低電平。
當(dāng)調(diào)幅波脈沖到來時(shí)，在圖2中Vi各正半周兩虛線之間的區(qū)域電壓較高，使圖1中第一三極管T1、第二三極管T2均導(dǎo)通，因此Va高于Vb，從而導(dǎo)致Vc為低電平即二極管D導(dǎo)通，將Vd電平拉低至比Vc高一個(gè)二極管正向?qū)▔航?，此時(shí)Vd低于于Ve，故Vo為高電平；Vi中使Vo由低電平跳變?yōu)楦唠娖降妮d波就是前沿載波。
本電路中將每個(gè)調(diào)幅波脈沖到來時(shí)，第一個(gè)使第一三極管T1、第二三極管T2導(dǎo)通的載波視為前沿載波，調(diào)幅波脈沖的第一個(gè)周期載波是否是前沿載波要取決于其幅值大小及第一三極管T1、第二三極管T2的截止程度，若第一三極管T1、第二三極管T2處于微導(dǎo)通狀態(tài)，則調(diào)幅波脈沖的第一個(gè)周期載波總能使第一三極管T1、第二三極管T2導(dǎo)通，故其為前沿載波。
當(dāng)Vi正半周載波幅值下降至離開虛線之間的區(qū)域時(shí)，第一三極管T1、第二三極管T2截止，第二電容C2通過第四電阻R4和第三電阻R3放電，故Va略低于Vb(如圖3)，使得Vc為高電平、二極管D截止，電源Vcc經(jīng)第五電阻R5給第四電容C4充電，Vd開始上升，但在Vd上升至超過Ve之前，第二個(gè)周期載波的正半周幅值已經(jīng)上升至使第一三極管T1、第二三極管T2導(dǎo)通的虛線之間區(qū)域，即重復(fù)本檢波過程所述內(nèi)容；檢波電路輸入端脈沖調(diào)幅波信號(hào)Vi的后沿載波起點(diǎn)對(duì)應(yīng)于理想調(diào)幅波Vpam脈沖結(jié)束位置(見圖2中與虛線l1相交位置)，由于Vi后沿載波正半周峰值(出現(xiàn)在與虛線l2相交處)小于其前一周期的載波正半周峰值，而第二電容C2放電緩慢，其上電壓Vb在一個(gè)載波周期內(nèi)下降很小，以致后沿載波不能使第一三極管T1、第二三極管T2導(dǎo)通，而至虛線l2位置，第四電容C4的充電時(shí)間已經(jīng)近似為一個(gè)載波周期，其上電壓Vd已升至或超過Ve，故在虛線l2位置前、后的某個(gè)時(shí)刻Vo由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，Vo就是脈沖調(diào)幅波Vi經(jīng)圖1所示檢波器所解調(diào)出來的矩形脈沖。由本檢波過程說明可見，矩形脈沖Vo的前沿必然出現(xiàn)在Vi的前沿載波正半周峰值之前，Vo的后沿必然出現(xiàn)在Vi的后沿載波正半周峰值附近，Vo與Vp脈沖寬度誤差小于半個(gè)載波周期；后沿載波之后的Vi幅值進(jìn)一步衰減至零，電容C2也緩慢放電至第一電阻R1和第二電阻R2所確定的靜態(tài)電壓值，第一三極管T1、第二三極管T2維持截止?fàn)顟B(tài)直至下一個(gè)調(diào)幅波脈沖到來。
實(shí)施例圖1所示電路用于40KHz載波脈沖寬度0.2ms周期為20ms的脈沖調(diào)幅波檢波，采用下述參數(shù)第一電阻R1～第八電阻R8的阻值為r1＝100KΩ，r2＝33KΩ，r3＝200KΩ，r4＝1KΩ，r5＝5.1KΩ，r6＝5.1KΩ，r7＝100KΩ，r8＝10KΩ，第一電容C1～第四電容C4的電容值分別為C1＝10μF，C2＝10nF，C3＝100pF，C4＝4.7nF，比較器A1及A2都采用LM324運(yùn)算放大器，第一三極管T1和第二三極管T2采用2N3904型三極管，二極管D型號(hào)為2AP9，電源Vcc采用+5伏電壓，圖4、圖5是Tektronix示波器TDS3014B錄得的采用圖1電路及上述元件和參數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖4、圖5中的波形是圖1中Vi、Va、Vb、Vc、Vd、Ve、Vo處的波形。圖4中，Vi在通道CH1上直流，1.00V/每格；Va在通道CH2上交流，100mV/每格；Vb在通道CH3上交流，100mV/每格；CH2與CH3的基線重合，Vo(見圖5)在通道CH4上作為觸發(fā)信號(hào)A，觸發(fā)閾值為1.70V，觸發(fā)位置T為112μs；水平時(shí)間/分度M為40.0μs/每格；Vi的載波頻率為40KHz。圖5中，Vc在通道CH3上交流，2.00V/每格；Vd在通道CH2上直流，2.00V/每格；Ve在通道CH1上直流，2.00V/每格，CH1與CH2的基線重合Vo在通道CH4上直流，5.00V/每格，Vo也作為觸發(fā)信號(hào)A，觸發(fā)閾值為1.70V，觸發(fā)位置T為112μs；水平時(shí)間/分度M為40.0μs/每格。由圖4、圖5可見，在脈沖調(diào)幅波Vi中幅值增大或不減小的載波正半周峰值附近，總是有Va＞Vb，而其他情況下總是有Va＜Vb，在Va＞Vb期間Vc及Vd為低電平，在Va＜Vb期Vc為高電平而Vd上的電平隨時(shí)間增大而上升，當(dāng)Va＜Vb的持續(xù)時(shí)間小于一個(gè)載波周期時(shí)有Vd＜Ve，從而使得Vo從Vi第一個(gè)載波開始的1/4周期內(nèi)由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，且此高電平維持至第一個(gè)幅值開始減小的載波正半周峰值附近，然后跳變?yōu)榈碗娖健Ｖ链?，檢波器由輸入端的一個(gè)調(diào)幅波脈沖輸出一個(gè)寬度相近的矩形脈沖。由圖4、圖5與圖2比較可見，相應(yīng)波形是一致的。本實(shí)施例中，檢波器輸入脈沖調(diào)幅波Vi時(shí)，檢波器的輸出Vo為矩形波，且其上升、下降沿分別對(duì)應(yīng)于Vi的前沿及后沿載波，可見實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種脈沖調(diào)幅波檢波電路，其特征在于包括第一電阻(R1)～第八電阻(R8)、第一電容(C1)～第四電容(C4)、第一比較器(A1)、第二比較器(A2)、第一三極管(T1)、第二三極管(T2)和二極管(D)；第一電容(C1)的一端為脈沖調(diào)幅波檢波電路的輸入端，另一端與第一電阻(R1)的一端、第二電阻(R2)的一端、第一三極管(T1)的基極、第二三極管(T2)的基極相連，第一電阻(R1)的另一端、第一三極管(T1)的集電極及第二三極管(T2)的集電極接電壓源(Vcc)，第二電阻(R2)的另一端接地，即電壓源(Vcc)的負(fù)極；第一電阻(R1)和第二電阻(R2)共同為第一三極管(T1)和第二三極管(T2)提供基極偏置電壓；第二電容(C2)的一端接地，另一端與第一三極管(T1)的發(fā)射極、第四電阻(R4)的一端、第三電容(C3)的一端以及第一比較器(A1)的同相端相連，第四電阻(R4)及第三電容(C3)的另一端與第二三極管(T2)的發(fā)射極、第一比較器(A1)的反相端以及第三電阻(R3)的一端相連，第三電阻(R3)的另一端接地；第一比較器(A1)的輸出端與二極管(D)的陰極相連，其陽極與第五電阻(R5)的一端、第七電阻(R7)的一端、第四電容(C4)的一端以及第二比較器(A2)的反相端相連，第五電阻(R5)的另一端接電壓源(Vcc)，第四電容(C4)及第七電阻(R7)的另一端接地，第二比較器(A2)的輸出端為檢波器的輸出端，同相端與第六電阻(R6)的一端及第八電阻(R8)的一端相連，第六電阻(R6)的另一端接電壓源(Vcc)，第八電阻(R8)的另一端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種脈沖調(diào)幅波檢波電路，其特征在于所述第四電阻的阻值R4遠(yuǎn)小于第三電阻的阻值R3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種脈沖調(diào)幅波檢波電路，其特征在于所述第五電阻R5～第八電阻R8的阻值滿足如下要求r7r5+r7>r8r6+r8,]]>其中r5～r8分別為第五電阻R5～第八電阻R8的阻值。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種脈沖調(diào)幅波檢波電路，該電路中第一比較器(A
文檔編號(hào)H03K9/00GK101075805SQ200710027678
公開日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
發(fā)明者王劍, 田聯(lián)房, 毛宗源 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)