專利名稱：用于脈沖調(diào)幅波的檢波電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及信號檢測領域，具體涉及一種脈沖調(diào)幅波檢波電路。
技術背景脈沖調(diào)幅波在雷達、水聲測量、超聲波探測等領域有大量應用，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)制信號一般都 是矩形脈沖，即使調(diào)制信號是非矩形脈沖， 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，因為脈沖調(diào)幅波所攜帶的信息就是每個脈沖調(diào)制信號的 起始、結(jié)束位置及脈沖寬度，因此解調(diào)出來的信號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，已經(jīng)不是理想的矩形脈沖調(diào)幅波，其包絡的上升、 下降沿不再陡峭，因此，用同步檢波或包絡檢波電路來解調(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)生相應脈沖調(diào)幅波的調(diào)制脈沖 上升、下降沿沒有直接對應關系，可見利用比較器也難以獲得與相應調(diào)制信 號精確對應的矩形脈沖。實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(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)出矩形脈沖信號的脈沖調(diào)幅波檢波電路。為了簡明，本實用新型稱脈沖調(diào)幅波每個脈沖包絡中第一個周期的載波為 前沿載波，每個脈沖包絡中第一個幅值開始下降的載波為后沿載波。本實用新型的目的通過如下技術方案實現(xiàn)用于脈沖調(diào)幅波的檢波電路包括第一電阻I^ 第八電阻R8、第一電容Q 第四電容C4、第一比較器A,、第二比較器A2、第一三極管T"第二三極管丁2、 二極管D;第一電容c,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 R,的一端、第二電阻R2的一端、第一三極管T,的基極、第二三極管T2的基極 相連，第一電阻R,的另一端、第一三極管T,的集電極及第二三極管T2的集電極接電壓源Vee，第二電阻R2的另一端接地，即電壓源Vee的負極；第一電阻 R,和第二電阻R2共同為第一三極管T,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T，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A,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A,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At的輸出端與二極管D的陰極相連，其陽極與第五電阻Rs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Vee，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的阻值遠小于第三電阻R3的阻值。所述第五電阻R5 第八電阻Rs的阻值滿足如下要求i>i，其r5+r7 r6+r8中!"5 r8分別為第五電阻R5 第八電阻R8的阻值。與現(xiàn)有技術相比較，本實用新型的脈沖調(diào)幅波檢波電路輸出為矩形脈沖， 且矩形脈沖的前沿、后沿可分別對應于相應調(diào)輻波脈沖包絡中第一個周期載 波正半周和包絡中第一個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。

圖1是本實用新型裝置的電路圖；圖2是本實用新型信號波形及相互關系示意圖；圖3是圖2中Va、 Vb波形的放大圖；圖4、圖5是實施例中對應圖1 V,.、 Va、 Vb、 Ve、 Vd、 Ve、 V。的波形圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步的描述，但本實用新型要 求保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。如圖1所示，脈沖調(diào)幅波檢波電路包括第一電阻R, 第八電阻R8、第--電 容C, 第四電容C4、第一比較器A,、第二比較器A2、第一三極管T,、第二三極管T2、 二極管D; Vee為檢波電路的直流電壓源，V,和V。分別為檢波電路的輸入信號(即脈沖調(diào)幅波)和輸出信號(即矩形脈沖)；第一電容C,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 R,的一端、第二電阻R2的一端、第一三極管T,的基極、第二三極管T2的基極 相連，第一電阻R,的另一端、第一三極管T，的集電極及第二三極管T2的集電極接電壓源Vee，第二電阻R2的另一端接地，即電壓源Vee的負極；第一電阻R,和第二電阻R2共同為第一三極管T,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T,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A,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A,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A,的輸出端與二極管D的陰極相連，其陽極與第五電阻Rs的一端、第七電阻R7的一端、第四電容Q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Vee，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Rs的一端相連，第六電阻R6的另一端接電壓源Vee，第八電阻Rs的另一端接地；第一電阻R,、第二電阻R2為性能相同的第一三極管T,、第二三極管T2 提供基極偏置電壓，即通過改變第一電阻R,、第二電阻R2的阻值來設定基極偏置電壓，根據(jù)對輸入脈沖調(diào)幅波幅值的不同要求，此偏壓應設定在靜態(tài)時使第一三極管T,、第二三極管T2處于相應程度的截止狀態(tài)。若希望能解 調(diào)幅值較小的脈沖調(diào)幅波，則應設置較高的基極偏置電壓使第一三極管T,、第二三極管T2處于較低的截止程度甚至微導通狀態(tài)；若希望只解調(diào)幅值較大的脈沖調(diào)幅波，則應設置較低的偏置電壓來提高第一三極管T卜第二三極管T2的截止程度，同時也能提高檢波電路的抗干擾能力。 第一三極管T,、第二電容Q、第三電阻R3和第四電阻R4構成峰值保持 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相鄰調(diào)幅波脈沖之間的時間內(nèi)第二電容c2上電壓降至接近第一電阻R"第二電阻R2所確定的靜態(tài)電壓值，由此可見，調(diào)幅波脈沖之間的時間間隔不能太小。第四電阻R4對第二電容C2放電速度的影響可以忽略，因為第四電阻FU是第一電壓比較器A,的采樣電阻，其阻值遠遠小于第三電阻 R3的阻值；峰值保持電路工作原理如下脈沖調(diào)幅波信號V,經(jīng)第一電容Q (隔直電容)加到第一三極管T,和第二三極管T2的基極，在脈沖調(diào)幅波V, 載波的正半周峰值到來時，若第一三極管T,導通，則第二電容C2上的電壓 Vb加上第一三極管T,的發(fā)射結(jié)壓降等于載波電壓加第一電容Q上的電壓， 由于第一三極管發(fā)射結(jié)電壓及第一電容d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A,、第四電阻R4及第三電容C3構成峰 值電壓比較電路。第四電阻R4的阻值遠遠小于第三電阻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?shù)谝蝗龢O管Ti、第二三極管T2 均截止時，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A,輸出Ve為高電平，若脈沖調(diào)幅波信號V,載波正半周幅值足夠高，則第-一三極管T,、第二三極管T2均導通(第一三極管T,、第 二三極管T2幾乎總是同時導通的，只是第一三極管T,、第二三極管T2都截止時，Va略小于Vb，故第二三極管T2的導通總是略先于第一三極管T,)，由 于第二電容C2上的電壓不能突變，故使得Va略高于Vb，從而導致第一比較
器A,輸出Ve為低電平；第三電容C3用于抑制高頻干擾信號，避免引起第一 比較器A,不正確的響應。第二電壓比較器A2、 二極管D、第四電容Ct、及第五電阻Rs 第八電 阻Rs構成延時復位電路。當Ve為低電平時，二極管D導通，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V。為高電平，可見，當Vc為低電平時V。為高電平； 當Ve由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，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V。繼續(xù)維持高電平，但此期間電源Vee通過第五電阻Rs給第四電容Q充電，當Vd上升至超過Ve時，V。由高電平跳變?yōu)?低電平；電阻第五電阻Rs 第八電阻R8的阻值選取的要求是i〉i，其中rs r8分別為第五電阻Rs 第八電阻R8的阻值，且^不能過高以致在r5+r7Vc為高電平時二極管D導通，同時還應適當選取r5、 r6、 r7、 &及第四電容Q的值使得自、由低電平跳變?yōu)楦唠娖介_始，Vd充電至Ve的時間小于但接近于一個載波周期。圖2和圖3示出了本實用新型電路對脈沖調(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，Vpam為理想矩形脈沖調(diào)幅波，V,是檢波 器輸入端脈沖調(diào)幅波，其包絡前、后沿不再陡峭，Va、 Vb、 Ve、 Vd、 Ve、 V。分別為圖1中相應各點的波形。圖3中Va (圖中粗線所示)、Vb (圖中細線所示)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Ve為高 電平，Vd高于Ve使得V。為低電平。
當調(diào)幅波脈沖到來時，在圖2中V,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均導通，因此Va高于Vb(見圖3)，從而導致Ve為低電平即二極管D導通，將Vd電平拉低至比Ve高一個二極 管正向?qū)▔航?，此時Va低于于Ve，故V。為高電平；V,中使V。由低電平跳變?yōu)楦唠娖降妮d波就是前沿載波。本電路中將每個調(diào)幅波脈沖到來時，第一個使第一三極管T"第二三極 管T2導通的載波視為前沿載波，調(diào)幅波脈沖的第一個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T,、第二三極管T2的截止程度，若第 一三極管T,、第二三極管T2處于微導通狀態(tài)，則調(diào)幅波脈沖的第一個周期 載波總能使第一三極管T"第二三極管T2導通，故其為前沿載波。當V,正半周載波幅值下降至離開虛線之間的區(qū)域時，第一三極管T,、第二三極管T2截止，第二電容Q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Ve為高電平、二極管D截止，電源Vec經(jīng)第五電 阻Rs給第四電容C4充電，Vd開始上升，但在Vd上升至超過Ve之前，第二個周期載波的正半周幅值已經(jīng)上升至使第一三極管TV第二三極管T2導通 的虛線之間區(qū)域，即重復本檢波過程所述內(nèi)容；檢波電路輸入端脈沖調(diào)幅波信號的后沿載波起點對應于理想調(diào)幅波 Vp咖脈沖結(jié)束位置(見圖2中與虛線/,相交位置)，由于V,后沿載波正半周峰值(出現(xiàn)在與虛線/2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在一個載波周期內(nèi)下降很小，以致后沿載波不能使第一三極管T,、第二三極管T2導通，而至虛線/2位置，第四電容C4的充電時間已經(jīng)近似為一個載波周期，其上電壓Vd己升至或超過Ve，故在
虛線/2位置前、后的某個時刻v。由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑瑅。就是脈沖調(diào)幅波V,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v。的前沿必然出現(xiàn)在v,的前沿載波正半周峰值之前，v。的后沿必然出現(xiàn)在V,的后沿載波正半周峰值附近，V。與Vp脈沖寬度誤差小于半個載波 周期；后沿載波之后的V,幅值進一步衰減至零，電容C2也緩慢放電至第一電 阻R,和第二電阻R2所確定的靜態(tài)電壓值，第一三極管T,、第二三極管T2 維持截止狀態(tài)直至下一個調(diào)幅波脈沖到來。實施例圖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R, 第八電阻R8的阻值為ri=100KIl， r2=33KQ， r產(chǎn)200KQ， r4=lKQ， r5=5.1KQ， r6=5.1KQ， r7=100KQ， r8=10KQ， 第一電容d 第四電容Q的電容值分別為C產(chǎn)10pF， C2=10nF， C3-100pF， Q-4.7nF，比較器A,及A2都采用LM324運算放大器，第一三極管T,和第 二三極管T2采用2N3904型三極管，二極管D型號為2AP9，電源Vec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)的實驗結(jié)果，圖4、圖5中的波形是圖1中V,、 Va、 Vb、 Ve、Vd、 Ve、 V。處的波形。圖4中，V,在通道CH1上直流，l.OOV/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，V。(見圖5)在通道CH4上作為觸發(fā)信號A， 觸發(fā)閾值為1.70V，觸發(fā)位置T為112ns;水平時間/分度M為404is/每格; V,的載波頻率為40KHz。圖5中，Ve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CHl上直流，2.00V/每格，CH1與CH2的基線重合；V。在通道CH4上直流，5.00V /每格，V。 也作為觸發(fā)信號A，觸發(fā)閾值為1.70V，觸發(fā)位置T為112ns;水平時間/分 度M為40.0ps/每格。由圖4、圖5可見，在脈沖調(diào)幅波V,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V^Vb期間l及Vd為低電平，在V,Vb期Ve為高電平而Vd上的電平隨 時間增大而上升，當V^Vb的持續(xù)時間小于一個載波周期時有Vd<Ve，從而 使得V。從V,第一個載波開始的1/4周期內(nèi)由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，且此?電平維持至第一個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?至此，檢波器由輸入端的一個調(diào)幅波脈沖輸出一個寬度相近的矩形脈沖。由 圖4、圖5與圖2比較可見，相應波形是一致的。本實施例中，檢波器輸入 脈沖調(diào)幅波V,時，檢波器的輸出V。為矩形波，且其上升、下降沿分別對應 于V,的前沿及后沿載波，可見實驗結(jié)果實現(xiàn)了本實用新型的目的。
權利要求1、用于脈沖調(diào)幅波的檢波電路，其特征在于包括第一電阻(Ri) 第八電阻(R8)、第一電容(C,) 第四電容(C4)、第一比較器(A,)、第二比 較器(A2)、第一三極管(T,)、第二三極管(T2)和二極管(D);第一電容(C,)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(R。的一端、第二電阻(R2)的一端、第一三極管(T》的基極、第二三 極管(T2)的基極相連，第一電阻(R,)的另一端、第一三極管(T,)的集電 極及第二三極管(T2)的集電極接電壓源(Vee)，第二電阻(R2)的另一端接 地，即電壓源(Vee)的負極；第一電阻(R,)和第二電阻(R2)共同為第一 三極管(T,)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(T,)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(A,)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(A,)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(A,)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(Vee)，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(Vm)，第八電阻(Rs)的另一端接地。
2、根據(jù)權利要求l所述的用于脈沖調(diào)幅波的檢波電路，其特征在于所述 第四電阻的阻值R4遠小于第三電阻的阻值R3。
3、根據(jù)權利要求1或者2所述的用于脈沖調(diào)幅波的檢波電路，其特征在于 所述第五電阻R5 第八電阻Rs的阻值滿足如下要求i〉i，其中rs rsr5+r7 r6+r8分別為第五電阻Rs 第八電阻R8的阻值。
專利摘要本實用新型提供了用于脈沖調(diào)幅波檢波電路，該電路中第一比較器(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(V_cc)，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(V_cc)，第八電阻(R₈)的另一端接地。本實用新型脈沖調(diào)幅波檢波電路輸出為矩形脈沖，能比現(xiàn)有檢波方法更精確地解調(diào)出矩形脈沖信號。
文檔編號H03K9/00GK201039103SQ200720050798
公開日2008年3月19日 申請日期2007年4月26日 優(yōu)先權日2007年4月26日
發(fā)明者毛宗源, 劍 王, 田聯(lián)房 申請人:華南理工大學