包絡線復調回路（ダイオード検波器）

質問

振幅変調・復調回路の実験をしているのですが、
包絡線復調回路（ダイオード検波器）のCとRは
どのくらいの値が適当でしょうか？

回答No.3

Teleskope · ベストアンサー

signaｌ
　　sin(ωt) ──乗算──伝送──┐
　　　　　　　 　 　　 │　　　 　 　 　 　｜
　　 carrier ───┘　　　　　 diode▼
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ├─┬ output
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Ｃ　　R
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ┷　 ┷

　包絡線検波を上図のモデルで表します。ここで搬送波を、1と0の値をとるパルスをイメージしてください。
　　＿|￣|＿|￣|＿
CRはこの周波数を十分抑圧するようにしますね。　次に搬送波パルスが
　　￣|￣|￣|￣
のように大部分が1のパルスをイメージしてください。すると上図はほぼ、

　　signal
　　sin(ωt) ──────伝送──┐
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ｜
　　　　　　　　　　　　　　　　　　diode▼
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ├─┬ output
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 Ｃ　　R
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ┷　 ┷
です。
これなら、CRに課せられる条件は 信号変化が正の範囲は心配ない（ダイオードがグイグイ押し込んで来るから）。変化が負の範囲では、追いていけない状況がありそう…と想像がつきますよね。CR回路の放電が遅すぎると追いていけない。

　基本を見ていただくために単純化して、信号が単一正弦波、バイアス電圧 VB 付きで常に正の値になってるとします。
　　e = sin(ωt)＋VB
　　de/dt = ωcos(ωt)
負側の最大値は -ω、そのときの e は VB-1 です。

一方 CR 放電回路は、放電開始電圧が e だとすれば
　　E = e(ε(-t/CR))
　　dE/dt = -e(1/CR)　　at t≒0
e に比例です。指数関数の知識が先行して変化率はどこでも一定のはずだと思われるかも知れませんが。

で、
CR の方が常に素早くあって欲しいのだから
　　dE/dt≦de/dt
すなわち
　　CR/(VB-1)≦1/ω
を得ます。
　100%変調(VB=1)なら、sin と cos の波形を書けば簡単に分かりますが、CR 側が負ける範囲があります。その部分は復調波が歪みます。

　でも VB が大きければ不等号（素早さ）を保てますね、　そこで実際には バイアスVBと同等のものを復調側で独自に加える手段をとったりします。具体的には抵抗でダイオードに適度なバイアス電流を与えます。

　例えばそのようにして等価的な VB が 2にできたとすれば、
　　時定数 CR≦1/ω
を得ます。
結果、CR積に課せられる値域は、

　　1/(キャリア周波数) ≦ CR ≦ 1/(信号の最高周波数成分)

　以上；キャリアを矩形波とすることでダイオードを ON-OFF の2値スイッチに理想化（半導体特性のexp(…)に起因する非線形さを回避）した範囲での説明でした。
　これは実際に 同期検波 という名で用いられています。受信側で独自に加えるのは「スイッチングによる±１の矩形波を乗算」です。この回路は情報伝送機器（モデム）などでよく見られるとおもいます。

　　　　　　　　　　　 ┌─── R ─┐
　　　ＡM波─┬ Ｒ ┴─┨-＼　　 ｜
　　　　　　　　│　　　 　 ┃　　 >─┴ 復調信号
　　　　　　　　└ Ｒ ┬─┨+／
　　　　　　　　　　　　|
　　　　　　　　　　　　D
　　　　矩形波 ──G　MOSFETスイッチ
　　　　　　　　　　　　S
　　　　　　　　　　　　┷

回答No.2

ymmasayan

>　サイトに載っている「掃引周波数」とはなんでしょう？

オシロスコープやスペアナ(スペクトラム・アナライザー)では測定結果を
表示するために「輝点」を左から右へ一定の速度で移動させます。
右端まで行くとすぐ左端に移動して同じことを繰り返します。
この動作を「掃引(スイープ)」といいます。
一秒間に何回掃引するかという回数を掃引周波数といいます。

お礼

詳しい説明ありがとうございます。

回答No.1

noname#43437

搬送波の周波数と、信号の周波数、負荷のインピーダンスによります。

要は、搬送波の包絡線を、ＣＲによる時定数回路を用いてとりだす、というわけですから・・搬送波のリップルが十分押さえられ、且つ、変調波が鈍らない程度に時定数を決めればよいわけです。。

さて、計算方法ですが・・・
と、おもったら、きちんとまとまってるページがありました。こちらをどうぞ。。

ＡＭラジオとかだと、1000pF+1MΩ程度、でしたっけ。。？？

参考URL：

http://speana-1.hp.infoseek.co.jp/kenpa/matome/matome.htm

補足

サイトに載っている「掃引周波数」とは
なんでしょう？質問ばっかりで申し訳ありません。。