关于二极管小信号检波器非线性用于提升信噪比的讨论

冰岛

晶体管AM收音机大多使用二极管检波器（或者三极管检波器）对信号检波，二极管检波器分为大信号检波和小信号检波两类。大信号检波器指输入信号有效值超过0.2V的检波器，大信号检波器非线性失真较低，检波产物（直流和音频包络）电压值与输入调幅波电压值近似成正比；小信号检波器指输入信号有效值低于0.05V的检波器，小信号检波器非线性失真较大，检波产物电压值与输入信号电压值的平方成正比。
尽管检波之前的电路要设法拦截所有可能出现的干扰，但是由于LC选频系统的固有特性，收听广播时AM收音机通常会有较明显的噪音，当收音机的中周增加到一定数量，再增加中周仅仅是邻频道选择性测试指标略有提升，并不能有效降低收音机的噪音。有些电磁干扰的频率与我们要收听的广播播出频率重合，这种情况，收音机的选频系统对电磁干扰完全束手无策。那么，能否利用小信号检波器的平方律特性来辅助抑制电磁干扰产生的噪音，改善收音机受到干扰时节目的清晰度呢？我认为是可以的。
广播节目受到干扰，只有到达检波输入端的干扰波幅小于调幅广播信号幅度才有收听价值，当干扰幅度超过有用信号，广播节目就会被干扰彻底淹没而无法听到，因此，这里只讨论到达检波器的干扰幅度低于有用信号的情况。
如果在收音机的检波器之前设置较宽范围的自动增益控制电路，并在自动增益控制环路中插入直流放大（AGC放大），使到达检波器的波幅锁定在0.05V，那么，由于小信号检波器的平方律特性，当干扰幅度为广播信号的1/2、1/3、1/4……干扰杂波的检波产物就是广播信号检波产物的1/4、1/9、1/16……从而降低电磁干扰所造成的不利影响。

箫音

就检波来说，有道理！
但我粗粗一想，怎么把干扰减小到信号的几分之一呢？
干扰与信号因为同在带宽内，AGC对它们也是一视同仁，
一起放大，一起压制。
在短波电台内对二种干扰信号有处理的办法，也有一定的效果：
一是脉冲干扰，典型的就是老式汽车的火花干扰和日光灯启动器启动时的脉冲干扰，
方法是提前检波检出脉冲，脉冲放大后驱动信号电路的电控开关（一般为二极管），在脉冲期间把信号中断，形成信号“空白”，即NB，
在脉冲信号时间很短的情况下，信号的瞬间遮断对等幅报和语音音乐的收听影响不大，
脉冲信号时间较长时，信号的失真明显，音质变差，对等幅报的影响因本人玩的少没有经验，
二是对单频信号进行陷波处理，即Notch，用特性非常尖锐的陷波电路把单频信号滤除掉，
在等幅报的接收中效果比较好，语音收听中效果也好，但对语音质量有明显的影响，
现在SDR设备中有可消除双单频的。
现在的SDR设备中还有天花板滤波器和Conf滤波器，我试过，因没有什么干扰，所以听不出个所以然。
当然现代短波设备的这些功能对一般的天电干扰和广播同频干扰没有效果。
要消除干扰还有一个非常重要而常不被重视的地方就是本振！
一个不纯净的本振电路本身就可能直接把噪声带进信号中，
还能组合出各种噪声和干扰，特别是镜像干扰。
所以我是很看不起一只管子的“变频”电路，特别是二个本振线圈的三波收音机的。
相对的，八九十年代的进口短波通信设备中，本振已经使用了DDS，有很高的稳定性，但DDS的信号不光滑，
就用DDS与LC的VFO组成锁相环，让LC的振荡电路产生纯净的与DDS同频的本振信号，既有稳定度又纯净
可以减少本振产生的噪声与干扰。
供大家参考。

电子猫

冰岛 发表于 2024-11-18 23:15
不论你是不是善意，请注意你的态度和言辞！我发贴子就是让大家讨论的，对贴子所讨论的话题正面回复表达你 ...

你提出的这些问题因为有很多错误，而且还相互叠加，和“胡言乱语”没有本质区别，要给你讨论清楚等于要上一门高频课程了。

箫音

冰岛 发表于 2024-11-20 23:29
我想讨论的是如何利用小信号检波器电压传输系数的平方律特性降低收音机的噪音，你考虑的是在检波前拦截干 ...

我明白楼主的意思，
就是在检波时把主信号的电平调低到高低检波的分界处，
让有用的大一点的信号进入高电平检波的范围，有相对高一点的检波效率，
让相对弱一点的噪音或干扰信号进入低电平检波的范围，有相对低一点的检波效率，
通过这样的方法检波就能进一步拉大差距，从而提高信噪比。
但会不会有这样的情况发生呢：
就是有用信号进入二极管，已经使得二极管进入大信号状态了，
就是特性曲线中角度比较大的区域了，这时二极管的电阻已经相对小了，
对大信号效率高了，同时小信号也享用到了这个大信号的效率。
楼主的的想法在信号和干扰分开二路的情况下是可以实现的，
合成一路了共用了一个元件效率就应该是一样的了，
如通信机里常用二极管代替机械开关，当二极管里有假设1mA的电流，
二极管特性电阻为R时，从天线进来的信号，无论是大是小，都受这个R的影响，
要是小信号受到的影响更大，这设备就不能用了。

不知道我说的这个场景套用在检波上对不对。
请楼主指正。

girlexplorer

好像很难反驳。

MT4S301

好像很难认同。

冰岛

电子猫 发表于 2024-11-18 22:57
我能否善意的说，这是胡言乱语呢？

不论你是不是善意，请注意你的态度和言辞！我发贴子就是让大家讨论的，对贴子所讨论的话题正面回复表达你的观点，不论你的观点与我是否相同我都欢迎，有不同的看法请说明你的理由，无理取闹的回复不仅我不欢迎，在这个论坛也是不允许的。

suvsu

大信号检波器适用于输入信号有效值超过0.2V的情况，非线性失真较低；而小信号检波器适用于输入信号有效值低于0.05V的情况，非线性失真较大。通过合理利用小信号检波器的非线性特性，可以在一定程度上提升收音机的信噪比。可用肖特基二极管可以将高频信号转换为低频信号改善收听质量，

冰岛

MT4S301 发表于 2024-11-18 22:04
好像很难认同。

有不同看法，把你的理论依据拿出来，不论是计算、仿真还是硬件实验，至少用一种有说服力的证据反驳我。

冰岛

suvsu 发表于 2024-11-18 23:17
大信号检波器适用于输入信号有效值超过0.2V的情况，非线性失真较低；而小信号检波器适用于输入信号有效值低 ...

不论肖特基二极管与普通的检波二极管或者天然矿石，在检波器电路里都只是一只二极管，这是元件的差别，对于检波器这种功能电路来说，这种差别对功能电路没有本质的影响。

qyg123

想法不错，可以试试。
正常收音机收强台时噪声确实被agc压低了。

qyg123

低放部分再搞个前置agc，自动调节声音信号电平。

longshort

信號的大小區分以50mVrms爲界麽？冰島先生最好有實錘的依據。
利用平方律特性來提高檢波信噪比，似乎是受到了高保真系統中壓縮／擴張降噪技術的影響？這可不是一回事哦。
事實上，將檢波管施加預偏置，離開特性曲綫底部的彎曲部分，使之改善檢波綫性，已經是成熟了幾十年行之有效的老技術了。若想推翻而直接利用其非綫性的話，還是需要有詳盡的圖標和推導才行。

66718

平方律检波失真大的问题，那个高动态宽频响收音机，不是已经给出解决方案了吗？
1.是提高检波之前的中放，混频，高放的增益，使检波尽量工作在大信号检波区。
2，提高检波与后级的工作阻抗，这样检波中周的次级线圈可以多绕些圈数，提高检波二级管的输入电压，甚至直接把检波二级管接在初级谐振回路上。直接利用中周初级谐振的电压，使检波二极管，工作在大信号检波状态。

另外，收音机自身产生干扰的地方，我认为最主要是在混频时产生的，而不是在检波，想让检波级工作在平方律区，只会让信号更加的失真，而不能去掉干扰信号，与其让它工作在平方律区降干扰，不如研究同步检波，可能降干扰的效果要明显或者现实的多。

ace919

很有意思的想法！
干扰信号千奇百怪，除了有统计特性的白噪声等之外，难以量化计算。把问题简化成两个调幅台，想接收A，但存在另一干扰台B，假设B的幅度是A的1/2。楼主是要讨论借助平方率检波，希望解调出的音频幅度B/A=1/4。

公式计算表明，平方率检波输出中含有音频的2次谐波分量，也含有音频的基波。2次谐波与基波电压幅度之比为m/4 : 1，m=0～1为调制度。平时m/4一般在0.1左右，因此输出音频中还是以基波为主。
这样解调出的A/B两个台的音频幅度比值B/A比1/2略小一点，但离1/4差距还比较大。
当然上面的分析中没有考虑AB信号间因非线性检波而出现的交叉作用。

koei

小于二极管的导通电压，二极管还检啥波呢？除非用负杂的电路比如乘法器来做检波，那还不如把小信号放大，再用二极管做检波呢