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1、第10章角度调制与解调第1页，共84页，编辑于2022年，星期一10.7 可变延时调频可变延时调频10.8 相位鉴频器相位鉴频器10.9 比例鉴频器比例鉴频器10.10 其他形式的鉴频器其他形式的鉴频器10.6 间接调频间接调频:由调相实现调频由调相实现调频10 10 角度调制与解调角度调制与解调第2页，共84页，编辑于2022年，星期一10.1 10.1 概述概述 0D D m 0+D D mAMFM第3页，共84页，编辑于2022年，星期一调频波的指标调频波的指标寄生调幅寄生调幅频谱宽度频谱宽度抗干扰能力抗干扰能力10.1 10.1 概述概述第4页，共84页，编辑于2022年，星期一幅幅度
2、度调调制制角角度度调调制制调频FM调相PM载波信号载波信号的受控参量的受控参量振幅振幅频率频率相位相位解调方式解调方式相干解调或相干解调或非相干解调非相干解调鉴频或鉴频或频率检波频率检波鉴相或鉴相或相位检波相位检波解调方式解调方式的差别的差别频谱线性搬频谱线性搬移频谱结构移频谱结构无变化无变化频谱非线性频谱非线性频谱结构发频谱结构发生变化属于生变化属于非线性频率非线性频率变换变换特点特点频带窄频带窄频带利频带利用率高用率高频带宽频带宽频带利频带利用不经用不经济、抗济、抗干扰性干扰性强强用途用途广播广播电视电视通信通信遥测遥测数字数字通信通信调幅AM10.1 10.1 概述概述第5页，共84页，
3、编辑于2022年，星期一图图图图 10.1.1 10.1.1 利用波形变换电路进行鉴频利用波形变换电路进行鉴频利用波形变换电路进行鉴频利用波形变换电路进行鉴频 10.1 10.1 概述概述第6页，共84页，编辑于2022年，星期一10.1 10.1 概述概述图图图图 10.1.2 10.1.2 鉴频特性曲线鉴频特性曲线鉴频特性曲线鉴频特性曲线 第7页，共84页，编辑于2022年，星期一鉴频器的指标鉴频器的指标鉴频灵敏度鉴频灵敏度鉴频跨导鉴频跨导鉴频频带宽度鉴频频带宽度寄生调幅抑制能力寄生调幅抑制能力失真和稳定性失真和稳定性10.1 10.1 概述概述第8页，共84页，编辑于2022年，星期一1
4、0.2 10.2 调角波的性质调角波的性质10.2.1 瞬时频率与瞬时相位瞬时频率与瞬时相位10.2.2 调频波和调相波的调频波和调相波的数学表示式数学表示式10.2.3 调频波和调相波的调频波和调相波的频谱和频带宽度频谱和频带宽度第9页，共84页，编辑于2022年，星期一10.2.1 10.2.1 瞬时频率与瞬时相位瞬时频率与瞬时相位 调频是使高频载波的瞬时频率按调制信号规律变化的一种调调频是使高频载波的瞬时频率按调制信号规律变化的一种调制方式；调相是使高频载波的瞬时相位按调制信号规律变化的一制方式；调相是使高频载波的瞬时相位按调制信号规律变化的一种调制方式。因为这两种调制都表现为高频振荡波
5、的总瞬时相角种调制方式。因为这两种调制都表现为高频振荡波的总瞬时相角受到调变，故将它们统称为角度调制受到调变，故将它们统称为角度调制(简称调角简称调角)。瞬时频率瞬时频率瞬时相位瞬时相位0实轴实轴第10页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图 10.2.1 10.2.1 频率连续变化的简谐振荡频率连续变化的简谐振荡频率连续变化的简谐振荡频率连续变化的简谐振荡10.2.1 10.2.1 瞬时频率与瞬时相位瞬时频率与瞬时相位第11页，共84页，编辑于2022年，星期一10.2.2 10.2.2 调频波和调相波的数学表示式调频波和调相波的数学表示式调频调频设调制信号为设调制信号为v(t)，载波
6、信号载波信号 0 0是未调制时的载波中心频率；是未调制时的载波中心频率；kfv(t)是瞬时频率相对于是瞬时频率相对于0 0的偏移，叫瞬时频率偏移，简称频率偏移或频移。的偏移，叫瞬时频率偏移，简称频率偏移或频移。可表示为可表示为最大频移，即频偏，表示为最大频移，即频偏，表示为瞬时频率瞬时频率瞬时相位瞬时相位相移相移调制指数调制指数第12页，共84页，编辑于2022年，星期一调相调相 0 0t t+0 0是未调制时的载波相位；是未调制时的载波相位；kpv(t)是瞬时相位相对于是瞬时相位相对于0 0t+t+0 0的偏移，叫瞬时的偏移，叫瞬时相位相位偏移，简称偏移，简称相位相位偏移或偏移或相相移。移。
7、可表示为可表示为最大相移，即相偏，表示为最大相移，即相偏，表示为瞬时相位瞬时相位瞬时频率瞬时频率频偏频偏调制指数调制指数10.2.2 10.2.2 调频波和调相波的数学表示式调频波和调相波的数学表示式设调制信号为设调制信号为v(t)，载波信号载波信号第13页，共84页，编辑于2022年，星期一数学表达式数学表达式瞬时频率瞬时频率瞬时相位瞬时相位最大频偏最大频偏调制指数调制指数FM波波PM波波附：上述比较中的调制信号附：上述比较中的调制信号 v(t)，载波，载波V0mcos 0(t)10.2.2 10.2.2 调频波和调相波的数学表示式调频波和调相波的数学表示式第14页，共84页，编辑于2022
8、年，星期一以单音调制波为例以单音调制波为例调制信号调制信号调频调频瞬时频率瞬时频率瞬时相位瞬时相位已调频信号已调频信号10.2.2 10.2.2 调频波和调相波的数学表示式调频波和调相波的数学表示式第15页，共84页，编辑于2022年，星期一调相调相瞬时频率瞬时频率瞬时相位瞬时相位已调相信号已调相信号以单音调制波为例以单音调制波为例调制信号调制信号10.2.2 10.2.2 调频波和调相波的数学表示式调频波和调相波的数学表示式第16页，共84页，编辑于2022年，星期一以单音调制波为例以单音调制波为例调制信号调制信号调频调频调相调相瞬时频率瞬时频率瞬时相位瞬时相位瞬时频率瞬时频率瞬时相位瞬时相
9、位10.2.2 10.2.2 调频波和调相波的数学表示式调频波和调相波的数学表示式第17页，共84页，编辑于2022年，星期一m pmmm f调频调频调相调相 可以看出调相制的信号带宽随调制信号频率的升高而增加，而调频可以看出调相制的信号带宽随调制信号频率的升高而增加，而调频波则不变，有时把调频制叫做恒定带宽调制。波则不变，有时把调频制叫做恒定带宽调制。10.2.2 10.2.2 调频波和调相波的数学表示式调频波和调相波的数学表示式第18页，共84页，编辑于2022年，星期一10.2.3 10.2.3 调频波和调相波的频谱和频带宽度调频波和调相波的频谱和频带宽度 由于调频波和调相波的方程式相似
10、，因此只要分析其中一种的由于调频波和调相波的方程式相似，因此只要分析其中一种的频谱，则对另一种也完全适用。频谱，则对另一种也完全适用。已调频信号已调频信号已调相信号已调相信号已调频信号已调频信号其中其中是以是以mf为参数的为参数的n阶第一类贝赛尔函数。阶第一类贝赛尔函数。一、频谱一、频谱调制信号调制信号第19页，共84页，编辑于2022年，星期一一、频谱一、频谱10.2.3 10.2.3 调频波和调相波的频谱和频带宽度调频波和调相波的频谱和频带宽度第20页，共84页，编辑于2022年，星期一10.2.3 10.2.3 调频波和调相波的频谱和频带宽度调频波和调相波的频谱和频带宽度第21页，共84
11、页，编辑于2022年，星期一一、频谱一、频谱 1)单音调制时，调频波的频谱不是调制信号频谱的简单搬移，而是由载单音调制时，调频波的频谱不是调制信号频谱的简单搬移，而是由载波和无数对边带分量所组成，波和无数对边带分量所组成，它们的振幅由对应的各阶贝塞尔函数值所它们的振幅由对应的各阶贝塞尔函数值所确定。其中，奇次的上、下边带分量振幅相等、极性相反；偶次的振幅确定。其中，奇次的上、下边带分量振幅相等、极性相反；偶次的振幅相等、极性相同。相等、极性相同。2)调制指数调制指数mf越大，具有较大振幅的边频分量就越多。这与调幅越大，具有较大振幅的边频分量就越多。这与调幅波不同，在单频信号调幅的情况下，边频数
12、目与调制指数无关。波不同，在单频信号调幅的情况下，边频数目与调制指数无关。3)载波分量和各边带分量的振幅均随载波分量和各边带分量的振幅均随mf变化而变化。对于某些变化而变化。对于某些mf值，值，载频或某边频振幅为零。籍此可以测定调制指数载频或某边频振幅为零。籍此可以测定调制指数mf。10.2.3 10.2.3 调频波和调相波的频谱和频带宽度调频波和调相波的频谱和频带宽度第22页，共84页，编辑于2022年，星期一 上式表明，当上式表明，当V0一定时，不论一定时，不论mf为何值，调频波的平均功率恒为何值，调频波的平均功率恒为定值，并且等于未调制时的载波功率。换句话说，改变为定值，并且等于未调制时
13、的载波功率。换句话说，改变mf仅会引起仅会引起载波分量和各边带分量之间功率的重新分配，但不会引起总功率载波分量和各边带分量之间功率的重新分配，但不会引起总功率的改变。的改变。4)根据帕塞瓦尔根据帕塞瓦尔(Parseval)定理调频波的平均功率等于各频谱分量平均定理调频波的平均功率等于各频谱分量平均功率之和。因此，在电阻功率之和。因此，在电阻R上，调频波的平均功率应为上，调频波的平均功率应为10.2.3 10.2.3 调频波和调相波的频谱和频带宽度调频波和调相波的频谱和频带宽度第23页，共84页，编辑于2022年，星期一 虽然调频波的边频分量有无数多个，但是，对于任一给定的虽然调频波的边频分量有
14、无数多个，但是，对于任一给定的mf值，高到一定次数的边频分量其振幅已经小到可以忽略，以致滤除这些值，高到一定次数的边频分量其振幅已经小到可以忽略，以致滤除这些边频分量对调频波形不会产生显著的影响。边频分量对调频波形不会产生显著的影响。二、带宽二、带宽 通常规定：凡是振幅小于未调制载波振幅的通常规定：凡是振幅小于未调制载波振幅的1(或或10，根据，根据不同要求而定不同要求而定)的边频分量均可忽略不计，保留下来的频谱分量就确的边频分量均可忽略不计，保留下来的频谱分量就确定了调频波的频带宽度。定了调频波的频带宽度。如果将小于调制载波振幅如果将小于调制载波振幅l0的边频分量略去不计，则频谱宽度的边频分
15、量略去不计，则频谱宽度BW可由下列近似公式求出：可由下列近似公式求出：10.2.3 10.2.3 调频波和调相波的频谱和频带宽度调频波和调相波的频谱和频带宽度第24页，共84页，编辑于2022年，星期一在实际应用中也常区分为：在实际应用中也常区分为：从上面的讨论知道，调频波和调相波的频谱结构以及频带宽度与调从上面的讨论知道，调频波和调相波的频谱结构以及频带宽度与调制指数有密切的关系。总的规律是：调制指数越大，应当考虑的边频分制指数有密切的关系。总的规律是：调制指数越大，应当考虑的边频分量的数目就越多，无论对于调频还是调相均是如此。这是它们共同的性量的数目就越多，无论对于调频还是调相均是如此。这
16、是它们共同的性质。质。但是，由于调频与调相制与调制频率但是，由于调频与调相制与调制频率F的关系不同，仅当的关系不同，仅当F变化变化时，它们的频谱结构和频带宽度的关系就互不相同。时，它们的频谱结构和频带宽度的关系就互不相同。10.2.3 10.2.3 调频波和调相波的频谱和频带宽度调频波和调相波的频谱和频带宽度第25页，共84页，编辑于2022年，星期一调频调频调相调相 对于调频制，仅当对于调频制，仅当F变化时，在常用的宽带调频制中，频率分量随变化时，在常用的宽带调频制中，频率分量随mf变化而变化，但同时带宽基本恒定。因此又把调频叫做恒定带宽调制。变化而变化，但同时带宽基本恒定。因此又把调频叫做
17、恒定带宽调制。对于调相制，仅当对于调相制，仅当F变化时，频率分量不变，但带宽变化。特别变化时，频率分量不变，但带宽变化。特别是是F增加时，带宽增加。对于增加时，带宽增加。对于Fmin Fmax而言，而言，Fmax决定总的带宽，决定总的带宽，低端频率分量的频谱利用率不高低端频率分量的频谱利用率不高。因此，模拟通信系统中调频制要。因此，模拟通信系统中调频制要比调相制应用得广泛。比调相制应用得广泛。10.2.3 10.2.3 调频波和调相波的频谱和频带宽度调频波和调相波的频谱和频带宽度第26页，共84页，编辑于2022年，星期一 下面分析一下含多个频率成分信号调制的调频信号的频谱，下面分析一下含多个
18、频率成分信号调制的调频信号的频谱，以双频信号为例以双频信号为例 此时增加了许多组合频率，使频谱组成大为复杂。因此，调频与调此时增加了许多组合频率，使频谱组成大为复杂。因此，调频与调相制属于非线性调制。相制属于非线性调制。10.2.3 10.2.3 调频波和调相波的频谱和频带宽度调频波和调相波的频谱和频带宽度第27页，共84页，编辑于2022年，星期一10.3 10.3 调频方法概述调频方法概述10.3.1 直接调频原理直接调频原理10.3.2 间接调频原理间接调频原理第28页，共84页，编辑于2022年，星期一10.3 10.3 调频方法概述调频方法概述 产生调频信号的电路叫做调频器。对它有四
19、个主要产生调频信号的电路叫做调频器。对它有四个主要要求：（要求：（1）已调波的瞬时频率与调制信号成比例地变化。）已调波的瞬时频率与调制信号成比例地变化。这是基本要求。（这是基本要求。（2）未调制时的载波频率，即已调波的）未调制时的载波频率，即已调波的中心频率具有一定的稳定度（视应用场合不同而有不同中心频率具有一定的稳定度（视应用场合不同而有不同的要求）。（的要求）。（3）最大频移与调制频率无关。（）最大频移与调制频率无关。（4）无寄）无寄生调幅或寄生调幅尽可能小。生调幅或寄生调幅尽可能小。产生调频信号的方法很多，归纳起来主要有两类：第一产生调频信号的方法很多，归纳起来主要有两类：第一类是用调制
20、信号直接控制载波的瞬时频率类是用调制信号直接控制载波的瞬时频率直接调频。第直接调频。第二类是由调相变调频二类是由调相变调频间接调频。间接调频。第29页，共84页，编辑于2022年，星期一10.3.1 10.3.1 直接调频原理直接调频原理 直接调频的基本原理是用调制信号直接线性地改变直接调频的基本原理是用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率。因此，凡是能直接影响载波振荡载波振荡的瞬时频率。因此，凡是能直接影响载波振荡瞬时频率的元件或参数，只要能够用调制信号去控制它瞬时频率的元件或参数，只要能够用调制信号去控制它们，并从而使载波振荡瞬时频率按调制信号变化规律线们，并从而使载波振荡瞬时频率按调
21、制信号变化规律线性地改变，都可以完成直接调频的任务。性地改变，都可以完成直接调频的任务。如果载波由如果载波由LC自激振荡器产生，则振荡频率主要由谐自激振荡器产生，则振荡频率主要由谐振回路的电感元件和电容元件所决定。因此，只要能用调振回路的电感元件和电容元件所决定。因此，只要能用调制信号去控制回路的电感或电容，就能达到控制振荡频率制信号去控制回路的电感或电容，就能达到控制振荡频率的目的。的目的。第30页，共84页，编辑于2022年，星期一10.3.2 10.3.2 间接调频原理间接调频原理瞬时频率瞬时频率瞬时相位瞬时相位图图图图 10.3.1 10.3.1 借助于调相器得到调频波借助于调相器得到
22、调频波借助于调相器得到调频波借助于调相器得到调频波第31页，共84页，编辑于2022年，星期一10.4 10.4 变容二极管调频变容二极管调频10.4.1 基本原理基本原理10.4.2 电路分析电路分析第32页，共84页，编辑于2022年，星期一10.4 10.4 变容二极管调频变容二极管调频主要优点：主要优点：能够获得较大的频移（相对于间接调频而言），能够获得较大的频移（相对于间接调频而言），线路简单，并且几乎不需要调制功率。线路简单，并且几乎不需要调制功率。主要缺点：主要缺点：中心频率稳定度低。中心频率稳定度低。应用范围：应用范围：在移动通信以及自动频率微调系统中。在移动通信以及自动频率微
23、调系统中。第33页，共84页，编辑于2022年，星期一10.4.1 10.4.1 基本原理基本原理 变容二极管是利用半导体变容二极管是利用半导体PNPN结的结电容随反向电压变结的结电容随反向电压变化这一特性而制成的一种半导体二极管。结电容化这一特性而制成的一种半导体二极管。结电容C Cj j与反向电压与反向电压vR R存在如下关系：存在如下关系：反向电压反向电压式中式中Cj0：时的电容值（零偏置电容）时的电容值（零偏置电容）反向偏置电压，反向偏置电压，VD：PN结势垒电位差。结势垒电位差。：结电容变化指数，通常：结电容变化指数，通常=1/21/3，经特殊工艺制成的超突变结电容，经特殊工艺制成的
24、超突变结电容=15第34页，共84页，编辑于2022年，星期一C j QC jvRV0其中：其中：为静态工作点的结电容。为静态工作点的结电容。10.4.1 10.4.1 基本原理基本原理第35页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图 10.4.1 10.4.1 用调制信号控制变容二极管结电容用调制信号控制变容二极管结电容用调制信号控制变容二极管结电容用调制信号控制变容二极管结电容10.4.1 10.4.1 基本原理基本原理第36页，共84页，编辑于2022年，星期一理想线性调制条件理想线性调制条件小频偏条件下，近似线性。小频偏条件下，近似线性。10.4.1 10.4.1 基本原理基本原理
25、第37页，共84页，编辑于2022年，星期一10.4.2 10.4.2 电路分析电路分析 Cc c是变容管与是变容管与L Ll lC C1 1回路之间的耦合电容，同时起到隔直流的作用；回路之间的耦合电容，同时起到隔直流的作用；C为对直流电压的旁路电容；为对直流电压的旁路电容；L2是高频扼流圈，但让调制信号通是高频扼流圈，但让调制信号通过。它的作用都是将振荡回路和变容管的控制电路隔离防止它们之过。它的作用都是将振荡回路和变容管的控制电路隔离防止它们之间的相互影响。间的相互影响。因此，等效的振荡回路可画成右图，因此，等效的振荡回路可画成右图，主体是主体是LC互感耦合正弦振荡电路。互感耦合正弦振荡电
26、路。图图图图 10.4.2 10.4.2 变容二极管调频电路变容二极管调频电路变容二极管调频电路变容二极管调频电路图图图图 10.4.3 10.4.3 振荡回路的振荡回路的振荡回路的振荡回路的等效电路等效电路等效电路等效电路第38页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图 10.4.4 90MHz 10.4.4 90MHz直接调频电路及其高频通路直接调频电路及其高频通路直接调频电路及其高频通路直接调频电路及其高频通路举例：举例：10.4.2 10.4.2 电路分析电路分析第39页，共84页，编辑于2022年，星期一10.5 10.5 晶体振荡器直接调频晶体振荡器直接调频 直接调频的主要优点
27、是可以获得较大的频偏，但直接调频的主要优点是可以获得较大的频偏，但是中心频率的稳定性（主要是长期稳定性）较差。稳是中心频率的稳定性（主要是长期稳定性）较差。稳定中心频率可以采用对石英晶体振荡器进行直接调频。定中心频率可以采用对石英晶体振荡器进行直接调频。变容二极管接入振荡回路有两种方式。变容二极管接入振荡回路有两种方式。变容二极管接入振荡回路有两种方式。一种是与石变容二极管接入振荡回路有两种方式。一种是与石英晶体相串联，另一种是与石英晶体相并联。变容二极英晶体相串联，另一种是与石英晶体相并联。变容二极管与晶体并联连接方式有一个较大的缺点，就是变容管管与晶体并联连接方式有一个较大的缺点，就是变容
28、管参数的不稳定性直接严重地影响调频信号中心频率的稳参数的不稳定性直接严重地影响调频信号中心频率的稳定度。因而用得比较广泛的还是变容管与石英晶体相串定度。因而用得比较广泛的还是变容管与石英晶体相串联的方式。联的方式。第40页，共84页，编辑于2022年，星期一 图图图图 10.5.1 10.5.1 变容管与晶体的两种连接方式及其电抗曲线变容管与晶体的两种连接方式及其电抗曲线变容管与晶体的两种连接方式及其电抗曲线变容管与晶体的两种连接方式及其电抗曲线10.5 10.5 晶体振荡器直接调频晶体振荡器直接调频第41页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图 10.5.2 10.5.2 晶体振荡器直
29、接调频电路晶体振荡器直接调频电路晶体振荡器直接调频电路晶体振荡器直接调频电路Pierce Oscillators (cb)型振荡器型振荡器 10.5 10.5 晶体振荡器直接调频晶体振荡器直接调频第42页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图 10.5.3 10.5.3 晶体振荡器的变容管直接调频电路晶体振荡器的变容管直接调频电路晶体振荡器的变容管直接调频电路晶体振荡器的变容管直接调频电路应用举例：应用举例：调调制制信信号号Pierce 型振荡器型振荡器 调制信号放大调制信号放大 10.5 10.5 晶体振荡器直接调频晶体振荡器直接调频第43页，共84页，编辑于2022年，星期一10.6
30、 10.6 间接调频间接调频:由调相实现调频由调相实现调频10.6.1 调相的方法调相的方法10.6.2 间接调频的实现间接调频的实现第44页，共84页，编辑于2022年，星期一10.6 10.6 间接调频间接调频:由调相实现调频由调相实现调频高稳定度高稳定度载波振荡器载波振荡器 相位相位调制器调制器积分积分 电路电路多级倍频多级倍频和混频器和混频器宽带宽带 窄带窄带 采用高稳定度的晶体振荡器作为主振级，然后再对这个稳采用高稳定度的晶体振荡器作为主振级，然后再对这个稳定的载频信号进行调相，这样一来就可得到中心频率稳定度高定的载频信号进行调相，这样一来就可得到中心频率稳定度高的调频信号。的调频信
31、号。第45页，共84页，编辑于2022年，星期一10.6.1 10.6.1 调相的方法调相的方法 调相的方法通常有三类：一类是用调制信号控制谐振回路或移相网调相的方法通常有三类：一类是用调制信号控制谐振回路或移相网络的电抗或电阻元件以实现调相。第二类是矢量合成法调相。第三类是络的电抗或电阻元件以实现调相。第二类是矢量合成法调相。第三类是脉冲调相。脉冲调相。1）谐振回路或移相网络的调相方法）谐振回路或移相网络的调相方法（1）利用谐振回路调相）利用谐振回路调相第46页，共84页，编辑于2022年，星期一（1）利用谐振回路调相）利用谐振回路调相ff0一般当一般当 时，则有：时，则有：如果设如果设CC
32、j，则，则所以回路的谐振频率：所以回路的谐振频率：而回路频率的频偏移为而回路频率的频偏移为:所以：所以：10.6.1 10.6.1 调相的方法调相的方法第47页，共84页，编辑于2022年，星期一（2）利用移相网络调相）利用移相网络调相图图图图 10.6.1 10.6.1 RCRC移相网络移相网络移相网络移相网络10.6.1 10.6.1 调相的方法调相的方法第48页，共84页，编辑于2022年，星期一 图图图图 10.6.2 10.6.2 RCRC移相网络矢量图移相网络矢量图移相网络矢量图移相网络矢量图10.6.1 10.6.1 调相的方法调相的方法第49页，共84页，编辑于2022年，星期
33、一图图图图 10.6.3 10.6.3 利用变容二极管改变移相网络的电抗利用变容二极管改变移相网络的电抗利用变容二极管改变移相网络的电抗利用变容二极管改变移相网络的电抗10.6.1 10.6.1 调相的方法调相的方法第50页，共84页，编辑于2022年，星期一2）合成调相法阿姆斯特朗法）合成调相法阿姆斯特朗法10.6.1 10.6.1 调相的方法调相的方法第51页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图 10.6.5 10.6.5 实现矢量合成法的方框图实现矢量合成法的方框图实现矢量合成法的方框图实现矢量合成法的方框图10.6.1 10.6.1 调相的方法调相的方法第52页，共84页，编辑
34、于2022年，星期一图图图图 10.6.6 10.6.6 用载波振荡与双边带调幅波叠加以实现调相用载波振荡与双边带调幅波叠加以实现调相用载波振荡与双边带调幅波叠加以实现调相用载波振荡与双边带调幅波叠加以实现调相10.6.1 10.6.1 调相的方法调相的方法第53页，共84页，编辑于2022年，星期一3）脉冲调相）脉冲调相图图图图 10.6.7 10.6.7 实现脉冲调相的方框图实现脉冲调相的方框图实现脉冲调相的方框图实现脉冲调相的方框图10.6.1 10.6.1 调相的方法调相的方法第54页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图 10.6.8 10.6.8 脉冲调相各部分的波形图脉冲调
35、相各部分的波形图脉冲调相各部分的波形图脉冲调相各部分的波形图10.6.1 10.6.1 调相的方法调相的方法第55页，共84页，编辑于2022年，星期一10.6.2 10.6.2 间接调频的实现间接调频的实现图图图图 10.6.9 10.6.9 间接调频的典型方框图间接调频的典型方框图间接调频的典型方框图间接调频的典型方框图第56页，共84页，编辑于2022年，星期一积分积分 电路电路线性可控线性可控延时电路延时电路 设延时器件的延时是可控的，如将调制信号积分之后，设延时器件的延时是可控的，如将调制信号积分之后，去线性地控制延时时间，若延时器件此时的输入信号为载去线性地控制延时时间，若延时器件
36、此时的输入信号为载波振荡，则经延时以后，得到延时器件的输出信号。波振荡，则经延时以后，得到延时器件的输出信号。10.7 10.7 可变延时调频可变延时调频第57页，共84页，编辑于2022年，星期一10.8 10.8 相位鉴频器相位鉴频器10.8.1 相位鉴频器的工作原理相位鉴频器的工作原理10.8.2 相位鉴频器回路参数的选择相位鉴频器回路参数的选择第58页，共84页，编辑于2022年，星期一10.8.1 10.8.1 相位鉴频器的工作原理相位鉴频器的工作原理 先将输入调频信号和经过相移网络后的信号相加先将输入调频信号和经过相移网络后的信号相加(或相或相减减)，产生振幅反映附加相位，产生振幅
37、反映附加相位变化的调幅波，而后通过包变化的调幅波，而后通过包络检波器检出振幅的变化，就可完成鉴相功能。络检波器检出振幅的变化，就可完成鉴相功能。相加器相加器包络检波器包络检波器1.数学模型数学模型第59页，共84页，编辑于2022年，星期一0调频信号调频信号10.8.1 10.8.1 相位鉴频器的工作原理相位鉴频器的工作原理第60页，共84页，编辑于2022年，星期一O 令令 当当 当当较小时，较小时，例如例如 上述分析表明，包络上述分析表明，包络V(t)的变化反映的变化反映的变化，的变化，10.8.1 10.8.1 相位鉴频器的工作原理相位鉴频器的工作原理第61页，共84页，编辑于2022年
38、，星期一相加器相加器相加器相加器 包络包络检波器检波器 包络包络检波器检波器相加器相加器 但它们之间的关系是非线性的，因而包络检波器的输出解调电但它们之间的关系是非线性的，因而包络检波器的输出解调电压是失真的。在实际电路中，为了减小失真，广泛采用平衡鉴相电压是失真的。在实际电路中，为了减小失真，广泛采用平衡鉴相电路。路。10.8.1 10.8.1 相位鉴频器的工作原理相位鉴频器的工作原理第62页，共84页，编辑于2022年，星期一O10.8.1 10.8.1 相位鉴频器的工作原理相位鉴频器的工作原理第63页，共84页，编辑于2022年，星期一 比较可见，用平衡鉴相电路可在输出解调电压中抵消直流
39、项和比较可见，用平衡鉴相电路可在输出解调电压中抵消直流项和sin的二次方项及其以上的各偶次方项，并使的二次方项及其以上的各偶次方项，并使sin 项幅值增强为二倍。项幅值增强为二倍。10.8.1 10.8.1 相位鉴频器的工作原理相位鉴频器的工作原理第64页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图 10.8.1 10.8.1 相位鉴频器原理电路相位鉴频器原理电路相位鉴频器原理电路相位鉴频器原理电路2.实现电路实现电路移相网络移相网络 包络检波包络检波 10.8.1 10.8.1 相位鉴频器的工作原理相位鉴频器的工作原理第65页，共84页，编辑于2022年，星期一O L1C1和和L2C2构成互
40、感耦合的双调谐回路，作为相位鉴频器的相移构成互感耦合的双调谐回路，作为相位鉴频器的相移网络；网络；两个二极管包络检波器构成相位鉴频器的平衡鉴相电路，两个二极管包络检波器构成相位鉴频器的平衡鉴相电路，L3为高为高频扼流圈，频扼流圈，C0为耦合电容，对输入信号频率呈短路；对输入信号频率呈开为耦合电容，对输入信号频率呈短路；对输入信号频率呈开路，用来为包络检波器的平均电流提供通路。路，用来为包络检波器的平均电流提供通路。10.8.1 10.8.1 相位鉴频器的工作原理相位鉴频器的工作原理第66页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图 10.8.4 10.8.4 对应于不同耦合因数的鉴频特性曲线
41、对应于不同耦合因数的鉴频特性曲线对应于不同耦合因数的鉴频特性曲线对应于不同耦合因数的鉴频特性曲线10.8.2 10.8.2 相位鉴频器回路参数的选择相位鉴频器回路参数的选择第67页，共84页，编辑于2022年，星期一 由该曲线可以看出，耦合很弱（即由该曲线可以看出，耦合很弱（即很小）时，线很小）时，线性范围小，鉴频跨导高。一般，当性范围小，鉴频跨导高。一般，当1.5以后，非线性以后，非线性就已经相当严重。反之，耦合比较紧，线性范围就大，而就已经相当严重。反之，耦合比较紧，线性范围就大，而鉴频跨导就小。但当鉴频跨导就小。但当以上时，非线性又严重起来。因以上时，非线性又严重起来。因此，通常选取此，
42、通常选取。由于由于，当回路品质因数，当回路品质因数L不变时，逐渐加不变时，逐渐加强耦合，鉴频跨导随之下降，但线性范围则随之加宽。强耦合，鉴频跨导随之下降，但线性范围则随之加宽。10.8.2 10.8.2 相位鉴频器回路参数的选择相位鉴频器回路参数的选择第68页，共84页，编辑于2022年，星期一10.9 10.9 比例鉴频器比例鉴频器 以上分析时假定理想调频波，即输入信号以上分析时假定理想调频波，即输入信号V12振幅恒定。振幅恒定。能能否否对对相相位位鉴鉴频频器器的的电电路路作作某某些些改改动动来来获获得得一一定定的的限限幅幅作作用用，以以省掉限幅器呢省掉限幅器呢?实实际际中中，当当噪噪声声、
43、各各种种干干扰扰以以及及电电路路频频率率特特性性的的不不均均匀匀性性所所引引起起的的输输入入信信号号的的寄寄生生调调幅幅，都都可可能能直直接接在在相相位位鉴鉴频频器器的的输输出出信信号号中中反映出来。反映出来。为了去掉这种虚假信号，就必须在鉴频之前预先进行限幅。为了去掉这种虚假信号，就必须在鉴频之前预先进行限幅。为为了了回回答答这这个个问问题题，需需要要从从一一个个新新的的观观点点对对相相位位鉴鉴频频器器进进行行深深入入一步的分析。一步的分析。第69页，共84页，编辑于2022年，星期一 输输入入信信号号V12振振幅幅的的变变化化会会使使VD1和和VD2的的振振幅幅成成比比例例地地变变化化，因
44、因而而在在相相位位鉴鉴频频器器的的输输出出信信号号中中反反映映出出来来由由V12振振幅幅变变化化产产生生的的虚虚假假信号。信号。O10.9 10.9 比例鉴频器比例鉴频器第70页，共84页，编辑于2022年，星期一如果如果如果如果可实现可实现同时同时10.9 10.9 比例鉴频器比例鉴频器第71页，共84页，编辑于2022年，星期一为实现为实现为实现为实现1.工作原理工作原理 比例鉴频器的输出恰好等于相位鉴频器输出的一半。比例鉴频器的输出恰好等于相位鉴频器输出的一半。10.9 10.9 比例鉴频器比例鉴频器第72页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图 10.8.1 10.8.1 相位鉴
45、频器原理电路相位鉴频器原理电路相位鉴频器原理电路相位鉴频器原理电路2.实现电路实现电路移相网络移相网络 包络检波包络检波 10.9 10.9 比例鉴频器比例鉴频器第73页，共84页，编辑于2022年，星期一 3.动态限幅特性动态限幅特性V 12 限幅原理：限幅原理：iD ，VC6C6不变不变 Rid id Av V 12 10.9 10.9 比例鉴频器比例鉴频器第74页，共84页，编辑于2022年，星期一10.10 10.10 其他形式的鉴频器其他形式的鉴频器10.10.1 脉冲计数式鉴频器脉冲计数式鉴频器10.10.2 符合门鉴频器符合门鉴频器第75页，共84页，编辑于2022年，星期一10
46、.10.1 10.10.1 脉冲计数式鉴频器脉冲计数式鉴频器 脉冲计数式鉴频器是根据第二类鉴频方法制成的，它的突脉冲计数式鉴频器是根据第二类鉴频方法制成的，它的突出优点是线性好，频带宽，同时它能工作于一个相当宽的中心出优点是线性好，频带宽，同时它能工作于一个相当宽的中心频率范围（不像前述几种鉴频器必须工作于某一中心频率上，频率范围（不像前述几种鉴频器必须工作于某一中心频率上，否则将产生附加的直流输出）。否则将产生附加的直流输出）。图图图图 10.10.1 10.10.1 调频波的正、负过零点调频波的正、负过零点调频波的正、负过零点调频波的正、负过零点第76页，共84页，编辑于2022年，星期一
47、 图图图图 10.10.2 10.10.2 将调频波变换成重复频率受到调制的矩形脉冲序列将调频波变换成重复频率受到调制的矩形脉冲序列将调频波变换成重复频率受到调制的矩形脉冲序列将调频波变换成重复频率受到调制的矩形脉冲序列10.10.1 10.10.1 脉冲计数式鉴频器脉冲计数式鉴频器第77页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图 10.10.3 10.10.3 脉冲计数式鉴频器工作原理脉冲计数式鉴频器工作原理脉冲计数式鉴频器工作原理脉冲计数式鉴频器工作原理10.10.1 10.10.1 脉冲计数式鉴频器脉冲计数式鉴频器第78页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图 10.10.4
48、10.10.4 符合门鉴频器方框图符合门鉴频器方框图符合门鉴频器方框图符合门鉴频器方框图10.10.2 10.10.2 符合门鉴频器符合门鉴频器 符合门鉴频器是根据第三类鉴频方法制成的，它的符合门鉴频器是根据第三类鉴频方法制成的，它的突出优点是只有一个调谐回路，在集成电路中用起来十突出优点是只有一个调谐回路，在集成电路中用起来十分方便。这种鉴频器的集成电路产品不仅包含鉴频器本分方便。这种鉴频器的集成电路产品不仅包含鉴频器本身，还包括性能优良的限幅器。身，还包括性能优良的限幅器。第79页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图 10.10.5 10.10.5 移相电路及其特性移相电路及其特性
49、移相电路及其特性移相电路及其特性10.10.2 10.10.2 符合门鉴频器符合门鉴频器第80页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图10.10.6 10.10.6 图图图图10.10.10.10.中各点波形图中各点波形图中各点波形图中各点波形图10.10.2 10.10.2 符合门鉴频器符合门鉴频器第81页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图10.10.7 G3210.10.7 G32型集成电路型集成电路型集成电路型集成电路电路举例：电路举例：三级差分宽带放大器三级差分宽带放大器稳压电路稳压电路 全波双平衡符合门检波器全波双平衡符合门检波器 10.10.2 10.10.2 符合门鉴频器符合门鉴频器第82页，共84页，编辑于2022年，星期一图图图图 10.10.8 10.10.8 差分对组成的与门电路差分对组成的与门电路差分对组成的与门电路差分对组成的与门电路电路举例：电路举例：10.10.2 10.10.2 符合门鉴频器符合门鉴频器第83页，共84页，编辑于2022年，星期一10.7 可变延时调频可变延时调频10.8 相位鉴频器相位鉴频器10.9 比例鉴频器比例鉴频器10.10 其他形式的鉴频器其他形式的鉴频器10.6 间接调频间接调频:由调相实现调频由调相实现调频10 10 角度调制与解调角度调制与解调第84页，共84页，编辑于2022年，星期一