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1、关于角度调制与解调电路1第1页，讲稿共27张，创作于星期三25.3调频波解调电路调频波解调电路频率检波频率检波(鉴频鉴频)：调频波的解调：调频波的解调相位检波相位检波(鉴相鉴相)：调相波的解调：调相波的解调本章重点讨论调频波的解调本章重点讨论调频波的解调鉴频鉴频。一一超外差式调频接收机组成框图超外差式调频接收机组成框图在鉴频前加限幅器的作用：在鉴频前加限幅器的作用：（1）干扰一般是幅度干扰，限幅可以去干扰。）干扰一般是幅度干扰，限幅可以去干扰。（2）高高放放、混混频频、中中放放等等电电路路的的幅幅频频特特性性不不平平坦坦导导致致不不同同频频率率幅幅度度不不同同寄生调幅，限幅可以抑制寄生调幅。寄
2、生调幅，限幅可以抑制寄生调幅。第2页，讲稿共27张，创作于星期三3二、鉴频电路性能要求二、鉴频电路性能要求鉴频电路功能：鉴频电路功能：将输入调频信号的瞬时频率变换为相应解调输出电压。将输入调频信号的瞬时频率变换为相应解调输出电压。1鉴频特性鉴频特性 描描述述 vO 随随瞬瞬时时频频偏偏(f -fc)的的变变化化特特性，性，如图如图。2鉴频跨导鉴频跨导鉴频特性原点处的斜率：鉴频特性原点处的斜率：单位单位 V/Hz。SD 越大，鉴频器将输入瞬时频偏变换为输出解调电压的能力越越大，鉴频器将输入瞬时频偏变换为输出解调电压的能力越强。强。5.3.1限幅鉴频实现方法概述限幅鉴频实现方法概述第3页，讲稿共2
3、7张，创作于星期三44非线性失真非线性失真鉴频特性曲线在鉴频特性曲线在 内近似线性，则内近似线性，则 为鉴频带宽为鉴频带宽BW。要求：。要求：由于鉴频特性非理想直线而使解调信号产生的失真。由于鉴频特性非理想直线而使解调信号产生的失真。二、鉴频的实现方法二、鉴频的实现方法1利用反馈环路利用反馈环路(例如锁相环例如锁相环)实现鉴频实现鉴频(第第 6 章章)2利用波形变换利用波形变换将输入的调频信号进行特定的将输入的调频信号进行特定的波形变换波形变换，使，使变换后的波形含有反映瞬时频率变化的平均分量。再通过检波、低通滤变换后的波形含有反映瞬时频率变化的平均分量。再通过检波、低通滤波器输出所需的解调电
4、压。波器输出所需的解调电压。方法：三种。方法：三种。3鉴频带宽鉴频带宽第4页，讲稿共27张，创作于星期三5(1)斜率鉴频器斜率鉴频器 将将输输入入调调频频波波通通过过具具有有合合适适频频率率特特性性的的线线性性网网络络，使使输输出调频波的出调频波的振幅振幅按照瞬时频率的规律变化按照瞬时频率的规律变化 通过通过包络检波器包络检波器输出反映振幅变化的解调电压。输出反映振幅变化的解调电压。(2)相位鉴频器相位鉴频器 将将输输入入调调频频波波通通过过具具有有合合适适频频率率特特性性的的线线性性网网络络，使使输输出出调调频频波的附加波的附加相移相移按照瞬时频率的规律变化按照瞬时频率的规律变化。相相位位检
5、检波波器器将将它它与与输输入入调调频频波波的的瞬瞬时时相相位位进进行行比比较较，检检出出反反映附加相移变化的解调电压。映附加相移变化的解调电压。第5页，讲稿共27张，创作于星期三6(3)脉冲计数式鉴频器脉冲计数式鉴频器 调频波通过调频波通过非线性变换网络非线性变换网络变成变成调频等宽调频等宽脉冲序列。脉冲序列。由低通滤波器输出反映平均分量变化的解调电压。由低通滤波器输出反映平均分量变化的解调电压。第6页，讲稿共27张，创作于星期三7调频电压调频电压 限幅器限幅器 调频方波调频方波 微分电路微分电路 微分脉冲微分脉冲脉冲形成电路脉冲形成电路 调频方波调频方波 低通滤波器低通滤波器 解调电压解调电
6、压第7页，讲稿共27张，创作于星期三8*三、调频信号通过线性网络的响应三、调频信号通过线性网络的响应线性网络：斜率、相位鉴频的关键线性网络：斜率、相位鉴频的关键作用：瞬时频率变化作用：瞬时频率变化-振幅、相移变化振幅、相移变化1FM波到波到FM-AM波的变换波的变换当当 v1=V1mcos(ct+Mfsin t)时时(Mf=m/)v2(t)=-A0Vlm(c+mcos t)sin(ct+Mfsin t)(5-3-8)可可见见，经经过过理理想想微微分分网网络络，等等幅幅调调频频波波变变成成了了FM-AM波波，可可通通过对过对v2进行包络检波得到所需的解调电压。进行包络检波得到所需的解调电压。第8
7、页，讲稿共27张，创作于星期三9 一理想时延网络的频率特性：一理想时延网络的频率特性：2FM波到波到FM-PM波的变换波的变换当当 v1(t)=Vlmcos(ct+Mfsin t)时，时，其中其中 sin(t-0)=sin tcos0-cos tsin0 sin t-cos t0 (若若0 /12/12，则，则 cos0 1，sin0 0)第9页，讲稿共27张，创作于星期三10即即 sin(t-0)sin t-cos t0上上式式表表明明，通通过过理理想想时时延延网网络络，当当 0 /12 时时，输输出出调调频频波波中中附加相移为附加相移为 =-c 0-Mf0 cos t=-0(c+m cos
8、 t)与输入调频波的瞬时频率成正比。与输入调频波的瞬时频率成正比。第10页，讲稿共27张，创作于星期三11理想时延网络理想时延网络幅频特性：恒值幅频特性：恒值相频特性：线性相频特性：线性总结：总结：线性网络：利用时沿网络线性相频特性构成线性网络或微分线性网络：利用时沿网络线性相频特性构成线性网络或微分网络线性幅频特性构成线性网络。网络线性幅频特性构成线性网络。第11页，讲稿共27张，创作于星期三12四、振幅限幅器四、振幅限幅器 作用：将寄生作用：将寄生调幅调幅的调频信号变换为的调频信号变换为等幅等幅的调频信号。的调频信号。第12页，讲稿共27张，创作于星期三131差分对振幅限幅器差分对振幅限幅
9、器(1)电路电路(2)原理原理输输入入 vS 较较大大，iC 上上下下削削平平，后后接接LCLC谐谐振振回回路路，可可得得等等幅幅调调频频波波。LCLC调调谐谐回回路路：中中心心频频率率fc，BWFM波波的的频频谱谱带带宽宽。多多级级差差放放级级联，可有效降低门限电压（单级：联，可有效降低门限电压（单级：100mV100mV左右）。左右）。第13页，讲稿共27张，创作于星期三14一、失谐回路斜率鉴频电路一、失谐回路斜率鉴频电路1电路组成电路组成(1)单单失失谐谐回回路路(谐谐振振回回路路对对输输入调频波的载波失谐入调频波的载波失谐)(2)二极管包络检波器二极管包络检波器2工作原理工作原理 (1
10、)将将载载波波角角频频率率设设在在谐谐振振特特性性曲曲线线倾倾斜斜部部分分中中接接近近直直线线段段的的中中点点(O或或 O )。(2)单单失失谐谐回回路路将将输输入入的的等等幅幅调调频频波波 vS(t)=Vsmcos(ct+Mfsin t)变换为幅度反映瞬时频率变化的变换为幅度反映瞬时频率变化的调幅调幅调频波。调频波。(3)通过包络检波器完成鉴频功能。通过包络检波器完成鉴频功能。斜率鉴频器斜率鉴频器5.3.2斜率鉴频电路斜率鉴频电路第14页，讲稿共27张，创作于星期三153扩大鉴频特性范围扩大鉴频特性范围单单失失谐谐回回路路鉴鉴频频器器：谐谐振振曲曲线线线线性性范范围围小小，为为扩扩大大鉴鉴频
11、频特特性性范范围围，多采用多采用双失谐回路斜率鉴频器双失谐回路斜率鉴频器。(1)电路电路vO=vAV1-vAV2 图图中中，上上谐谐振振回回路路调调谐谐在在 f01，下下谐谐振振回回路路调调谐谐在在 f02，它它们们各各自自失失谐谐在在输输入入调调频频波波载载波波频频率率 fc 的的两两则则，并并且且与与 fc 间间隔隔 f 相相等等，即即 f =f01-fc=fc-f02。第15页，讲稿共27张，创作于星期三16(2)鉴频特性鉴频特性设设 A1()、A2()：上、下两谐振回路的幅频特性上、下两谐振回路的幅频特性vO：双失谐回路斜率鉴频器输出解调电压，则双失谐回路斜率鉴频器输出解调电压，则vO
12、=vAV1-vAV2=Vsm dA1()-A2()可可见见，当当 Vsm 和和 d 一一定定时时，vO 随随 的的变变化化特特性性就就是是两两个个失失谐谐回路的幅频特性相减后的合成特性。回路的幅频特性相减后的合成特性。d：上、下两包络检波器的检波电压传输系数：上、下两包络检波器的检波电压传输系数(3)讨论讨论合成鉴频特性曲线的线性：合成鉴频特性曲线的线性：与与两失谐回路的幅频特性形状有关；两失谐回路的幅频特性形状有关；主主要要取取决决于于 f01 和和 f02 的的位位置置。配配置置恰恰当当，补补偿偿两两曲曲线线中中的的弯弯曲曲部部分分，可可获获线线性性范范围围较大的鉴频特性曲线。较大的鉴频特
13、性曲线。第16页，讲稿共27张，创作于星期三17 二、集成电路中采用的斜率鉴频器二、集成电路中采用的斜率鉴频器1电路电路(P294)T1T2：射随器；：射随器；T3T4：三三极极管管包包络络检检波波器；器；T5T6：差分放大器；：差分放大器；L1C1C2：线线性性网网络络，作作用用：f V 变变换换，输输出出调调频频调调幅幅电电压压 v1(t)，v2(t)。vo (v1m-v2m)第17页，讲稿共27张，创作于星期三182f V 变换原理变换原理(1)当当 时时，L1C1并联谐振，并联谐振，v1m 最大，最大，v2m 最小；最小；(2)当当 时时，L1C1C2串联谐振，串联谐振，v1m 最小，
14、最小，v2m 最大；最大；(3)(3)合成鉴频特性曲线如图：合成鉴频特性曲线如图：vO=A(V1m-V2m)A：增益常数，取决于射随器、检波：增益常数，取决于射随器、检波器、差分放大器。器、差分放大器。第18页，讲稿共27张，创作于星期三19作作用用：鉴鉴相相，用用来来检检出出两两信信号号间间的的相相位位差差，并并输输出出与与相相位位差差大大小相对应的电压。小相对应的电压。实现电路实现电路一、乘积型鉴相器一、乘积型鉴相器1组成框图组成框图5.3.3相位鉴频电路相位鉴频电路-*叠加型叠加型乘积型乘积型模拟鉴相器模拟鉴相器由数字电路构成由数字电路构成*数字鉴相器数字鉴相器加在乘法器的两输入端的应是
15、一对具有同一调频规律，而不同频率加在乘法器的两输入端的应是一对具有同一调频规律，而不同频率具有不同相差的信号，相差与频偏成线性关系。具有不同相差的信号，相差与频偏成线性关系。第19页，讲稿共27张，创作于星期三20诺顿定理诺顿定理 如图如图(b)，其中，其中，则该网络就是在则该网络就是在 激励下的单谐振回路。激励下的单谐振回路。在在 0 0 附近，网络的增益附近，网络的增益 A A(j)可近似表示为可近似表示为1.1.频相转换网络（单调谐频相转换网络（单调谐回路移相电路）回路移相电路）电路（图（电路（图（a)a)输出电压输出电压 或或(5-3-25)式中式中定义为定义为广义失谐量广义失谐量，其
16、中，其中二、乘积型相位鉴频器的实际电路（电视机伴音二、乘积型相位鉴频器的实际电路（电视机伴音IC）第20页，讲稿共27张，创作于星期三21 幅幅频频特特性性和和相相频频特特性性曲曲线线可可根根据据(5-3-25)式画出，如图。式画出，如图。讨论讨论 比比较较理理想想时时延延网网络络特特性性，该该网网络络既既不不能能提提供供恒恒值值的的幅幅频频特特性性，也也不不能能提提供供线线性性的的相相频频特特性性，仅仅在在 0（0应应设设置置为为 c c）附附近近的的很很小小范范围围内内，才才可可近近似似认认为为 A A()为为恒恒值值，A()在在 /2/2 上、下线性变化。上、下线性变化。第21页，讲稿共
17、27张，创作于星期三22T3 T9、D6：双双差差分分对对平平衡衡调制器。调制器。2.2.乘积型鉴相器乘积型鉴相器第22页，讲稿共27张，创作于星期三23除除 90 固固定定相相移移外外，它它们们之之间间的的相相位位差差为为 。则则双双差差分分对对管输出差值电流为管输出差值电流为(5-3-19)(1)V2m 260 mV，上式简化为，上式简化为(4-2-27 式式)双差分对管平衡调制器工作原理：双差分对管平衡调制器工作原理：设两个输入信号分别为设两个输入信号分别为第23页，讲稿共27张，创作于星期三24通通过过低低通通滤滤波波器器，滤滤除除 2 及及其其以以上上各各次次谐谐波波项项，取取出出有
18、有用用的平均分量，其值与的平均分量，其值与 sin 成正比。成正比。设设双双差差分分对对管管的的直直流流负负载载电电阻阻为为 RC，低低通通滤滤波波器器的的传传输输增增益益为为 1，则鉴相器的鉴相特性为，则鉴相器的鉴相特性为(5-3-20)式中，式中，Ad 为为鉴相灵敏度鉴相灵敏度，单位为，单位为 V。第24页，讲稿共27张，创作于星期三25输输入入信信号号引引入入 90 的的固固定定相相移移，目目的的为为了了获获得得正正弦弦的的鉴鉴相相特特性性，以以保保证证 =0 时时 vO=0，且上、下奇对称。，且上、下奇对称。*(2)当当 Vlm 和和 V2m 均大于均大于 260 mV当当 时，时，s
19、in ，vO 与与 成正比。故只能不失真地解调成正比。故只能不失真地解调 为小值的调相信号。为小值的调相信号。构成符合门鉴相器。构成符合门鉴相器。第25页，讲稿共27张，创作于星期三263总总电路（电路（P352）(1)电路电路T3 T9、D6：双双差差分分对对平平衡衡调调制制器器，实实现现乘乘积积型型鉴相。鉴相。D1 D5：T2及及双双差差分分对对偏偏置置电电路。路。T1：射随器，将一路信号：射随器，将一路信号vS分为大小两路：分为大小两路：大：接大：接 T7，作用：保证，作用：保证 T7、T8 为开关状态。为开关状态。小小：经经频频相相转转换换网网络络和和T2（射射随随）接接 T3 T6，为为相相乘器的小信号输入电压。乘器的小信号输入电压。频相转频相转换网络换网络第26页，讲稿共27张，创作于星期三感感谢谢大大家家观观看看第27页，讲稿共27张，创作于星期三