高頻電路 第八章調(diào)角信號解調(diào)電路

1、高頻電子線路高頻電子線路首頁上頁下頁退出第八章第八章 調(diào)角信號的解調(diào)電路調(diào)角信號的解調(diào)電路第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 鑒相器鑒相器 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 ：第三節(jié)第三節(jié) 鑒頻器鑒頻器高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 一、調(diào)角信號解調(diào)電路的功能一、調(diào)角信號解調(diào)電路的功能 從調(diào)角波中取出原調(diào)制信號從調(diào)角波中取出原調(diào)制信號。1、調(diào)相波解調(diào)電路的功能調(diào)相波解調(diào)電路的功能是從調(diào)相波中取出原調(diào)制信號，也稱為鑒相器鑒相器。 當(dāng)輸入調(diào)相波 : ( )coscosicmcpu ttmt0( )cosmu tt2、調(diào)頻波解調(diào)電路的功能調(diào)頻波解調(diào)電路的功能是從調(diào)頻波中取出原調(diào)制信號

2、，也稱鑒頻器鑒頻器。 輸出電壓:當(dāng)輸入調(diào)頻波 : ( )cossintcmcfu tutmt0( )cosmu tUt輸出電壓:高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁u鑒相器的技術(shù)指標(biāo)鑒相器的技術(shù)指標(biāo)1 1、鑒相特性曲線鑒相特性曲線:即鑒相器輸出電壓與輸入信號的瞬時相位偏移 的關(guān)系。通常要求是線性關(guān)系。2 2、鑒相跨導(dǎo)鑒相跨導(dǎo):鑒相器輸出電壓與輸入信號的瞬時相位偏移 的關(guān) 系的比例系數(shù)。即鑒相特性曲線 的斜率.3 3、鑒相線性范圍鑒相線性范圍:通常應(yīng)大于調(diào)相波最大相移的二倍。4 4、非線性失真非線性失真:應(yīng)盡可能小。二、主要技術(shù)指標(biāo)二、主要技術(shù)指標(biāo)高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁u鑒

3、頻器的主要指標(biāo)鑒頻器的主要指標(biāo) 1 1、鑒頻特性曲線鑒頻特性曲線:即鑒頻器輸出電壓與輸入信號的瞬時頻率偏移f 的關(guān)系。通常要求是線性關(guān)系。2 2、鑒頻跨導(dǎo)鑒頻跨導(dǎo):鑒頻器輸出電壓與輸入信號的瞬時頻率偏移的關(guān)系的 比例系數(shù)。即鑒頻特性曲線的確斜率,也叫鑒頻靈敏度3 3、鑒頻線性范圍鑒頻線性范圍:通常應(yīng)大于調(diào)頻波最大頻偏的二倍。4 4、非線性失真非線性失真:應(yīng)盡可能小。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁一、鑒相器的分類一、鑒相器的分類1、鑒相電路通?？煞譃槟M電路型模擬電路型和數(shù)字電路型數(shù)字電路型兩大類。2、在集成電路系統(tǒng)中，常用的有模擬乘法器構(gòu)成的乘積型鑒相器和數(shù)字門電路構(gòu)成的門電路鑒相器

4、。二、乘積型鑒相電路二、乘積型鑒相電路1、電路組成框圖、電路組成框圖第二節(jié)第二節(jié) 鑒相器鑒相器 調(diào)相信號參考信號解調(diào)輸出乘法器低通濾波器高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁2、工作原理、工作原理 分析分析 是需解調(diào)的信號 :是與 正交的參考信號: )(cos111ttUucm22sinmcuUt2u一般來說， 和 為正交關(guān)系，以取得正弦形鑒相特性。2u2u1u1u1u1u1u2u2u01222qqiI thu thuKTKT1u2u模擬乘法器的輸出電流： 和 大小不同，要采取不同的近似方法，分為以下三種情況討論： 和 都是小信號 是小信號 ， 是大信號和 都是小信號 1u高頻電子線路高頻電

5、子線路退出下頁上頁首頁u 和和 均為小信號均為小信號1u2u1u2u 和 均小于26mV時，根據(jù)模擬乘法器的特性，其輸出電流01222qqiIuuKTKT12121cos( )sinMMmmccK u uK U Uttt12112111sin( )sin 2( )22MmmMmmcK U UtK U Utt 經(jīng)低通濾波器濾波，在負(fù)載 可得輸出電壓為LR01211sin( )2MmmLuK U URt1211sin( )2MmmLK U U Rt調(diào)相波的相移低頻高頻高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 鑒相特性曲線 主要指標(biāo)主要指標(biāo)00eeduSd1)(te鑒相跨導(dǎo)鑒相跨導(dǎo):rade6Lmm

6、MRUUKS2121VradS6esineemax6erad 線性鑒相范圍線性鑒相范圍 當(dāng) 時， ，即 上式中 表示 和 的瞬時相位差。通常用 表示。 隨 變化為正弦形。 1u2u)(teou當(dāng)鑒相跨導(dǎo)為鑒相跨導(dǎo)為的單位為高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁2u1uu 為小信號，為小信號， 為大信號為大信號1u2u21210222ukTqthuKukTqukTqIiM 為小信號 ， 為大信號時，乘法器的輸出電流為2u當(dāng) 的振幅大于100mV時，雙曲線函數(shù)具有開關(guān)函數(shù)的形式210122ttukTqthcc2444sinsin3sin5235cccqthutttKT展開為傅氏級數(shù)1144cos

7、( )sinsin33MmccciK Utttt ttUKtUKcmMmM11112sin2sin2111122sin 2( )sin 4( )33MmcMmcK UttK Utt乘法器輸出電流0112sin( )MmLuKURt 112sinMmLKURt LR經(jīng)低通濾波器濾波，在負(fù)載 上得到輸出電壓高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁12MmLSK UR 鑒相跨導(dǎo)max6erad 線性鑒相范圍1u2uu 和和 均為大信號均為大信號1u2u01222qqiI thu thuKTKT 和 均為大信號時，乘法器的輸出電流為1u2u2u1u 23212212111ttttuKTqthcc111

8、1444cos( )cos3( )cos5( )235cccqthuttttttKT在 和 的振幅均大于100mV時，與 相似， 也可表示為開關(guān)函數(shù)形式展開為傅氏級數(shù)主要技術(shù)指標(biāo) 鑒相特性是正弦形正弦形高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁00112288sin( )sin 3( )(3 )LuI Rtt 10122118sin 2121nLnI Rntn 21022uKTqthuKTqthIi乘法器的輸出電流為經(jīng)低通濾波器濾波，在負(fù)載上得到輸出電壓 0101010122228888sinsin2sin 23 ( )sin 43 ( )33cccItIttIttItt010101012222

9、8888sin 2( )sin 4( )sin3 ( )sin 63 ( )33(3 )(3 )cccIttIttItItt高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁鑒相特性為三角波形 122t 0012LuI Rt 在 區(qū)間，02LSI R 鑒相跨導(dǎo)max2e 鑒相線性范圍高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁一、鑒頻電路的分類一、鑒頻電路的分類1、調(diào)頻、調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻變換型調(diào)幅調(diào)頻變換型 調(diào)頻波 調(diào)幅調(diào)頻波 檢波2、相移乘法鑒頻型、相移乘法鑒頻型 調(diào)頻波 調(diào)相調(diào)頻波 鑒相3、脈沖均值型、脈沖均值型 第三節(jié)第三節(jié) 鑒頻器鑒頻器把調(diào)頻信號通過過零比較器變換成重復(fù)頻率與調(diào)頻信號瞬時頻率相等的單極

10、性等幅脈沖序列，然后通過低通濾波器取出脈沖序列的平均值，這就恢復(fù)出與瞬時頻率變化成正比的信號。 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁二、雙失諧回路鑒頻器二、雙失諧回路鑒頻器1、雙失諧回路鑒頻器原理圖、雙失諧回路鑒頻器原理圖檢波電路檢波電路波形變換波形變換LC回路：諧振在 ,帶寬較寬c0102c、與對稱失諧L1C1回路：諧振在0101cL2C2回路：諧振在0202c鑒頻器輸出電壓是上下兩個檢波器輸出電壓之差。c高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁c22L C11LC001020uuu0102uu 當(dāng)輸入調(diào)頻信號的頻率從 向增大方向偏離時， 回路電壓大，而回路電壓小，經(jīng)檢波后 ，則鑒頻器輸

11、出電壓 。c22L C11LC0102uu001020uuu 當(dāng)輸入調(diào)頻信號的頻率從 向減小方向偏離時， 回路電壓小，而 回路電壓大。經(jīng)檢波后 ，則鑒頻器輸出電壓 。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁2、實(shí)用電路舉例、實(shí)用電路舉例iu1I2ILRII21 兩個失諧回路分別調(diào)諧于35MHz和40MHz。它們是共基放大器的負(fù)載回路。 輸入調(diào)頻波 從兩放大器發(fā)射極輸入，經(jīng)共基放大，在負(fù)載回路產(chǎn)生輸 出電壓經(jīng)檢波器產(chǎn)生檢波電流 和 。在負(fù)載上得到電壓為 。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁三、相位鑒頻器三、相位鑒頻器1、原理電路、原理電路高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁2、電路特點(diǎn)

12、、電路特點(diǎn) 它是由調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻波形變換電路和振幅檢波器兩部分組成；c11CL22CL 它的兩個調(diào)諧回路 和 均調(diào)諧于輸入調(diào)頻波的中心頻率 ；1UMabU1U1UcC4CcC 它有兩個耦合支路，一是 通過互感 耦合，在次級產(chǎn)生 的電壓，另一是 通過電容 耦合，在高頻扼流圈ZL上建立 電壓，（因?yàn)?、 對高頻相當(dāng)于短路）；1121/2,/2DabDabUUUUUU012dDdDuK UK U 它有兩個對稱的振幅檢波器，檢波器輸入電壓為調(diào)幅調(diào)頻波鑒頻器輸出電壓為兩檢波器輸出電壓之差，即 ；它本身不具有限幅作用，通常在鑒頻器之前要加限幅器 高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁定性分析的兩點(diǎn)假設(shè)定

13、性分析的兩點(diǎn)假設(shè)1L 初級回路品質(zhì)因數(shù)較高，可忽略 的損耗電阻； 初、次級互感耦合較弱，可忽略次級損耗對初級的影響。abU1U次級回路電壓次級回路電壓 與初級回路電壓與初級回路電壓 的關(guān)系的關(guān)系1L111/IUjL流過電感 的電流1IM111SMEjM IUL 通過互感 在次級回路產(chǎn)生感生電動勢abU122211UjXRCLMjUab2221/XLC 次級回路電壓式中， ，是次級回路總電抗。3、相位鑒頻器的定性分析、相位鑒頻器的定性分析高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁22211121211jabCCMMUjUU eLRLR 20X cff abU1U2當(dāng)輸入信號頻率 時 ， ?？傻帽砻?/p>

14、次級回路電壓 滯后 為 ，則電壓矢量圖如下圖所示。矢量合成分析鑒頻特性由于 ，鑒頻器輸出電壓 。12DDUU0120dDdDuK UK Ucff 2221/0,XLC2222jZRjXZe當(dāng)輸入信號頻率 時 ， 則次級回路總阻抗22222XRZ0arctan22RX212212122111jjabeUZCLMeUZCLMUabU1U2其中， ， 。可得表明次級回路電壓 滯后 為 。則電壓矢量圖如上圖所示。12,DDUU021DdDdoUKUKufcf1DU2DUou由于 鑒頻器輸出電壓 。輸入信號頻率輸入信號頻率 與中心頻率與中心頻率 相差越大，相差越大， 與與 相差越大，相差越大， 負(fù)值越負(fù)

15、。負(fù)值越負(fù)。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁cff 01222CLX2222jZRjXZe0arctan22RX22222XRZ()221121jabCMUU eLZ2abU1U21DDUU021DdDdoUKUKu 當(dāng)輸入信號頻率 時， ，則次級回路總阻抗 其中， ， ?？傻帽砻鞔渭壔芈冯妷?滯后 為 。則電壓矢量如上圖所示。 由于 ，鑒頻器輸出電壓 。f1DUcf2DU輸入信號頻率 與中心頻率 相差越大， 與 相差越大，正值也越大。鑒頻特性曲線高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁4、實(shí)際鑒頻特性曲線與電路參數(shù)的關(guān)系、實(shí)際鑒頻特性曲線與電路參數(shù)的關(guān)系鑒頻器的的輸出電壓,21pdD

16、DdoIRKUUKu高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁從曲線可以看出從曲線可以看出 :1（1） 的鑒頻特性的非線性較嚴(yán)重，且線性范圍??；（2） 時，線性范圍增大，但鑒頻跨導(dǎo)比 要小。1.5 313（3） 時，非線性嚴(yán)重。（4）當(dāng) 時，對應(yīng)曲線的 近似等于 。而鑒頻特性的兩最大值的寬度可認(rèn)為是鑒頻寬度 。由于 ， 則 ，即鑒頻寬度與耦合系數(shù)有關(guān)。1mBmax2mcBfKf LKmax2mLcffm結(jié)論結(jié)論:鑒頻特性曲線由鑒頻特性曲線由 來決定，來決定， 值一定時，鑒頻寬度由值一定時，鑒頻寬度由 來決定。來決定。 通過調(diào)節(jié)互感通過調(diào)節(jié)互感 和回路品質(zhì)因

17、數(shù)和回路品質(zhì)因數(shù) 來調(diào)節(jié)鑒頻寬度。來調(diào)節(jié)鑒頻寬度。kMLQ高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁4、鑒頻特性曲線的調(diào)整、鑒頻特性曲線的調(diào)整鑒頻零點(diǎn)的調(diào)整鑒頻零點(diǎn)的調(diào)整結(jié)論：次級回路的諧振點(diǎn)決定鑒頻特性曲線的鑒頻結(jié)論：次級回路的諧振點(diǎn)決定鑒頻特性曲線的鑒頻 零點(diǎn)零點(diǎn) 若鑒頻零點(diǎn)不在若鑒頻零點(diǎn)不在 處，調(diào)節(jié)處，調(diào)節(jié) 或或 c2L1C鑒頻特性曲線對稱性的調(diào)整鑒頻特性曲線對稱性的調(diào)整結(jié)論：若鑒頻特性曲線上下不對稱，說明初級回路沒有調(diào)諧在結(jié)論：若鑒頻特性曲線上下不對稱，說明初級回路沒有調(diào)諧在 處，應(yīng)調(diào)節(jié)處，應(yīng)調(diào)節(jié) 或或 c1L2C高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁 四、比例鑒頻器四、比例鑒頻器2

18、、比例鑒頻器的原理電路、比例鑒頻器的原理電路在 兩端并接一個大電容 ，其電容量約為 。由于 和 組成電路時間常數(shù)很大。對于15Hz以上的寄生調(diào)幅變化，電容器 上的電壓 不變。a b 0C10 F0C()RR0CdcUa bU 34a bccUUU 兩個二極管中一個與相位鑒頻器接法相反。使 為兩檢波電壓之和，即。3C4C鑒頻器輸出電壓取自電容 、 的接點(diǎn) d 和電阻的接點(diǎn) e 之間。 調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻波形變換電路與相位鑒頻器相同。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁3、比例鑒頻器基本原理、比例鑒頻器基本原理abU1U122211UjXRCLMjUab 與 的關(guān)系與相位鑒頻器相同1DU2DU3c

19、U4cU11/2DabUUU22112ababDUUUUU31cdDUK U42cdDUK U34ccdcUUU 、 與檢波電壓 ， 的關(guān)系0443111222cdcccUUUUU211()2dDDKUU鑒頻器輸出電壓 取決于兩檢波器輸入電壓之差，為相位鑒頻器的一半。檢波輸出電壓 而 不變 比例鑒頻器犧牲輸出電壓幅度來換取抑制 寄生調(diào)幅的能力高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁4、抑制寄生調(diào)幅的原理、抑制寄生調(diào)幅的原理44043422111(1)(1)222cccdcdcdcdcccUUUUUUUUUU31421212112211dcdcCDCDUUUUUU比例鑒頻器的輸出電壓的另一種表示

20、形式1DU2DU21DDUU0U當(dāng)輸入信號的頻率變化時， 與 的變化是一個增大，另一個減小， 變化，則 隨頻率變化而變，起到鑒頻作用。1DU2DU當(dāng)輸入信號振幅變化時， 與 隨振幅增大同時增大，隨振幅減小同時減小。其比值不變。也就是說，振幅變化對鑒頻輸出沒有影響。因此具有抑制寄生調(diào)幅的能力。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁五、相移乘法鑒頻器五、相移乘法鑒頻器1、相移乘法鑒頻器的組成、相移乘法鑒頻器的組成由移相器將調(diào)頻波變成調(diào)相調(diào)頻波，然后經(jīng)乘法器與原調(diào)頻波進(jìn)行相位比較，從低通濾波器取出原調(diào)制信號。高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁1C2LC R2ULjCCjRCjULjCjRCjLjCjRUU111111111211121212右圖是電容 和單調(diào)諧回路 組成的分壓傳輸移相網(wǎng)絡(luò)。其輸出電壓 為2、移相網(wǎng)絡(luò)及其特性、移相網(wǎng)絡(luò)及其特性輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系高頻電子線路高頻電子線路退出下頁上頁首頁12( )