信號解調(diào)的基本原理

1、第7章 信號解調(diào)的基本原理一、學(xué)習(xí)目標(biāo)與要求1、理解解調(diào)的基本原理；2、掌握模擬幅度信號的解調(diào)方法；會分析包絡(luò)檢波的兩種失真；3、理解LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)在鑒頻中的重要作用，正確分析鑒相器在模擬角度調(diào)制信號解調(diào)中的工作過程，了解三種數(shù)字調(diào)制信號解調(diào)的基本方法。二、本章學(xué)習(xí)要點（一） 調(diào)幅信號的解調(diào)調(diào)幅信號的解調(diào)是振幅調(diào)制的相反過程，是從高頻已調(diào)幅信號中取出原調(diào)制信號。通常將完成這種解調(diào)作用的電路稱為振幅檢波器。1、振幅檢波電路的功能、組成與分類振幅檢波電路的功能是從調(diào)幅波中不失真地解調(diào)出原調(diào)制信號c當(dāng)輸人信號是高頻等幅波時，檢波電路輸出為直流電壓，如圖7 I（a）所示。當(dāng)輸人信號是正弦調(diào)制的調(diào)幅波

2、時，檢波器輸出電壓為正弦波，如圖7 1（b）所示。當(dāng)輸人信號是脈沖調(diào)制的調(diào)幅波時，檢波器輸出電壓為脈沖波，如圖7 1（c）所示。圖71 檢波器輸人輸出波形調(diào)幅信號的頻譜由載頻和邊頻分量組成，它包含有調(diào)制信號的信息，但并不包含調(diào)制信號本身的頻率分量。例如普通調(diào)幅波,其頻譜由載頻c和邊頻c±組成，它沒有包含調(diào)制信號本身的頻率。但載頻c與上邊頻c或下邊頻c-之差就是。因而它包含有調(diào)制信號的信息。為了解調(diào)出原調(diào)制信號頻率，檢波電路必須包含有非線性器件，以便調(diào)幅信號通過它產(chǎn)生新的頻率分量，其中包含有所需要的分量。然后通過低通濾波器濾除不需要的高頻分量，取出所需的原調(diào)制信號。因此檢波電路如圖72

3、所示，由三部分組成，即高頻輸人回路、非線性器件和低通濾波器。圖72 振幅檢波電路的組成振幅檢波電路的功能還可以用輸入信號和輸出信號的頻譜來進行說明。圖7 3所示，列出了高頻等幅波、普通調(diào)幅波、雙邊帶調(diào)幅波和單邊帶調(diào)幅波四種信號通過振幅檢波電路的輸人和輸出頻譜。圖7 3（a）所示是等幅波檢波，輸入信號頻率為c的等幅波，只要檢波器中的非線性器件具有二次方特性或者通過非線性器件的電流產(chǎn)生失真，則能實現(xiàn)檢波輸出直流電壓。圖7 3（b）所示是普通調(diào)幅波檢波，輸人信號頻譜為c、c、c-，通過檢波器的非線性器可得到c與c的差頻或c或與c-的差頻，通過低通濾波器可實現(xiàn)檢波。圖7 3（c）所示是雙邊帶調(diào)幅波檢波

4、，圖7 3（d）所示是單邊帶調(diào)幅波檢波。它們和圖7 3（b）不同之處在于輸人信號頻譜中沒有獨立的載波分量c故通過非線性器件是不能直接產(chǎn)生分量。必須還要外加一個本地載頻信號c，而且要求這個載頻信號與原發(fā)射的載頻頻率相同、相位相同。通常將圖6 3（a）、（b）所示電路稱為包絡(luò)檢波器，圖6 3（c）、（d）成為同步檢波器兩大類。圖73 檢波電路的輸人與輸出頻譜2、二極管大信號包絡(luò)檢波電路1）什么是大信號包絡(luò)檢波 大信號檢波是指高頻輸人信號的振幅大于0.5V，利用二極管兩端加正向電壓時導(dǎo)通，通過二極管對低通濾波器的電容C充電，二極管加反向電壓時截止，電容C通過R放電這一特性實現(xiàn)的檢波。2）大信號檢波的

5、工作原理圖74所示是大信號檢波的原理電路。它是由輸人回路、非線性器二極管D和RC低通濾波器組成。圖75給出了輸入為等幅波時的檢波過程。當(dāng)輸人信號ui（t）為高頻等幅波時，電路接通后，由于低通濾波器的電容C上初始電壓為0，載波正半周時，二極管處于正向?qū)?，輸入高頻電壓通過二極管對電容C充電，充電時間常數(shù)rd C較小，充電很快。隨著C被充電，輸出電壓uo（t）增長，作用在二極管上的電壓為ui（t）與uo（t）之差。當(dāng)tt1時刻，ui（t）與uo（t）相等，二極管截止，電流為零。隨著t的增加，ui（t）繼續(xù)濁小，uo（t）大于ui（t），這一段時間，二強管處于截止?fàn)顟B(tài)，電容器C經(jīng)電阻R放電，放電時間

6、常數(shù)為RC。由于R比rd要大很多，因而RC較大，放電較慢。當(dāng)?shù)竭_tt2時刻，ui（t）與uo（t）又相等，然后隨著t的增加ui（t）大于uo（t），二極管導(dǎo)通，ui（t）通過二極管D對電容器再充電：到tt3時刻，ui（t）大于uo（t）再次相等，隨著t的增大ui（t）小于uo（t）二極管又處于截止，電容器C叉經(jīng)電阻R放電。如此反復(fù)，直到在一周期內(nèi)電容充電電荷量與放電電荷量相等充放電達到動態(tài)平衡進人穩(wěn)定工作狀態(tài)。這時檢波器的輸出電壓uo（t）按高頻信號的角頻率作鋸齒狀等幅波動。當(dāng)輸入為普通調(diào)幅波信號時，充放電波形如圖7 6所示。其過程與等幅波輸入情況相似。輸出電壓uo（t）的變化規(guī)律正好與輸入信

7、號的包絡(luò)相同。圖7 4 大信號檢波器原理電路圖7-4 大信號檢波電路圖7 5 時檢波器的工作過程圖7-5 輸入等幅波是檢波電路工作過程圖7 6 輸人為普通調(diào)幅波時的檢渡過程圖7-6 輸入為普通調(diào)幅波是的檢波電路3）大信號檢波器的技術(shù)指標(biāo)檢波效率若檢波電路輸入調(diào)幅波電壓為，由于包絡(luò)檢波電路輸出電壓與輸入高頻電壓振幅成正比，所以，檢波器輸出電壓等于 （7-1） 式中，稱為檢波電壓傳輸系數(shù)，又稱檢波效率。小于1，而近似等于1，實際電路中在80左右。當(dāng)足夠大時，為常數(shù)，故為線性檢波。 式（7-1）中，為檢波器輸出電壓中的直流成分，即為解調(diào)輸出原調(diào)制信號電壓。輸入電阻 對于高頻輸入信號源來說，檢波電路相

8、當(dāng)于一個負載，此負載就是檢波電路的輸入電阻，它定義為輸入高頻電壓振幅對二極管電流中基波分量振幅之比。根據(jù)輸入檢波電路的高頻功率與檢波負載所獲得的平均功率近似相等，可求得檢波電路的輸入電阻 2 （7-2）4）惰性失真與負峰切割失真 根據(jù)前面分析可知，二極管包絡(luò)檢波器工作在大信號檢波狀態(tài)時，具有較理想的線性解調(diào)性能，輸出電壓能夠不失真地反映輸入調(diào)幅波的包絡(luò)變化規(guī)律。但是，如果電路參數(shù)選擇不當(dāng)，二極管包絡(luò)檢波器就有可能產(chǎn)生惰性失真和負峰切割失真。惰性失真圖7-7 惰性失真波形 為了提高檢波效率和濾波效果，常希望選取較大的值，使電容器在載波周期內(nèi)放電很慢，上電壓的平均值便能夠不失真地跟隨輸入電壓包絡(luò)變

9、化。但是當(dāng)選得過大，也就是通過的放電速度過慢時，電容器上的端電壓便不能緊跟輸入調(diào)幅波的幅度下降而及時放電，這樣，輸出電壓將跟不上調(diào)幅波的包絡(luò)變化而產(chǎn)生失真，如圖7-7所示，這種失真稱為惰性失真。不難看出，調(diào)制信號角頻率越高，調(diào)幅系數(shù)越大，包絡(luò)下降速度就越快，惰性失真就越嚴(yán)重。要克服這種失真，必須減小的數(shù)值，使電容器的放電速度加快，因此要求 （7-3） 在多頻調(diào)制時，作為工程估算，式（7-3）中應(yīng)取最大調(diào)幅系數(shù)，應(yīng)取最高調(diào)制角頻率，因為在這種情況下最容易產(chǎn)生惰性失真。負峰切割失真在實際電路中，檢波電路的輸出端一般需要經(jīng)過一個隔直電容，與下級電路相連接，如圖7-8（a）所示。圖中，為下級（低頻放大

10、級）的輸入電阻，為了傳送低頻信號，要求對低頻信號阻抗很小，因此它的容量比較大。這樣檢波電路對于低頻的交流負載變?yōu)椋ㄒ?，略去了的影響）而直流負載仍為，且，即說明該檢波電路中直流負載不等于交流負載，并且交流負載電阻小于直流負載電阻。當(dāng)檢波電路輸入單頻調(diào)制的調(diào)幅信號時，如圖7-8（b）所示，如調(diào)幅系數(shù)比較大時，因檢波電路的直流負載電阻與交流負載電阻數(shù)值相差較大，有可能使輸出的低頻電壓在負峰值附近被削平，如圖7-8（c）所示，把這種失真稱為負峰切割失真。根據(jù)分析，與滿足下面關(guān)系 （7-4）則可避免產(chǎn)生負峰切割失真。式（7-4）中，為多頻調(diào)制時的最大調(diào)幅系數(shù)。式（7-4）說明，與大小越接近，不產(chǎn)生負峰

11、切割失真所允許的值就越接近于1，或者說，當(dāng)一定時，越大、越小，負峰切割失真就越不容易產(chǎn)生。（二）同步檢波電路 同步檢波電路與包絡(luò)檢波不同，檢波時需要同時加入與載波信號同頻同相的同步信號。同步檢波有兩種實現(xiàn)電路，一種為乘積型同步檢波電路，另一種為疊加型同步檢波電路。1）乘積型同步檢波電路 利用相乘器構(gòu)成的同步檢波電路稱為乘積型同步檢波電路。在通信及電子設(shè)各中廣泛采用二極管環(huán)形相乘器和雙差分對模擬集成相乘器構(gòu)成同步檢波電路。二極管環(huán)形相乘器既可用作調(diào)幅，也可用作解調(diào)，但兩者信號的接法剛好相反。同樣，為了避免制作體積較大的低頻變壓器（或考慮到混頻組件變壓器低頻特性較差），常把輸入高頻同步信號和高頻調(diào)

12、幅信號分別從變壓器和接入，將含有低頻分量的相乘輸出信號從、的中心抽頭處取出，再經(jīng)低通濾波器，即可檢出原調(diào)制信號。若同步信號振幅比較大，使二極管工作在開關(guān)狀態(tài)，就可減小檢波失真。 圖7-9所示為采用MC1496雙差分對集成模擬相乘器組成的同步檢波電路。圖中 同步信號加到相乘器的X輸入端，其值一般比較大，以使相乘器工作在開關(guān)狀態(tài)。為調(diào)幅信號，加到Y(jié)輸入端，其幅度可以很小，即使在幾毫伏以下，也能獲得不失真的解調(diào)。解調(diào)信號由12端單端輸出，、組成形低通濾波器，為輸出耦合隔直電容，用以耦合低頻、隔除直流。MC1496采用單電源供電，所以，5端通過接到正電源端，以便為器件內(nèi)部管子提供合適的靜態(tài)偏置電流。圖

13、7-9 MC1496乘積型同步檢波電路 2）疊加型同步檢波電路圖7-10 疊加型同步檢波電路 疊加型同步檢波電路是將需解調(diào)的調(diào)幅信號與同步信號先進行疊加，然后用二極管包絡(luò)檢波電路進行解調(diào)的電路，其電路如圖7-10所示。設(shè)輸入調(diào)幅信號，同步信號，則它們相疊加后的信號為 （7-6） 由式（7-6）說明，當(dāng)時，1，合成信號為不失真的普通調(diào)幅波，因而通過包絡(luò)檢波電路便可解調(diào)出所需的調(diào)制信號。令包絡(luò)檢波電路的檢波效率為，則檢波輸出電壓為 （7-7）式中，為檢波輸出的直流分量； 為檢波輸出低頻信號。圖7-11 平衡同步檢波電路 為了進一步減少諧波頻率分量，可采用圖7-911所示的平衡同步檢波電路。可以證明

14、，它的輸出解調(diào)電壓中頻率為2 及其以上各偶次諧波的失真分量被抵消了。最后必須指出，不管是乘積型還是疊加型同步檢波，都要求同步信號與發(fā)送端載波信號嚴(yán)格保持同頻同相，否則就會引起解調(diào)失真。當(dāng)相位相同而頻率不等時，將產(chǎn)生明顯的解調(diào)失真；當(dāng)頻率相等而相位不同時，則檢波輸出將產(chǎn)生相位失真。因此，如何產(chǎn)生一個與載波信號同頻同相的同步信號是極為重要的。為了產(chǎn)生同步信號，往往在發(fā)送端附帶發(fā)送一個功率遠低于邊帶信號功率的載波信號，稱為導(dǎo)頻信號，接收端收到導(dǎo)頻信號后，經(jīng)放大就可以作為同步信號。也可用導(dǎo)頻信號去控制接收端載波振蕩器，使之輸出的同步信號與發(fā)送端載波信號同步。（三）調(diào)角信號的解調(diào)電路的功能與技術(shù)指標(biāo)1、

15、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。調(diào)相波解調(diào)電路又稱為鑒相器。從輸人信號和輸出信號的頻譜變換關(guān)系看，可用圖81所示來說明。若輸入的調(diào)相波 ，因為mp=2，其輸人頻譜為c、c±、c±2、c±3，經(jīng)鑒相器的頻率變換輸出頻譜為。圖7 11 鑒相器的功能 圖7 12 鑒頻器的功能2、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。調(diào)頻波解調(diào)電路又稱為鑒頻器。同樣，從輸入信號和輸出信號的頻譜變換關(guān)系看，可用圖82所示來說明。若輸人的調(diào)頻波，因為mf =2，其輸入頻譜為c、c±、c±2、c±

16、3，經(jīng)鑒頻器的頻率變換輸出頻譜為。 3 鑒相器的主要技術(shù)指標(biāo)1）鑒相特性曲線鑒相器輸出電壓與輸人信號的瞬時相位偏移的關(guān)系。通常要求是線性關(guān)系。2）鑒相跨導(dǎo)鑒相器輸出電壓與輸人信號的瞬時相位偏移的關(guān)系的比例系數(shù)，也可以說是鑒相特性曲線的斜率。 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）非線性失真鑒相特性的非線性失真要盡可能小。4、鑒頻器的主要技術(shù)指標(biāo)1）鑒頻特性曲線鑒頻器輸出電壓與輸人信號的瞬時頻率偏移的關(guān)系。通常要求是線性關(guān)系。2）鑒頻跨導(dǎo)鑒頻器輸出電壓與輸人信號的瞬時頻率偏移的關(guān)系的比例系數(shù)，也可以說是鑒頻特性曲線的斜率。3）鑒頻線性范圍鑒頻線性范圍通常應(yīng)大于調(diào)頻波最

17、大頻移的二倍。4）非線性失真鑒頻特性的非線性失真要盡可能小。5鑒頻的實現(xiàn)方法 鑒頻的方法很多，常用的方法可歸納為以下四種。 （1）斜率鑒頻器 實現(xiàn)模型如圖7-14所示。先將等幅調(diào)頻信號送入頻率振幅線性變換網(wǎng)絡(luò)，變換成幅度與頻率成正比變化的調(diào)幅一調(diào)頻信號，然后用包絡(luò)檢波器進行檢波，還原出原調(diào)制信號。 圖7-14 斜率鑒頻器實現(xiàn)模型 圖7-15 相位鑒頻器實現(xiàn)模型（2）相位鑒頻器實現(xiàn)模型如圖7-15所示。先將等幅的調(diào)頻信號送入頻率一相位線性變換網(wǎng)絡(luò)，變換成相位與瞬時頻率成正比變化的調(diào)相一調(diào)頻信號，然后通過相位檢波器還原出原調(diào)制信號。（3）脈沖計數(shù)式鑒頻器 實現(xiàn)模型如圖7-16所示。先將等幅的調(diào)頻信

18、號送入非線性變換網(wǎng)絡(luò)，將它變?yōu)檎{(diào)頻等寬脈沖序列，該等寬脈沖序列含有反映瞬時頻率變化的平均分量，通過低通濾波器就能輸出反映平均分量變化的解調(diào)電壓。（4）鎖相鑒頻器利用鎖相環(huán)路進行鑒頻，這種方法在集成電路中應(yīng)用甚廣。鎖相鑒頻器工作原理將在第8章鎖相環(huán)路中介紹。 圖7-17 斜率鑒頻器工作原理（a）變換網(wǎng)絡(luò) （b）調(diào)頻信號變?yōu)檎{(diào)幅調(diào)頻信號 （c）單失諧回路鑒頻器6 斜率鑒頻器1）基本原理 把調(diào)頻信號電流加到并聯(lián)諧振回路上，如圖7-17（a）所示。將并聯(lián)回路諧振頻率調(diào)離調(diào)頻波的中心頻率，使調(diào)頻信號的中心頻率工作在諧振曲線一邊的A點上，如圖7-17（b）所示，這時并聯(lián)回路兩端電壓的振幅為。當(dāng)頻率變至，時

19、，工作點移到B ，回路兩端電壓的振幅增加到。當(dāng)頻率變至，時，工作點移到C點，回路兩端電壓振：減小到，如圖7-17（b）所示。由此可見，當(dāng)加到并聯(lián)回路的調(diào)頻信號頻率隨時間變化時，回路兩端電壓的振幅也將隨時間產(chǎn)生相應(yīng)的變化，如圖7-17（a）、（b）所示。當(dāng)調(diào)頻信號的最大頻偏不大時，電壓振幅的變化與頻率的變化近似成線性關(guān)系，所以，利用并聯(lián)回路諧振曲線的下降（或上升）部分，可使等幅的調(diào)頻信號變成幅度隨頻率變化的調(diào)頻信號。 利用上述原理構(gòu)成的鑒頻器原理電路如圖7-17（c）所示，常稱它為單失諧回路斜率鑒頻。圖中并聯(lián)諧振回路調(diào)諧在高于或低于調(diào)頻信號中心頻率上，從而可將調(diào)頻信號變成調(diào)幅一調(diào)頻信號。、組成振

20、幅檢波器，用它對調(diào)幅一調(diào)頻信號進行振幅檢波，即可得到原調(diào)制信號。由于諧振回路諧振曲線的線性度差，所以，單失諧回路斜率鑒頻器輸出波形失真大，質(zhì)量不高，故很少使用。2）雙失諧回路斜率鑒頻器 圖7-18 雙失諧回路斜率鑒頻器 （a）電路 （b）電壓諧振曲線 （c）鑒頻特性 為了擴大鑒頻特性的線性范圍，實用的斜率鑒頻器都是采用兩個單失諧回路斜率鑒頻器構(gòu)成的平衡電路，如圖7-18（a）所示。圖中，二次側(cè)有兩個失諧的并聯(lián)諧振回路，所以稱為雙失諧回路斜率鑒頻器。其中第一個回路調(diào)諧在上，第二個回路調(diào)諧在上。設(shè)，低于調(diào)頻信號中心頻率，高于，而且和對于是對稱的，即，這個差值應(yīng)大于調(diào)頻信號的最大頻偏。調(diào)頻信號在回路

21、兩端產(chǎn)生的電壓和的幅度分別用和表示，回路的電壓諧振曲線如圖7-18（b）所示，兩回路的諧振曲線形狀相同。 圖7-18(a)中兩個二極管振幅檢波電路參數(shù)相同，即，與參數(shù)一致。和分別經(jīng)二極管檢波得到的輸出電壓為和，它與頻率的關(guān)系如圖7-18（c）中 虛線所示，與的極性相反，鑒頻器總的輸出電壓 。當(dāng)調(diào)頻信號的頻率為時，由圖7-18（b）可見，與大小相等，故檢波輸出電壓，鑒頻器輸出電壓0。當(dāng)調(diào)頻波頻率為時，則 ，所以鑒頻器輸出電壓0為正值，且為最大。當(dāng)調(diào)頻信號頻率為時，則，所以0為負最大值。這樣可以得到鑒頻特性，如圖7-18（c）實線所示。實際上它就是圖7-18（c）中與兩條曲線相加的結(jié)果。由于調(diào)頻信

22、號頻率大于后，很小，隨頻率的升高而下降，使鑒頻器輸出電壓數(shù)值減小，所以鑒頻特性在，后開始彎曲；同理，調(diào)頻信號頻率小于后，很小，隨頻率的降低而減小，鑒頻特性在后也開始彎曲。 雙失諧回路鑒頻器由于采用了平衡電路，上、下兩個單失諧回路鑒頻器特性可相互補償，使得鑒頻器輸出電壓中的直流分量和低頻偶次諧波分量相抵消，故鑒頻的非線性失真小，線性范圍寬，鑒頻靈敏度高。不過，雙失諧回路鑒頻器鑒頻特性的線性范圍和線性度與兩個回路的諧振頻率和的配置很有關(guān)系。如和偏離過大，鑒頻特性就會在附近出現(xiàn)彎曲，而與偏離過小，鑒頻特性的線性范圍又不能得到有效擴展，再加上兩個諧振回路相互耦合，所以調(diào)整起來不太方便。7 相位鑒頻器

23、利用鑒相器構(gòu)成的鑒頻器稱為相位鑒頻器。鑒相器有多種實現(xiàn)電路，大體上可歸納為數(shù)字鑒相器和模擬鑒相器兩大類。數(shù)字鑒相器由數(shù)字電路構(gòu)成，模擬鑒相器由模擬電路構(gòu)成，它廣泛用于相位鑒頻器中，這類鑒相器又可分為乘積型和疊加型兩種。采用乘積型鑒相器構(gòu)成相位鑒頻器的稱為乘積型相位鑒頻器，它的組成模型如圖7-19（a）所示；采用疊加型鑒相器構(gòu)成相位鑒頻器的稱為疊加型相位鑒頻器，它的組成模型如圖7-19（b）所示。 圖7-19 相位鑒頻器組成模型（a）乘積型相位鑒頻器 （b）疊加型相位鑒頻器（1）單諧振回路頻相變換網(wǎng)絡(luò) 在乘積型相位鑒頻器中，廣泛采用單諧振回路作為頻率一相位變換網(wǎng)絡(luò)，其電路如圖7-19（a）所示。

24、由圖可寫出電路的電壓傳輸系數(shù)為 （7-9） 令 ， 代入式（6.2.6），則得 （7-10） 在失諧不太大的情況下，式（6.3.7）可簡化為 （7-11） 由此可以得到變換網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性和相頻特性分別為 （7-12） （7-13）圖7-20 單諧振回路頻相變換網(wǎng)絡(luò)（a）電路 （b）頻率特性曲線 根據(jù)式（7-12）和式（7-13）作出網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性和相頻特性曲線，如圖7-20（b）所示。由圖可見，當(dāng)輸入信號頻率時，2，當(dāng)偏離時，相移在2上下變化，時，隨著增大，減?。粫r，隨著減小，增大。但只有當(dāng)失諧量很小，6時，相頻特性曲線才近似為線性的。此時 （7-14） 圖7-21 集成電路中相位鑒頻器電路若

25、輸入為調(diào)頻信號，其瞬時角頻率，且，則式（7-14）可寫成 （7-15）可見，當(dāng)調(diào)頻信號較小時，圖7-20（a）所示變換網(wǎng)絡(luò)可不失真地完成頻率一相位變換。 （2）疊加型相位鑒頻器 實用中常采用疊加型平衡鑒相器，電路如圖7-22所示。圖中，、與、分別構(gòu)成兩個包絡(luò)檢波電路。設(shè)兩輸入電壓分別為，由圖可見，加到上、下兩包絡(luò)檢波電路的輸入電壓分別為 圖7-22 疊加型平衡鑒相器圖7-23 疊加型鑒相器鑒相特性曲線 當(dāng)0時，相位滯后于90°，而則超前于90°，此時合成電壓與相等，經(jīng)包絡(luò)檢波后輸出電壓與大小相等，所以鑒相器輸出電壓0。當(dāng)0時，相位滯后于小于90°，而則超前于大于9

26、0°，此時合成電壓，檢波后的電壓，所以鑒相器輸出0，為正值，且越大，輸出電壓就越大。 當(dāng)0時，相位滯后于大于90°，此時，則，所以鑒相器輸出電壓0為負值，且的負值越大，負值就越大。 由此可得到疊加型平衡鑒相器的鑒相特性如圖7-23所示。根據(jù)分析，它也具有正弦鑒相特性，而只有當(dāng)比較小時，才具有線性鑒相特性。8 脈沖計數(shù)式鑒頻器脈沖計數(shù)式鑒頻器有各種實現(xiàn)電路，圖7-24所示為一種實現(xiàn)電路的組成及其工作波形。由于調(diào)頻信號的頻率是隨調(diào)制信號變化的，因而它在相同的時間間隔內(nèi)過零點的數(shù)目是不相同的，經(jīng)脈沖形成電路，調(diào)頻信號每經(jīng)過一個過零點就形成一個脈沖，當(dāng)瞬時頻率高時，形成的脈沖數(shù)目就

27、多，瞬時頻率低時，形成的脈沖數(shù)目就少，如圖7-24（b）中波形所示。這些脈沖經(jīng)脈沖展寬電路，展寬成相同的脈沖寬度，這樣調(diào)頻信號就變換成脈寬相同而周期變化的脈沖序列，如圖7-24（b）中波形所示，它的周期變化反映了調(diào)頻信號的瞬時頻率變化。此信號經(jīng)低通濾波，取出其平均分量，就可得到原調(diào)制信號，如圖7-24（b）中波形所示。由于低通濾波器輸出電壓的幅度正比于調(diào)頻波的瞬時頻率，即正比于輸入低通濾波器的脈沖數(shù)目，故稱之為脈沖計數(shù)式鑒頻器。圖7-24 脈沖計數(shù)式鑒頻器組成及其工作波形 （a）電路組成 （b）工作波形 脈沖計數(shù)式鑒頻器的主要優(yōu)點是線性鑒頻范圍大，不需要諧振回路，便于集成化。其缺點是工作頻率受

28、到脈沖最小寬度的限制，而多用于中心頻率較低的場合。三、典型例題.【例1】已知圖例7-25中二極管的伏安特性均為從原點出發(fā)的斜率為gD的直線, 二極管導(dǎo)通電阻為RD, 且二極管工作在受uL控制的開關(guān)狀態(tài), 求圖中三個二極管平衡混頻器輸出電壓uo的表達式。解：1) 由圖可知, 輸出回路電流i與兩個輸入回路電流i1、i2的關(guān)系為i=i1-i2, 且輸出電壓uo等效到兩輸入回路變壓器線圈上的電壓均為uo=iRL=(i1-i2)RL。因為兩個二極管在u正半周時同時導(dǎo)通, 負半周時同時截止, 故可根據(jù)KVL得到兩輸入回路電壓方程分別為: -(uL-us)K1(Lt)+i1RD+(i1-i2)RL=0 -(

29、uL+us)K1(Lt)+i2RD-(i1-i2)RL=0 兩方程式相減, 可得:所以： 2) 因為在uL正半周時兩二極管同時導(dǎo)通, 負半周時兩二極管同時截止, 故根據(jù)KVL可寫出兩個回路電壓方程分別為：-(us+uL)K1(Lt)+i1RD+(i1-i2)RL=0-(-us+uL)K1(Lt)+i2RD-(i1-i2)RL=0 兩方程式相減, 可得:所以： 3) 因為在uL正半周時, V1導(dǎo)通, V2截止；在uL負半周時, V1截止, V2導(dǎo)通, 故根據(jù)KVL可寫出兩個回路電壓方程分別為:-(uL+us)K1(Lt)+i1RD+(i1-i2)RL=0-(uL-us)K1(Lt-)-i2RD+

30、(i1-i2)RL=0兩方程式相加, 可得: 所以：例2 同步檢波電路模型如圖7-1（a）所示，當(dāng)輸入信號為雙邊帶調(diào)幅信號，已知，低通濾波器具有理想特性，試寫出輸出電壓和表示式。 解：相乘器輸出電壓為 上式右邊第一項是所需的解調(diào)輸出電壓，而第二項為高頻分量，可被低通濾波器濾除，所以低通濾波器輸出電壓為 四、思考題和習(xí)題1 對振幅檢波電路有哪些基本要求？2 同步檢波和包絡(luò)檢波電路有何區(qū)別？各有何特點？3 二極管包絡(luò)檢波電路中R的大小對檢波性能有何影響？ 4 何謂惰性失真和負峰切割失真？如何避免這些失真的產(chǎn)生？ 5 能否用二極管環(huán)形相乘器構(gòu)成檢波電路？為什么？ 6 相乘型同步檢波電路輸入單邊帶調(diào)幅

31、信號為，同步信號為，試寫出解調(diào)輸出電壓表示式，并分析解調(diào)失真情況。7何謂頻譜搬移電路？它與相乘器有何關(guān)系？ 8 說明振幅調(diào)制、振幅解調(diào)和混頻電路的作用，它們的電路組成模型及基本工作原理有哪些共同點和不同點。 9 何謂鑒頻特性？對它有何要求？為什么？ 10 常用的鑒頻實現(xiàn)方法有哪些？畫出電路模型并說明各有何特點。11 圖7-18（a）所示雙失諧斜率鑒頻器中發(fā)生下列情況，試分析鑒頻特性的變化，說明電路能否實現(xiàn)鑒頻。（1）管極性接反；（2）、管極性均接反；（3）管斷開；（4）LC回路均調(diào)諧在同一頻率上，即；（5）。 12 若已知調(diào)頻信號，試問圖7-15（a）所示斜率鑒頻器中LC回路應(yīng)如何調(diào)諧？13試比較乘積型和疊加型相位鑒頻器的工作原理，它;們各有何特點？畫出乘積型和疊加型鑒相器電路模型，說明它們的工作特點。14調(diào)頻信號解調(diào)時，為什么要進行限幅？通常限幅器由哪幾個部分組成？說明差分對限幅電路的優(yōu)點。15 敘述ASK信號非相干解調(diào)和相干解調(diào)的區(qū)別是