高頻電子線路

1、78- 19.1 概述概述9.2 鑒相器鑒相器9.3 鑒頻器鑒頻器9.4 實際調(diào)頻接收機實際調(diào)頻接收機9.5 數(shù)字鑒頻鑒相數(shù)字鑒頻鑒相第9章 角度解調(diào)電路78- 2 掌握典型調(diào)角信號解調(diào)電路的功能、結(jié)構(gòu)、掌握典型調(diào)角信號解調(diào)電路的功能、結(jié)構(gòu)、工作原理、分析方法和性能特點。工作原理、分析方法和性能特點。 了解數(shù)字調(diào)角信號解調(diào)方式及其實現(xiàn)電路。了解數(shù)字調(diào)角信號解調(diào)方式及其實現(xiàn)電路。教學(xué)基本要求78- 31. 解調(diào)電路的功能解調(diào)電路的功能 調(diào)角信號解調(diào)電路：從調(diào)角波中取出原調(diào)制信號。調(diào)角信號解調(diào)電路：從調(diào)角波中取出原調(diào)制信號。 調(diào)相波的解調(diào)電路調(diào)相波的解調(diào)電路：是從調(diào)相波中取出原調(diào)制信號，即：是從調(diào)

2、相波中取出原調(diào)制信號，即輸出電壓與輸入信號的瞬時相位偏移成正比，又稱為輸出電壓與輸入信號的瞬時相位偏移成正比，又稱為鑒鑒相器相器。 調(diào)頻波的解調(diào)電路調(diào)頻波的解調(diào)電路：是從調(diào)頻波中取出原調(diào)制信號，即：是從調(diào)頻波中取出原調(diào)制信號，即輸出電壓與輸入信號的瞬時頻率偏移成正比，又稱為輸出電壓與輸入信號的瞬時頻率偏移成正比，又稱為鑒鑒頻器頻器。 9.1 概述概述輸入調(diào)相波輸入調(diào)相波 : ( )coscosicmcpu tUtmt( )cosomu tUt輸出電壓輸出電壓:輸入調(diào)頻波：輸入調(diào)頻波： ( )cossinicmcfu tUtmt( )cosomu tUt輸出電壓：輸出電壓：78- 4(1) 鑒相

3、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即鑒相器輸出電壓與輸入信號的瞬時相位偏移 的的關(guān)系。關(guān)系。通常要求是線性關(guān)系通常要求是線性關(guān)系。(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鑒相器輸出電壓與輸入信號的瞬時相位偏移 的關(guān)的關(guān)系的比例系數(shù)。系的比例系數(shù)。(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。通常應(yīng)大于調(diào)相波最大相移的二倍。(4) 非線性失真非線性失真 應(yīng)盡可能小。應(yīng)盡可能小。 2. 鑒相器的主要技術(shù)指標鑒相器的主要技術(shù)指標78- 53. 鑒頻器的主要技術(shù)指標鑒頻器的主要技術(shù)指標(1) 鑒頻特性曲線鑒頻特性曲線 即鑒頻器輸出

4、電壓與輸入信號的瞬時頻率偏移即鑒頻器輸出電壓與輸入信號的瞬時頻率偏移f的關(guān)的關(guān)系。系。通常要求是線性關(guān)系通常要求是線性關(guān)系。(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鑒頻器輸出電壓與輸入信號的瞬時頻率偏移f的關(guān)系的的關(guān)系的比例系數(shù)。比例系數(shù)。(3) 鑒頻線性范圍鑒頻線性范圍 通常應(yīng)大于調(diào)頻波最大頻移的二倍。通常應(yīng)大于調(diào)頻波最大頻移的二倍。(4) 非線性失真非線性失真 應(yīng)盡可能小。應(yīng)盡可能小。78- 69.2 鑒相器鑒相器 通?？煞譃橥ǔ？煞譃槟M電路型模擬電路型和和數(shù)字電路型數(shù)字電路型兩大類。兩大類。 在集成電路系統(tǒng)中，常用的有：在集成電路系統(tǒng)中，常用的有： 模擬乘法器構(gòu)

5、成的模擬乘法器構(gòu)成的乘積型鑒相乘積型鑒相 數(shù)字門電路構(gòu)成的數(shù)字門電路構(gòu)成的門電路鑒相門電路鑒相鑒相器除了用于解調(diào)調(diào)相波外，還可構(gòu)成移相鑒頻電鑒相器除了用于解調(diào)調(diào)相波外，還可構(gòu)成移相鑒頻電路，特別是用于鎖相環(huán)。路，特別是用于鎖相環(huán)。78- 7 9.2.1 乘積型鑒相電路乘積型鑒相電路 采用模擬乘法器作為非線性器件進行頻率變換，然后通過低采用模擬乘法器作為非線性器件進行頻率變換，然后通過低通濾波器取出原調(diào)制信號。通濾波器取出原調(diào)制信號。12022ququiI ththKTKT一般來說一般來說u1和和u2為正交關(guān)系為正交關(guān)系，以取得正弦形鑒相特性。例如：，以取得正弦形鑒相特性。例如：)(cos111

6、ttUucm222( )0sinmctuUt為為簡簡化化分分析析：令令 有有： u1 ：是是輸入的需解調(diào)的調(diào)相波輸入的需解調(diào)的調(diào)相波。u2 ：是由是由u1變化來的，或是系統(tǒng)本身產(chǎn)生變化來的，或是系統(tǒng)本身產(chǎn)生的與的與u1有確定關(guān)系的參考信號。有確定關(guān)系的參考信號。乘法器乘法器低通低通濾波器濾波器u1u2ku1u2uo222sin( )mcuUtt78- 8(1) u1為小信號為小信號(26mV)，u2為小信號為小信號(100mV）210122ttukTqthcc11122cos( )sinmcmcuUttuUt12012222MququqiI ththK u thuKTKTkT xxxxeeth

7、 xee雙曲正切函數(shù)雙曲正切函數(shù)u2=U2msinct0ct0 ct2, sinct0越大，越大，th(x)越接近越接近1x0越小越小，th(x)越接近越接近-178- 11將其按傅氏級數(shù)展開：將其按傅氏級數(shù)展開： 210122ttukTqthcc2444sinsin3sin5235cccqthutttKT相乘后的乘法器的輸出電流為：相乘后的乘法器的輸出電流為： 低通濾波后在負載上得到低通濾波后在負載上得到輸出電壓輸出電壓為：為： 121144cos( )sinsin323MMmcccqiK u thuK UttttkT ttUKtUKcmMmM11112sin2sin2111122sin 2

8、( )sin 4( )33MmcMmcK UttK Utt112sin( )oMmLuK URt 112sinMmLK URt 11122cos( )sinmcmcuUttuUt78- 12鑒相特性曲線鑒相特性曲線 （1 1）鑒相跨導(dǎo)）鑒相跨導(dǎo)： max6erad （2）線性鑒相范圍：）線性鑒相范圍：12MmLSK U R小信號正交乘積鑒相特性小信號正交乘積鑒相特性 呈呈 正弦正弦 關(guān)系關(guān)系當當 時，時，rade6 112sinoMmLuK URt 78- 13乘法器的乘法器的輸出電流輸出電流 i 為為 ： (3) u1為大信號，為大信號，u2為大信號為大信號01222qqiI thu thu

9、KTKT 23212212111ttttuKTqthcc11144cos( )cos3( )23ccqthuttttKT14cos5( )5ctt由于由于u1大信號，開關(guān)函數(shù)形式大信號，開關(guān)函數(shù)形式展開為傅氏級數(shù)展開為傅氏級數(shù)11122cos( )sinmcmcuUttuUt78- 14u2為大信號，有：為大信號，有：210122ttukTqthcc2444sinsin3sin5235cccqthutttKT21022uKTqthuKTqthIi 0114444coscos3(sinsin3)33ccccItttttt 01012288sinsin2cItItt01012288sin 23(

10、)sin 43( )33ccIttItt01012288sin 2( )sin 4( )33ccIttItt01012288sin3( )sin 63( )(3 )(3 )cItItt乘法器的乘法器的輸出電流輸出電流為：為：78- 15鑒相特性曲線鑒相特性曲線0112288sin( )sin3( )(3 )oLuI Rtt 10122118sin 2121nLnI Rntn 經(jīng)低通濾波器濾波，在負載上得到經(jīng)低通濾波器濾波，在負載上得到輸出電壓：輸出電壓：呈呈 三角波三角波 關(guān)系關(guān)系78- 16（1）輸出電壓為）輸出電壓為 ：（3）鑒相跨導(dǎo)：）鑒相跨導(dǎo)：（2）線性鑒相范圍：）線性鑒相范圍：010

11、12( )22( )oLoLuI RtuI Rt 11( )223( )22ttmax2e 02LSI R 分析：乘積型鑒相器應(yīng)盡量采用分析：乘積型鑒相器應(yīng)盡量采用大信號工作狀態(tài)大信號工作狀態(tài)，這樣可以獲，這樣可以獲得較寬的線性鑒相范圍。得較寬的線性鑒相范圍。78- 172. 門電路鑒相器門電路鑒相器特點：特點：電路簡單、線性鑒相范圍大，易于集成化。電路簡單、線性鑒相范圍大，易于集成化。分類：分類：分為或門鑒相器和分為或門鑒相器和異或門鑒相器。異或門鑒相器。00eedmeedmedUUu/dmSU 其其鑒相跨導(dǎo)鑒相跨導(dǎo)為：為：輸入輸入u1(t)和和u2(t)均為周期為均為周期為Ti的方波的方波

12、，u1(t)和和u2(t)間延時為間延時為e，反映兩信反映兩信號之間的相位差號之間的相位差2/eeiT經(jīng)低通濾波器濾波后得到的平均經(jīng)低通濾波器濾波后得到的平均分量分量u ud d與與 關(guān)系為三角形曲線：關(guān)系為三角形曲線：e78- 189.3 鑒頻器鑒頻器 調(diào)頻波是等幅波，解調(diào)過程不是線性頻譜搬移調(diào)頻波是等幅波，解調(diào)過程不是線性頻譜搬移,不能像調(diào)幅那樣用不能像調(diào)幅那樣用非線性器件非線性器件+低通濾波器低通濾波器。而是要。而是要先先通過變換電路對等幅調(diào)頻波進通過變換電路對等幅調(diào)頻波進行變換，行變換，然后然后再經(jīng)振幅檢波、鑒相器或低通濾波實現(xiàn)。再經(jīng)振幅檢波、鑒相器或低通濾波實現(xiàn)。 鑒頻電路分為鑒頻電

13、路分為: 1 調(diào)頻調(diào)頻-調(diào)幅變換型：將調(diào)幅變換型：將等幅調(diào)頻波等幅調(diào)頻波變換成振幅與調(diào)頻波瞬時頻率成變換成振幅與調(diào)頻波瞬時頻率成正比的正比的調(diào)幅調(diào)頻波調(diào)幅調(diào)頻波，然后用，然后用振幅檢波器振幅檢波器進行振幅檢波。進行振幅檢波。 2 相移乘積型：將相移乘積型：將等幅調(diào)頻波等幅調(diào)頻波經(jīng)移相電路變換成經(jīng)移相電路變換成調(diào)相調(diào)頻波調(diào)相調(diào)頻波，其相，其相位的變化正好與調(diào)頻波瞬時頻率變化成線性關(guān)系，然后將調(diào)相調(diào)位的變化正好與調(diào)頻波瞬時頻率變化成線性關(guān)系，然后將調(diào)相調(diào)頻波頻波經(jīng)鑒相器取出解調(diào)信號經(jīng)鑒相器取出解調(diào)信號。 3 脈沖均值型：將脈沖均值型：將調(diào)頻信號調(diào)頻信號通過過零比較器變換成重復(fù)頻率與調(diào)頻通過過零比較

14、器變換成重復(fù)頻率與調(diào)頻波瞬時頻率相等的波瞬時頻率相等的單極性等幅脈沖序列單極性等幅脈沖序列，然后通過，然后通過低通濾波器取低通濾波器取出脈沖序列的平均值出脈沖序列的平均值實現(xiàn)鑒頻。實現(xiàn)鑒頻。78- 191 調(diào)頻調(diào)頻-調(diào)幅變換型調(diào)幅變換型 等幅調(diào)頻波通過幅等幅調(diào)頻波通過幅-頻特性斜率不等于零的線性網(wǎng)絡(luò)，使調(diào)頻波振頻特性斜率不等于零的線性網(wǎng)絡(luò)，使調(diào)頻波振幅能按其瞬時頻率規(guī)律變化，即調(diào)頻波變成調(diào)頻幅能按其瞬時頻率規(guī)律變化，即調(diào)頻波變成調(diào)頻-調(diào)幅波，再通過包絡(luò)調(diào)幅波，再通過包絡(luò)檢波器檢測出反映幅度變化的解調(diào)電壓檢波器檢測出反映幅度變化的解調(diào)電壓斜率鑒頻器斜率鑒頻器/幅度鑒頻器。幅度鑒頻器。頻率頻率-幅

15、度幅度線性變換網(wǎng)絡(luò)線性變換網(wǎng)絡(luò)包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器uFMuFM-AMuo調(diào)頻調(diào)頻-調(diào)幅鑒頻器實現(xiàn)模型調(diào)幅鑒頻器實現(xiàn)模型關(guān)鍵關(guān)鍵找到一個能實現(xiàn)找到一個能實現(xiàn)“頻率頻率-幅度線性變換網(wǎng)絡(luò)幅度線性變換網(wǎng)絡(luò)”，只有線性網(wǎng)絡(luò)具，只有線性網(wǎng)絡(luò)具有理想的線性幅有理想的線性幅-頻特性和恒值相頻特性和恒值相-頻特性。頻特性。即：即： 才能實現(xiàn)上述變換作用。才能實現(xiàn)上述變換作用。00( )( ), 0( ), 0AAAA78- 20實際線性網(wǎng)絡(luò)難滿足上述理想條件，需要對調(diào)頻波通過具有一般頻率特實際線性網(wǎng)絡(luò)難滿足上述理想條件，需要對調(diào)頻波通過具有一般頻率特性的系統(tǒng)進行分析，很復(fù)雜；但它滿足準靜態(tài)條件（網(wǎng)絡(luò)輸出響應(yīng)足

16、夠性的系統(tǒng)進行分析，很復(fù)雜；但它滿足準靜態(tài)條件（網(wǎng)絡(luò)輸出響應(yīng)足夠快，能及時跟上輸入調(diào)頻信號瞬時頻率變化）時，可近似認為網(wǎng)絡(luò)在任快，能及時跟上輸入調(diào)頻信號瞬時頻率變化）時，可近似認為網(wǎng)絡(luò)在任一瞬間對輸入調(diào)頻信號的響應(yīng)，就是對該瞬時頻率的正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。一瞬間對輸入調(diào)頻信號的響應(yīng)，就是對該瞬時頻率的正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。對于輸入調(diào)頻波對于輸入調(diào)頻波ui，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)輸出的響應(yīng)為：，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)輸出的響應(yīng)為：()oo ( )( )cos(sin)( )cos(sin( )AjiiiimcfimcfAuAuAeuuUtmtuAUtmt 若若： 則則： ）這時，只需對網(wǎng)絡(luò)的幅這時，只需對網(wǎng)絡(luò)的幅-頻特性提出線性要求，而因

17、為其后采用包絡(luò)檢頻特性提出線性要求，而因為其后采用包絡(luò)檢波器，相位對輸出無影響，所以相位特性不需恒值要求，波器，相位對輸出無影響，所以相位特性不需恒值要求，78- 21(1) 單失諧回路振幅鑒頻器單失諧回路振幅鑒頻器單個失諧回路單個失諧回路+二極管包絡(luò)檢波器二極管包絡(luò)檢波器 缺點：鑒頻特性曲線線性鑒頻范圍小，非線性失真較大，已很少采用。缺點：鑒頻特性曲線線性鑒頻范圍小，非線性失真較大，已很少采用。簡單的頻簡單的頻幅變換電路就是幅變換電路就是并聯(lián)諧振回路并聯(lián)諧振回路( )。失諧失諧回路對輸入調(diào)頻波的中心頻率回路對輸入調(diào)頻波的中心頻率(c)是失諧的。是失諧的。01=LC t coum 0 A()Q

18、為獲得線性鑒頻特性，輸入調(diào)頻波載波處于諧振特性曲線傾斜部分為獲得線性鑒頻特性，輸入調(diào)頻波載波處于諧振特性曲線傾斜部分接近直線段中點接近直線段中點(Q點點)。工作在并聯(lián)諧振回路失諧區(qū)，。工作在并聯(lián)諧振回路失諧區(qū)，F(xiàn)M波電流過波電流過回路時，由于瞬時頻率隨調(diào)制信號變化，瞬時頻偏變化回路時，由于瞬時頻率隨調(diào)制信號變化，瞬時頻偏變化失諧回路失諧回路阻抗變化，回路輸出電壓阻抗變化，回路輸出電壓uav振幅將隨瞬時頻偏振幅將隨瞬時頻偏f(t)變化而變化。變化而變化。即即 等幅等幅FM波波幅度反映瞬時頻率變化的幅度反映瞬時頻率變化的AM 波。波。 Uo=UimKdA() = c+kfu(t) t coum 0

19、 A()78- 22u2u1uFM初級回路初級回路調(diào)諧于調(diào)頻波中心頻率調(diào)諧于調(diào)頻波中心頻率c，通帶較寬，通帶較寬次級兩個回路次級兩個回路分別調(diào)諧于分別調(diào)諧于01和和02 ，并使，并使01和和02與與c成對稱失諧，即成對稱失諧，即c-01 =02-c。兩個回。兩個回路的幅頻特性路的幅頻特性A1()和和A2()可近似認為對可近似認為對c是對是對稱的。稱的。(2) 雙失諧回路鑒頻器雙失諧回路鑒頻器為擴大鑒頻特性線性范圍，采用兩個失諧回路構(gòu)成的平衡電路。鑒頻為擴大鑒頻特性線性范圍，采用兩個失諧回路構(gòu)成的平衡電路。鑒頻器由三個并聯(lián)調(diào)諧回路組成的調(diào)頻器由三個并聯(lián)調(diào)諧回路組成的調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻變換電路和上下對

20、稱的調(diào)幅調(diào)頻變換電路和上下對稱的振幅檢波器組成。振幅檢波器組成。 01 c 02輸入輸入FM信信號特性曲線號特性曲線 (t) A1() A2() 78- 23當輸入調(diào)頻信號頻率當輸入調(diào)頻信號頻率c，兩個回路電壓振幅相等，經(jīng)兩個檢波器檢，兩個回路電壓振幅相等，經(jīng)兩個檢波器檢波輸出電壓波輸出電壓 uo1和和 uo2相等，故鑒頻器輸出電壓相等，故鑒頻器輸出電壓uo= uo1- uo2 = 0。當輸入調(diào)頻信號頻率從當輸入調(diào)頻信號頻率從c向增大方向偏離向增大方向偏離，L2C2回路電壓大，而回路電壓大，而L1C1回回路電壓小，經(jīng)檢波后路電壓小，經(jīng)檢波后 uo1 uo2 ，鑒頻器輸出電壓，鑒頻器輸出電壓 u

21、o= uo1- uo2 uo2 ，鑒頻器輸出電壓，鑒頻器輸出電壓 uo= uo1- uo2 0 。雙失諧回路鑒頻特性雙失諧回路鑒頻特性輸入輸入FM信信號特性曲線號特性曲線+A1() A2() UoUo1 01Uo2 02cUoUoctA1() A2() 78- 24uo=(uo1-uo2)=UimKd A1()-A2() 鑒頻特性方程式鑒頻特性方程式表明：當表明：當Uim和和Kd 一定時，一定時，uo隨隨變化特性就是將兩回路幅頻特性相變化特性就是將兩回路幅頻特性相減的合成特性。減的合成特性。若上下兩個回路的幅頻特性若上下兩個回路的幅頻特性A1()和和A2() 分別調(diào)諧于分別調(diào)諧于01和和02

22、，并，并使使01和和02與與c成對稱失諧，即成對稱失諧，即c-01 =02-c=，傳輸系數(shù)傳輸系數(shù)Kd相等相等，則雙失諧回路鑒頻器的解調(diào)輸出電壓為：，則雙失諧回路鑒頻器的解調(diào)輸出電壓為：A1()-A2() 02 c 01 可見：合成鑒頻特性曲線形狀與兩回路幅頻特性曲線形狀及失諧量有關(guān)可見：合成鑒頻特性曲線形狀與兩回路幅頻特性曲線形狀及失諧量有關(guān)鑒頻器特點：線性響應(yīng)較好，失真較小，靈敏度高于單回路鑒頻器鑒頻器特點：線性響應(yīng)較好，失真較小，靈敏度高于單回路鑒頻器78- 25實用電路舉例實用電路舉例 雙失諧回路鑒頻器的實用電路雙失諧回路鑒頻器的實用電路 兩個失諧回路分別調(diào)諧于兩個失諧回路分別調(diào)諧于3

23、5MHz和和40MHz。它們是共基放大器負載回路。它們是共基放大器負載回路。 輸入調(diào)頻波輸入調(diào)頻波ui從兩放大器發(fā)射極輸入，經(jīng)共基放大，在負載回路產(chǎn)生輸出從兩放大器發(fā)射極輸入，經(jīng)共基放大，在負載回路產(chǎn)生輸出電壓，經(jīng)檢波器產(chǎn)生檢波電流電壓，經(jīng)檢波器產(chǎn)生檢波電流 I1和和 I2。在負載上得到電壓為。在負載上得到電壓為 (I1- I2) RL。78- 26調(diào)頻波通過相調(diào)頻波通過相-頻特性斜率不等于零的線性網(wǎng)絡(luò)，使調(diào)頻波相位頻特性斜率不等于零的線性網(wǎng)絡(luò)，使調(diào)頻波相位能按瞬時頻率規(guī)律變化，即將調(diào)頻波變成調(diào)頻能按瞬時頻率規(guī)律變化，即將調(diào)頻波變成調(diào)頻-調(diào)相波，再通過調(diào)相波，再通過相位檢波器檢出反映相位變化的

24、解調(diào)電壓。相位檢波器檢出反映相位變化的解調(diào)電壓。2. 相位鑒頻器相位鑒頻器頻率頻率-相位相位線性變換網(wǎng)絡(luò)線性變換網(wǎng)絡(luò)相位檢波器相位檢波器uFMuFM-PMuo相位鑒頻器實現(xiàn)模型相位鑒頻器實現(xiàn)模型頻率頻率-相位線性變換網(wǎng)絡(luò)：相位線性變換網(wǎng)絡(luò)：( )cossin( )FMPMimcfAuAUtmt 由上式可知，網(wǎng)絡(luò)對輸入調(diào)頻信號的響應(yīng)中，引入了受瞬時角由上式可知，網(wǎng)絡(luò)對輸入調(diào)頻信號的響應(yīng)中，引入了受瞬時角頻率控制的附加相移頻率控制的附加相移( )A只要只要 在調(diào)頻波瞬時頻率變化范圍內(nèi)是線性的，輸出信號中在調(diào)頻波瞬時頻率變化范圍內(nèi)是線性的，輸出信號中附加相移就能不失真的反應(yīng)輸入調(diào)頻波的瞬時頻率變化規(guī)

25、律。附加相移就能不失真的反應(yīng)輸入調(diào)頻波的瞬時頻率變化規(guī)律。( )A78- 27相位檢波器相位檢波器，又稱相位解調(diào)器或鑒相器，把已調(diào)信號瞬時相位變，又稱相位解調(diào)器或鑒相器，把已調(diào)信號瞬時相位變化不失真地轉(zhuǎn)變成電壓變化，即實現(xiàn)化不失真地轉(zhuǎn)變成電壓變化，即實現(xiàn)“相位相位- -電壓轉(zhuǎn)換電壓轉(zhuǎn)換”。實現(xiàn)。實現(xiàn)方法主要有兩種模型：方法主要有兩種模型：第一，采用相乘型模擬相乘器鑒相，實現(xiàn)模型如下圖所示：第一，采用相乘型模擬相乘器鑒相，實現(xiàn)模型如下圖所示：sin(), cos()icmcrrmcuUtuUtsinsin(2)22McmrmMcmrmaMircK U UK U UuK u ut若若則相乘器輸出信

26、號：則相乘器輸出信號：經(jīng)低通濾波器濾除經(jīng)低通濾波器濾除 高頻分量而保留低頻部分，輸出信號為：高頻分量而保留低頻部分，輸出信號為：2c1sin2oMcmrmuK U U顯然，顯然， uo 并非與相位并非與相位 成線性關(guān)系，只有當成線性關(guān)系，只有當6時，時，才與才與 成正比。成正比。78- 28第二，采用相加型模擬相乘器鑒相，電路模型如下圖所示。第二，采用相加型模擬相乘器鑒相，電路模型如下圖所示。為求出它們和電壓，現(xiàn)用矢量迭加原理。為求出它們和電壓，現(xiàn)用矢量迭加原理。如下圖所示。如下圖所示。,iru u合成矢量合成矢量222rmcmrmcmu uKuu221/2222233(1sin )111 (

27、1sinsinsin)2816mrmcmrmcmuuuKuuKKK將式（將式（* *）改寫：）改寫：式中：musin()cos()icmcrrmcuUtuUt2222(sin )(cos ) 2sinmrmcmcmrmcmrmcmuuuuuuu ucossincmrmcmuarctguu電壓幅度和相角分別為：電壓幅度和相角分別為：（*）mu78- 29由此可見，合成幅度由此可見，合成幅度 中，雖然含有低頻相位信息，但它們中，雖然含有低頻相位信息，但它們之間并非成線性關(guān)系。為獲得之間并非成線性關(guān)系。為獲得 與與 間的線性關(guān)系，也必須間的線性關(guān)系，也必須對對 值進行限制。同時，為了消除值進行限制。

28、同時，為了消除 的二次以上偶次諧波失的二次以上偶次諧波失真，通常采用平衡對稱電路。真，通常采用平衡對稱電路。mumu221/2222233(1sin )111 (1sinsinsin)2816mrmcmrmcmuuuKuuKKK利用雙耦合回路利用雙耦合回路相位相位-頻率特性頻率特性+包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器，組建平衡對稱電路，組建平衡對稱電路 互感耦合互感耦合鑒頻器鑒頻器 電容耦合電容耦合鑒頻器鑒頻器二者原理相同，僅以二者原理相同，僅以互感耦合互感耦合為例。為例。用途：頻偏在幾百用途：頻偏在幾百KHz以下的調(diào)頻無線接收設(shè)備中。以下的調(diào)頻無線接收設(shè)備中。78- 30uFM(1) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)+

29、u3 -兩個檢波器的輸出電壓差為兩個檢波器的輸出電壓差為:21ooouuu +u2-+u1- 頻率頻率-相位線性變換網(wǎng)絡(luò)相位線性變換網(wǎng)絡(luò)，由，由L1C1和和L2C2互感耦合回路組成，互感耦合回路組成，均調(diào)諧于調(diào)頻波中心頻率均調(diào)諧于調(diào)頻波中心頻率c 包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器，兩個包絡(luò)二級，兩個包絡(luò)二級管包絡(luò)檢波器接成平衡對稱電路管包絡(luò)檢波器接成平衡對稱電路LcC2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTCcML2L1Cc對高頻短路，將初級電壓對高頻短路，將初級電壓u1經(jīng)經(jīng)L2中心抽頭分別加到兩二極管。中心抽頭分別加到兩二極管。高頻扼流圈高頻扼流圈LC對高頻信號開路，對高頻信號開路，產(chǎn)生的電壓產(chǎn)生的電

30、壓u3=u1，等效電路如右，等效電路如右下圖。下圖。VD1C3R1C4R2VD2221u221u13uu 1ou ou 2ouuD1uD2互感耦合相位鑒頻器互感耦合相位鑒頻器78- 31(2) 工作原理分析工作原理分析而次級回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢而次級回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢1112uLMMijE 忽略二極管檢波器等效輸入電阻對次級回路影響忽略二極管檢波器等效輸入電阻對次級回路影響, 次級回路電流次級回路電流 i2為：為：)1()1(2221122222CLjruLMCLjrEi 所以：次級回路兩端電壓所以：次級回路兩端電壓u2為：為：2122122221()iuMujj CLC rjLCVD1

31、C3R1C4R2VD2221u221u13uu 1ou ou 2ouuD1uD2上下檢波器的輸入端高頻電壓為：上下檢波器的輸入端高頻電壓為：11212Duuu21212Duuu初級回路品質(zhì)因數(shù)較高，可忽略初級回路品質(zhì)因數(shù)較高，可忽略L1的損耗電阻；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。初、次級互感耦合較弱，可忽略次級損耗對初級的影響。LcC2C1VD2VD1R1R2EcC4C3VTCcML2L1i1i2如忽略次級回路對初級回路影響，則初如忽略次級回路對初級回路影響，則初級回路中流過級回路中流過L1的電流近似為：的電流近似為：111111LjuLjruir1電感線圈的損耗

32、電阻電感線圈的損耗電阻78- 32當輸入當輸入FM波瞬時角頻率波瞬時角頻率 等于調(diào)頻波中心頻率等于調(diào)頻波中心頻率 c，即，即 = c時，時，次級回路諧振。次級回路諧振。即：即： c2c21L0C1121c2 21c2 2uuMMujLC rLC r2 則有：則有：即有：即有：u2 滯后滯后u1 相位差相位差/2，由矢量圖可得：，由矢量圖可得： |UD1|=|UD2|2122122221()iuMujj CLC rjLC 1u 21u221u22Du1Du若設(shè)檢波器的傳輸系數(shù)為：若設(shè)檢波器的傳輸系數(shù)為：Kd1=Kd2=Kd。22221111|DdDdoDdDdoUkuKuUkuKu則有：則有：0

33、)(2121DDdoooUUKuuu所以：所以：討論討論: :78- 33 當瞬時頻率當瞬時頻率 c，則有，則有 , 這時這時次級回路呈電感性。次級回路呈電感性。0122CL112122122uuMMuj()LC ZLC |Z |2 由矢量圖，由矢量圖，u2滯后滯后u1的相位大于的相位大于/2，且隨且隨 f，相位差，相位差 所以：所以：|UD1|UD2|odD1D2uK (|U|U|)0 2122122221()iuMujj CLC rjLC 注意：注意： 為為次級回路阻抗。次級回路阻抗。)1(2222CLjrZ 2221rCLarctg 為為Z2的相角。的相角。 21u221u21u2Du1

34、Du2 78- 34 當當 |UD2| odD1D2uK (|U|U|)0 2122122221()iuMujj CLC rjLC 21u221u21u2Du1Du2 78- 35鑒頻特性曲線鑒頻特性曲線互感耦合回路電路互感耦合回路電路對于實際電路，定性分析中的兩點假設(shè)是不完全符合的。對于實際電路，定性分析中的兩點假設(shè)是不完全符合的。1221(1)pjUIRj22(1)abpjUIRj 實際的互感耦合回路電路如圖。實際的互感耦合回路電路如圖。 根據(jù)耦合回路的分析可得：根據(jù)耦合回路的分析可得：(3) 相位鑒頻器的鑒頻特性：相位鑒頻器的鑒頻特性：2LcfQfLKQ為廣義失諧量為廣義失諧量為耦合因數(shù)

35、為耦合因數(shù)初級回路品質(zhì)因數(shù)較高，可忽略初級回路品質(zhì)因數(shù)較高，可忽略L1的損的損耗電阻；耗電阻；初、次級互感耦合較弱，可忽略次級損初、次級互感耦合較弱，可忽略次級損耗對初級的影響。耗對初級的影響。cfff 12/KML LM L為耦合系數(shù)為耦合系數(shù)pLRCr回路諧振電阻回路諧振電阻78- 361122122(1)abDpjjUUUIRj2122122(1)abDpjjUUUIRjD1與與 D2的表示式的表示式21DDdoUUKu,412121222222pdpdIRKIRK鑒頻特性是與鑒頻特性是與(,)有關(guān)。有關(guān)。圖是一組圖是一組(,)曲線，它只表示了曲線，它只表示了0 的一半，另一半是的一半，

36、另一半是3時，非線性嚴重。時，非線性嚴重。當當1時，對應(yīng)曲線的時，對應(yīng)曲線的m。而鑒頻特性的兩個最大值的寬度。而鑒頻特性的兩個最大值的寬度可認為是鑒頻寬度可認為是鑒頻寬度 Bm。由于。由于m=QL2fmax/fc，=KQL ，則，則 Bm= 2fmax=Kfc ，即鑒頻寬度與耦合系數(shù)，即鑒頻寬度與耦合系數(shù)K有關(guān)。有關(guān)。(,)曲線曲線輸出電壓與輸入信號的瞬時頻輸出電壓與輸入信號的瞬時頻率偏移率偏移f的關(guān)系的比例系數(shù)的關(guān)系的比例系數(shù)78- 383. 比例鑒頻器比例鑒頻器相位鑒頻器輸出電壓除了與輸入電壓的瞬時頻率有關(guān)外，還與輸入電相位鑒頻器輸出電壓除了與輸入電壓的瞬時頻率有關(guān)外，還與輸入電壓的振幅有

37、關(guān)。實際工作中，調(diào)頻信號通過傳輸后很難保證是等幅波，壓的振幅有關(guān)。實際工作中，調(diào)頻信號通過傳輸后很難保證是等幅波，特別是寄生調(diào)幅干擾必須盡可能去除。特別是寄生調(diào)幅干擾必須盡可能去除。主要特點主要特點：是相位鑒頻器的變形電路，增加了抑制寄生調(diào)幅的功能。：是相位鑒頻器的變形電路，增加了抑制寄生調(diào)幅的功能。 在調(diào)頻廣播和電視接收中得到廣泛應(yīng)用。在調(diào)頻廣播和電視接收中得到廣泛應(yīng)用。原理電路原理電路：比例鑒頻器原理電路比例鑒頻器原理電路(2) 在在ab兩端并接一個大電容兩端并接一個大電容C0，其電容量約為，其電容量約為10F。由于。由于C0和和 (R+R) 組成電路時間常數(shù)很大，通常約為組成電路時間常數(shù)

38、很大，通常約為(0.10.2) 秒左右。對于秒左右。對于 15Hz以上的寄生調(diào)幅變化，電容器以上的寄生調(diào)幅變化，電容器C0上的電壓上的電壓Udc不變。不變。34a bccUUU (3) 兩二極管中一個與相位鑒頻器接法相反，兩二極管中一個與相位鑒頻器接法相反，U ab為兩檢波電壓之和：為兩檢波電壓之和：(4) 鑒頻器輸出電壓鑒頻器輸出電壓uo取自電容取自電容C3、C4的接點的接點 d 和電阻的接點和電阻的接點 e 之間。之間。 (1) 波形變換電路與相位鑒頻器相同。波形變換電路與相位鑒頻器相同。78- 39基本原理基本原理:122211UjXRCLMjUab(1)波形變換電路與相位鑒頻器相同，波

39、形變換電路與相位鑒頻器相同， ab與與 1關(guān)系關(guān)系與相位鑒頻器相同與相位鑒頻器相同11/2DabUUU22112ababDUUUUU31cdDUK U42cdDUK U34ccdcUUU(2) D1 、 D2與檢波電壓與檢波電壓Uc3，Uc4的關(guān)系：的關(guān)系：443111222ocdcccUUUUU211()2dDDKUU(3) 鑒頻器輸出電壓：鑒頻器輸出電壓：檢波輸出電壓：檢波輸出電壓： 不變不變 取決于兩檢波器輸入電壓之差，為相位鑒頻器的一半。取決于兩檢波器輸入電壓之差，為相位鑒頻器的一半。RL78- 40抑制寄生調(diào)幅的原理抑制寄生調(diào)幅的原理:4443422111(1)(1)222ccocd

40、cdcdcdcccUUUUUUUUUU31421212112211dcdccDcDUUUUUU（1）比例鑒頻器的輸出電壓的另一種表示形式）比例鑒頻器的輸出電壓的另一種表示形式（2）當輸入信號的）當輸入信號的頻率變化頻率變化時，時，|UD1|與與 |UD2|的變化是一個增大，另的變化是一個增大，另一個減小，一個減小， |UD1|/|UD2|變化，則變化，則Uo隨頻率變化而變，起到鑒頻作用。隨頻率變化而變，起到鑒頻作用。（3）當輸入信號）當輸入信號振幅變化振幅變化時，時，|UD1|與與|UD2|隨振幅增大同時增大，隨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振

41、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。沒有影響。Udc不變不變Uo大小取決于大小取決于|UD1|/|UD2|比值，不取決于其本身大小比值，不取決于其本身大小78- 41相移乘法鑒頻器方框圖相移乘法鑒頻器方框圖（一）相移乘法鑒頻器基本原理：（一）相移乘法鑒頻器基本原理： 由移相器由移相器將調(diào)頻波變成調(diào)相將調(diào)頻波變成調(diào)相-調(diào)頻波調(diào)頻波，然后經(jīng)乘法器與原調(diào)頻，然后經(jīng)乘法器與原調(diào)頻波進行相位比較，從低通濾波器取出原調(diào)制信號。波進行相位比較，從低通濾波器取出原調(diào)制信號。 4. 相移乘法鑒頻器相移乘法鑒頻器78- 42移相網(wǎng)絡(luò)及其特性移相網(wǎng)絡(luò)及其特性2101CCLjRCjUjQ

42、RCjUUL1211100112002LQ 為廣義失諧量為廣義失諧量（二）移相器及其特性（二）移相器及其特性（1）輸出與輸入電壓關(guān)系）輸出與輸入電壓關(guān)系圖中電容圖中電容C1 1和單調(diào)諧回路和單調(diào)諧回路LC2R組成的分壓傳輸移相組成的分壓傳輸移相網(wǎng)絡(luò)，其輸出電壓網(wǎng)絡(luò)，其輸出電壓2為：為：LjCCjRCjULjCjRCjLjCjRUU111111111211121212令令則：則：在在0附近變化時：附近變化時：2100CCRLRQL且且廣泛用諧振回路作移相器。廣泛用諧振回路作移相器。78- 4312( )1C RK( )arctan2 tan 00222LQ當當變化較小，即變化較小，即 arctan/6 (rad) 時時:( )( )cftK Ut0c cfLccLtUKQtQ2222（3）對于輸入調(diào)頻信號來說，其瞬時頻率：）對于輸入調(diào)頻信號來說，其瞬時