角度調(diào)制與解調(diào)電路

關(guān)于角度調(diào)制與解調(diào)電路1第一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三25.3

調(diào)頻波解調(diào)電路頻率檢波(鑒頻)：調(diào)頻波的解調(diào)相位檢波(鑒相)：調(diào)相波的解調(diào)本章重點討論調(diào)頻波的解調(diào)——鑒頻。一．超外差式調(diào)頻接收機(jī)組成框圖在鑒頻前加限幅器的作用：（1）干擾一般是幅度干擾，限幅可以去干擾。（2）高放、混頻、中放等電路的幅頻特性不平坦導(dǎo)致不同頻率幅度不同——寄生調(diào)幅，限幅可以抑制寄生調(diào)幅。第二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三3二、鑒頻電路性能要求鑒頻電路功能：

將輸入調(diào)頻信號的瞬時頻率變換為相應(yīng)解調(diào)輸出電壓。1．鑒頻特性

描述

vO隨瞬時頻偏

(f

-fc)的變化特性，如圖。2．鑒頻跨導(dǎo)鑒頻特性原點處的斜率：單位

V/Hz。

SD越大，鑒頻器將輸入瞬時頻偏變換為輸出解調(diào)電壓的能力越強(qiáng)。5.3.1

限幅鑒頻實現(xiàn)方法概述第三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三44．非線性失真鑒頻特性曲線在內(nèi)近似線性，則為鑒頻帶寬BW。要求：由于鑒頻特性非理想直線而使解調(diào)信號產(chǎn)生的失真。二、鑒頻的實現(xiàn)方法

1．利用反饋環(huán)路(例如鎖相環(huán))實現(xiàn)鑒頻(第

6章)

2．利用波形變換——將輸入的調(diào)頻信號進(jìn)行特定的波形變換，使變換后的波形含有反映瞬時頻率變化的平均分量。再通過檢波、低通濾波器輸出所需的解調(diào)電壓。方法：三種。3．鑒頻帶寬第四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三5(1)斜率鑒頻器①將輸入調(diào)頻波通過具有合適頻率特性的線性網(wǎng)絡(luò)，使輸出調(diào)頻波的振幅按照瞬時頻率的規(guī)律變化

②通過包絡(luò)檢波器輸出反映振幅變化的解調(diào)電壓。(2)相位鑒頻器①

將輸入調(diào)頻波通過具有合適頻率特性的線性網(wǎng)絡(luò)，使輸出調(diào)頻波的附加相移按照瞬時頻率的規(guī)律變化。②

相位檢波器將它與輸入調(diào)頻波的瞬時相位進(jìn)行比較，檢出反映附加相移變化的解調(diào)電壓。第五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三6(3)脈沖計數(shù)式鑒頻器①

調(diào)頻波通過非線性變換網(wǎng)絡(luò)變成調(diào)頻等寬脈沖序列。②

由低通濾波器輸出反映平均分量變化的解調(diào)電壓。第六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三7調(diào)頻電壓→

限幅器

→調(diào)頻方波→

微分電路

→微分脈沖→脈沖形成電路

→調(diào)頻方波→

低通濾波器

→解調(diào)電壓第七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三8*三、調(diào)頻信號通過線性網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)線性網(wǎng)絡(luò)：斜率、相位鑒頻的關(guān)鍵作用：瞬時頻率變化-振幅、相移變化1．FM波到FM-AM波的變換當(dāng)

v1=V1mcos(ct+Mfsint)時

(Mf=m/)v2(t)=-A0Vlm(c+mcost)

sin(ct+Mfsint)(5-3-8)可見，經(jīng)過理想微分網(wǎng)絡(luò)，等幅調(diào)頻波變成了FM-AM波，可通過對v2進(jìn)行包絡(luò)檢波得到所需的解調(diào)電壓。第八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三9

一理想時延網(wǎng)絡(luò)的頻率特性：2．FM波到FM-PM波的變換當(dāng)

v1(t)=Vlmcos(ct+Mfsint)時，其中

sin(t-0)=sintcos0-costsin0

sint-cost0

(若0

≤

/12，則

cos01，sin0

0)第九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三10即sin(t-0)

sint-cost0上式表明，通過理想時延網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)

0

≤

/12時，輸出調(diào)頻波中附加相移為

=-c0-Mf0

cost=-0

(c+m

cost)與輸入調(diào)頻波的瞬時頻率成正比。第十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三11理想時延網(wǎng)絡(luò)幅頻特性：恒值相頻特性：線性總結(jié)：線性網(wǎng)絡(luò)：利用時沿網(wǎng)絡(luò)線性相頻特性構(gòu)成線性網(wǎng)絡(luò)或微分網(wǎng)絡(luò)線性幅頻特性構(gòu)成線性網(wǎng)絡(luò)。第十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三12四、振幅限幅器

作用：將寄生調(diào)幅的調(diào)頻信號變換為等幅的調(diào)頻信號。第十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三131．差分對振幅限幅器(1)電路(2)原理輸入

vS較大，iC上下削平，后接LC諧振回路，可得等幅調(diào)頻波。LC調(diào)諧回路：中心頻率fc，BW>FM波的頻譜帶寬。多級差放級聯(lián)，可有效降低門限電壓（單級：100mV左右）。第十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三14一、失諧回路斜率鑒頻電路1．電路組成

(1)單失諧回路(諧振回路對輸入調(diào)頻波的載波失諧)(2)二極管包絡(luò)檢波器2．工作原理

(1)將載波角頻率設(shè)在諧振特性曲線傾斜部分中接近直線段的中點(

O或

O)

。

(2)單失諧回路將輸入的等幅調(diào)頻波

vS(t)=Vsmcos(ct+Mfsint)

變換為幅度反映瞬時頻率變化的調(diào)幅調(diào)頻波。(3)通過包絡(luò)檢波器完成鑒頻功能。斜率鑒頻器5.3.2

斜率鑒頻電路第十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三153．?dāng)U大鑒頻特性范圍單失諧回路鑒頻器：諧振曲線線性范圍小，為擴(kuò)大鑒頻特性范圍，多采用雙失諧回路斜率鑒頻器。

(1)電路vO=vAV1-vAV2

圖中，上諧振回路調(diào)諧在

f01，下諧振回路調(diào)諧在

f02，它們各自失諧在輸入調(diào)頻波載波頻率

fc的兩則，并且與

fc間隔

f

相等，即

f

=f01-fc=fc-f02。第十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三16(2)鑒頻特性設(shè)

A1()、A2()：上、下兩諧振回路的幅頻特性

vO：雙失諧回路斜率鑒頻器輸出解調(diào)電壓，則vO=vAV1-vAV2=Vsmd[A1()-A2()]

可見，當(dāng)

Vsm和

d一定時，vO隨

的變化特性就是兩個失諧回路的幅頻特性相減后的合成特性。

d：上、下兩包絡(luò)檢波器的檢波電壓傳輸系數(shù)(3)討論合成鑒頻特性曲線的線性：①

與兩失諧回路的幅頻特性形狀有關(guān)；

②

主要取決于

f01和

f02的位置。配置恰當(dāng)，補(bǔ)償兩曲線中的彎曲部分，可獲線性范圍較大的鑒頻特性曲線。第十六頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三17

二、集成電路中采用的斜率鑒頻器1．電路(P294)

T1T2：射隨器；

T3T4：三極管包絡(luò)檢波器；

T5T6：差分放大器；

L1C1C2：線性網(wǎng)絡(luò)，作用：f–V變換，輸出調(diào)頻調(diào)幅電壓v1(t)，v2(t)。vo

(v1m-v2m)第十七頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三182．f–V變換原理(1)當(dāng)

時，

L1C1并聯(lián)諧振，v1m

最大，v2m

最小；(2)

當(dāng)

時，L1C1C2串聯(lián)諧振，v1m

最小，v2m最大；

(3)合成鑒頻特性曲線如圖：vO=A(V1m-V2m)

A：增益常數(shù)，取決于射隨器、檢波器、差分放大器。第十八頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三19

作用：鑒相，用來檢出兩信號間的相位差，并輸出與相位差大小相對應(yīng)的電壓。實現(xiàn)電路一、乘積型鑒相器1．組成框圖5.3.3

相位鑒頻電路-*疊加型乘積型模擬鑒相器由數(shù)字電路構(gòu)成*數(shù)字鑒相器{{加在乘法器的兩輸入端的應(yīng)是一對具有同一調(diào)頻規(guī)律，而不同頻率具有不同相差的信號，相差與頻偏成線性關(guān)系。第十九頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三20諾頓定理如圖(b)，其中，則該網(wǎng)絡(luò)就是在激勵下的單諧振回路。

在

0

附近，網(wǎng)絡(luò)的增益

A(j)

可近似表示為1.頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)（單調(diào)諧回路移相電路）①

電路（圖（a))②

輸出電壓

或(5-3-25)式中定義為廣義失諧量，其中二、乘積型相位鑒頻器的實際電路（電視機(jī)伴音IC）第二十頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三21③

幅頻特性和相頻特性曲線可根據(jù)

(5-3-25)

式畫出，如圖。④

討論

比較理想時延網(wǎng)絡(luò)特性，該網(wǎng)絡(luò)既不能提供恒值的幅頻特性，也不能提供線性的相頻特性，僅在

0（0應(yīng)設(shè)置為c）附近的很小范圍內(nèi)，才可近似認(rèn)為A()為恒值，A()在

/2

上、下線性變化。第二十一頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三22T3~T9、D6：雙差分對平衡調(diào)制器。

2.乘積型鑒相器第二十二頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三23除

90

固定相移外，它們之間的相位差為

。則雙差分對管輸出差值電流為(5-3-19)(1)V2m<26mV，V1m>

260mV，上式簡化為(4-2-27式)雙差分對管平衡調(diào)制器工作原理：設(shè)兩個輸入信號分別為第二十三頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三24通過低通濾波器，濾除

2

及其以上各次諧波項，取出有用的平均分量，其值與

sin

成正比。設(shè)雙差分對管的直流負(fù)載電阻為

RC，低通濾波器的傳輸增益為

1，則鑒相器的鑒相特性為(5-3-20)式中，Ad

為鑒相靈敏度，單位為

V。第二十四頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三25

輸入信號引入

90的固定相移，目的為了獲得正弦的鑒相特性，以保證

=0時

vO=0，且上、下奇對稱。

*(2)當(dāng)Vlm和

V2m均大于

260mV當(dāng)時，sin

，vO與

成正比。故只能不失真地解調(diào)為小值的調(diào)相信號。

構(gòu)成符合門鑒相器。第二十五頁，共二十七頁，編輯于2023年，星期三263