頻譜變換電路

頻譜變換電路第1頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.5混頻電路6.6倍頻器6.7調角波的基本性質6.7.1瞬時相位和瞬時頻率的概念6.7.2調角波和調頻波6.8直接調頻電路6.8.1變容二極管調頻電路6.8.2晶體振蕩器直接調頻電路6.8.3電容話筒調頻電路6.8.4電抗管調頻電路第2頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.9間接調頻電路6.10調頻波的解調6.10.1斜率鑒頻器6.10.2相位鑒頻器6.10.3比例鑒頻器6.10.4移相乘積鑒頻器6.10.5脈沖均值鑒頻器*6.10.6鎖相環(huán)鑒頻器*6.10.7跟相環(huán)鑒頻器6.11限幅器6.11.1晶體二極管限幅器6.11.2晶體三極管限幅器第3頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.1概述1.什么叫頻譜變換電路？

具備將輸入信號頻譜進行頻譜變換，以獲取具有所需頻譜的輸出信號這種功能的電路就叫做頻譜變換電路。

例如，倍頻就是將頻率較低的信號通過倍頻變換成頻率較高的信號。又如，調幅波就是將頻率很低的音頻信號或視頻信號調制到高頻的幅度上去。再如，檢波電路就是將載有音頻信號或視頻信號還原成音頻信號或視頻信號。第4頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四頻譜變換電路頻譜搬移電路頻譜非線性變換電路調幅及解調電路混頻電路倍頻電路普通調幅及解調電路單邊帶調幅解調電路雙邊帶調幅解調電路調頻電路調頻波的解調電路限幅器直接調頻電路間接調頻電路變容二極管調頻電路晶體管振蕩器直接調頻電路電容話筒調頻電路電抗管調頻電路斜率鑒頻器相位鑒頻器比例鑒頻器移相乘積鑒頻器脈沖均值鑒頻器鎖相環(huán)鑒頻器跟相環(huán)鑒頻器2.分類第5頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.2模擬乘法器本節(jié)主要介紹變跨導式模擬乘法器。變跨導式模擬乘法器是以恒流源式差動放大電路為基礎，并采用變換跨導的原理而形成的，其符號見下圖。一般表達式為：第6頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.3.1幅度調制用調制信號去控制高頻振蕩器的幅度，使其幅度的變化量隨調制信號成正比的變化，這一過程叫做調制。經過幅度調制后的高頻振蕩稱為幅度調制波(簡稱調幅波)。根據頻譜結構的不同可分為普通調幅(AM)波，抑制載波的雙邊帶調幅(DSB/SCAM)波和抑制載波的單邊帶調幅(SSB/SCAM)波。6.3普通調幅波的產生和解調電路第7頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四設調制信號為uΩ(t)，其，載波為：根據調幅的定義，已調高頻振蕩的幅度變化量應和調制信號成正比，則其包絡函數U(t)為則已調波為：式中為調幅系數（或調制指數），它表示1.幅度調制的特性調幅波幅度的最大變化量與載波振幅之比，一般0≤ma≤1。第8頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四載波信號的頻譜函數為Uc(ω)，則6.3.2則uAM(t)的頻譜函數為其對應的波形和頻譜函數如圖所示。6.3.3調幅信號及其頻譜第9頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四高于ωc的頻率分量稱為上邊帶，低于ωc的頻率分量稱為下邊帶。普通調幅波有上下兩個邊帶，它是一個集中在ωc附近的頻帶信號，所占帶寬為最高調制頻率的兩倍，即

BAM=2Ωm

由式6.3.3可見，載波分量的振幅與調制信號無關，只有邊帶幅度隨調制信號的變化而改變。第10頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四普通幅度調制波功率利用率很低，為了克服這個缺點,可以只發(fā)射邊帶而不發(fā)射載波。這叫做抑制載波的雙邊帶調幅(DSB/SCAM)。其時域表達式為uDSB(t)=uΩ(t)cosωct6.3.4其頻譜變換為6.3.5顯然，利用模擬乘法器很容易實現抑制載波的雙邊帶調幅波。其電路模型、波形和頻譜示如圖所示。第11頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四DSB/BC的電路模型、信號波形及頻譜圖第12頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四2.DSB/SCAM的特點①信號的幅度仍然是隨調制信號而變化，但與普通AM波不同，它的包絡不再能反映調制信號的形狀，可是仍然保持著AM波所具有的頻譜搬移特性。②在調制信號正半周區(qū)間的載波相位與調制信號負半周的載波相位反相。即高頻振蕩的相位在uΩ(t)=0的瞬間有180°的突變。③信號所占頻譜帶寬仍為BDSB=2Ωm。為了既節(jié)省發(fā)射功率，又減小頻帶，可以只發(fā)射一個邊帶，因為任何一個邊帶都反映了調制信號全部信息。第13頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四這種傳輸一個邊帶的調制方式稱為抑制載波的單邊帶調幅（SSB/SCAM），其頻譜如圖所示。SSB/SCAM信號的頻譜圖第14頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.3.2普通調幅波的產生電路在無線電發(fā)射機中，按功率電平的高低，普通調幅電路可分為高電平調制電路和低電平調制電路兩大類。前者屬于發(fā)射機的最后一級，直接產生發(fā)射機輸出功率要求的已調波；后者屬于發(fā)射機前級產生小功率的已調波，再經過線性功率放大達到所需的發(fā)射機功率電平?，F設載波電壓為uc(t)=Ucmcosωct調制電壓為uΩ=Ec+UΩmcosΩt上兩式相乘得到普通振幅調制信號6.3.66.3.7第15頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四式中，ma稱為調幅系數(或調制指數)，它表示調幅波的幅度的最大變化量與載波振幅之比，即幅度變化量的最大值。顯然0≤ma≤1，否則已調波會產生失真。根據6.3.8式，我們可以采用乘法電路實現它。6.3.8第16頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.3.3普通調幅波的解調電路解調是調制的逆過程。幅度調幅波的解調簡稱檢波，其作用是從幅度調制波中不失真地檢出調制信號來。從頻譜上看，就是將幅度調制波的邊帶信號不失真地搬到零頻附近。因此幅度調制波的解調電路也屬于頻譜搬移電路。需要用乘法器來實現這種頻譜搬移作用，其電路模型如圖所示。普通調幅波檢波器常采用晶體三極管檢波，二極管檢波和模擬乘法器解調。目前應用較多的是后兩種。第17頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四幅度調制波解調電路模型1.二極管串聯(lián)型大信號檢波器

如圖所示，檢波器電路由三部分組成：①信號輸入電路，一般是中放末級輸出電路；②檢波二極管，利用單向導電性進行檢波；③檢波器負載電路，即低通濾波器。這種濾波器一般要求輸入信號大于0.5V，因此也稱大信號檢波器。第18頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四檢波器等效電路幅度調制中頻信號經過檢波二極管后得到的是如圖所示的波形。再經過低通濾波器后，濾除高次諧波，得到所需的調制信號。其物理解釋如下：第19頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四經過檢波二極管后的輸出波形是幅度被調制的尖頂余弦脈沖，由于低通濾波器是由濾波電容C和負載電阻R組成，充電時間常數由RDC決定(RD為二極管的正向電阻)，其充電時間常數小而放電時間常數RC大。故調制包絡可以保留下來，然后經過隔直流耦合電容Cc，隔除了直流分量。所以輸出信號只有調制的包絡信號。實現了幅度檢波過程的波形第20頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四調制的目的。2.普通調幅波的同步解調用模擬乘法器也可以完成對普通調幅波的同步解調。如圖所示。普通調幅波的解調電路第21頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四當放大限幅器放大增益足夠大時，uy(t)接近頻率為ωc的方波。經過傅立葉級數展開可得當n=1時用低通濾波器和隔直流耦合電容就可檢出所需的信號。故第22頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.4.1抑制載波調幅波的產生電路設載波電壓為uc(t)=Ucmcosωct調制電壓為uΩ(t)=UΩmcosΩt經過模擬乘法器電路后，輸出電壓為抑制載波雙邊帶振幅調制信號，即6.4抑制載波調幅波的產生和解調電路6.4.16.4.26.4.3其原理圖見下圖。第23頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四DSB/SCAM波產生電路第24頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.4.2DSB/SCAM波的解調電路要從抑制載波的雙邊帶調幅波檢出調制信號uΩ(t)來，從頻譜上看，它是將幅度調制波的邊帶信號不失真地搬到零頻附近。因此AM波的解調電路(包括抑制載波的雙邊帶調幅波的解調在內)也屬于頻譜搬移電路。需要用乘法器來實現這種頻譜搬移作用，其電路模型如圖所示。DSB同步檢波原理圖第25頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四DSB/SCAM波的電壓u(t)可表示為6.4.46.4.5若,本機載波兩者相乘有式6.4.5中第一項包含了所需的調制信號，第二項則是載頻為2ωc的雙邊帶調制信號，用低通濾波器將它濾除，即可得到所需調制信號。第26頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四用同步檢波器可實現對DSB/SCAM波進行解調。同步檢波一個關鍵問題是本機載波的恢復。本機載波產生的方法有兩種。一是在發(fā)送端輸出的雙邊帶信號中，不是將載波分量完全抑制掉，而是保留一個小的載波分量，稱為導頻，它的作用就是在接收端恢復載波。接收端只要用一個窄帶濾波器取出載波分量。這種情況與普通調幅波很類似，只是載波分量比較小而已。另一種方法是發(fā)射機的載波和接收機本振載波都用頻率穩(wěn)定度很高的頻率合成器，使兩者的頻率保持不變。第27頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四在保持調制類型和調制參數不變的情況下，將輸入已調波的載頻ωc變?yōu)橹蓄lωI的過程稱為混頻。即ωI=ωL-ωs實際上從頻譜而言，混頻的作用是不失真地將輸入已調信號的頻譜從ωs搬移到ωI位置上。因此，混頻電路也是一種頻譜搬移電路。以普通調幅波為例說明上述的混頻過程。輸入信號為6.5混頻電路6.5.1第28頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四本地振蕩信號為uL(t)=ULmcosωLt當ωL>ωs時，乘法器的輸出為式中ωL-ωs=ωI為所需的中頻分量；ωL+ωs則是無用分量?？梢詮闹行念l率為ωI的帶通濾波器濾除無用分量取出有用分量ωI，即實現了混頻作用。其電路模型和頻譜如圖所示。第29頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四混頻電路模型及頻譜實際的混頻器有晶體二極管平衡和環(huán)路混頻電路，晶體三極管混頻電路和模擬乘法器混頻電路。由于模擬乘法器構成的混頻器其輸出電壓中不包含信號頻率分量，從而降低了第30頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四如果輸出頻率fo為輸入頻率整數值，即fo=nfs（n=1，2，3，…），則這種頻率變換電路稱為倍頻器。當n=2時，即fo=2fs時稱為二倍頻器。用模擬乘法器實現二倍頻器的原理方框圖如圖6.24所示。若us（t）=Ｕsmcosωst，則模擬乘法器的輸出電壓為6.6

倍頻器二倍頻器原理方框圖第31頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四在通信系統(tǒng)中，角度及解調電路不同于頻譜搬移電路。它是用低頻信號去調制高頻振蕩的相角，或是從已調波中解出調制信號所進行的頻譜變換，這種變換不是線形變換，而是非線形變換。因此，我們把角度調制及調角波的解調電路稱為頻譜非線形變換電路。

調頻（ＦＭ）：如果高頻振蕩器的頻率變化量和調制信號成正比，則稱調頻。

調相（ＰＭ）：如果高頻振蕩器的相位變化量和調制信號成正比，則稱調相。由于頻率的變化和相位的變化都表現為總相角的變化，因此，將調頻和調相統(tǒng)稱為調角。６.７調角波的基本性質第32頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四式中，Am為簡諧振蕩的幅度，為簡諧振蕩的總相角式中為瞬時角頻率，為初始相位。6.7.1瞬時相位和瞬時頻率的概念對于簡諧振蕩可以寫成一般形式如果是隨時間變化的，瞬時相位為一般表達式為第33頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.7.2調相波和調頻波調相——高頻振蕩瞬時相位的變化量與調制信號成正比。根據定義調相波的表達式為可見為比例系數；為瞬時相位偏移；稱為最大相移，或稱調制指數，以mp表示瞬時角頻率為：于是第34頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四式中，為瞬間相位偏移，即相對于的偏移。的最大值稱為最大相移，習慣上又稱調頻指數，用mf表示，即調頻波的表達式為為比例系數；表示瞬時角頻率相對于的偏移稱為最大角偏移，簡稱頻偏當時，可得調頻波的瞬時相位第35頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

直接調頻就是用調制信號去控制高頻振蕩器的振蕩頻率，使它不失真地反映調制信號的變化規(guī)律。因此，凡是能直接影響振蕩頻率的元件或參數，只要用調制信號去控制，使振蕩頻率的變化量能隨調制信號而線形變化，都可以完成直接調頻的任務。在ＬＣ正弦波振蕩器中，由于其振蕩頻率主要取決于振蕩回路的電感量和電容量，所以在振蕩回路中接入可控電抗器，就可以實現直接調頻。6.8直接調頻電路第36頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四可控電抗器的種類很多，有聲波控制的電容式話筒或駐極體話筒，有電壓控制的變容二極管和電抗管，還有電流控制的可變電感等。只要將可控電抗器接入ＬＣ振蕩器的振蕩回路，就能利用ＬＣ振蕩器產生調頻波。6.８.1變容二極管調頻電路

變容二極管是利用pn結的結電容隨反向電壓（反偏）變化這一特性制成的一種電壓控制的可控電抗器。將變容二極管接入ＬＣ振蕩器的振蕩回路，用調制電壓去控制變容管的電容量，從而控制振蕩器的振蕩頻率達到調頻的目的。第37頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四變容二極管結電容（勢壘電容）可用下式表示變容管加上偏置電壓和調制電壓后，總的控制電壓為由以上兩式得第38頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四變容管作為振蕩回路的總電容下圖為變容二極管接入振蕩回路的交流等效電路。

設振蕩頻率近似等于振蕩回路的振蕩頻率，且忽略加在變容管上的高頻電壓。則瞬時角頻率為第39頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四２.變容管部分接入振蕩回路為了提高載波頻率穩(wěn)定度，往往采用變容管部分接入振蕩回路的辦法。振蕩回路電容的變化量和調制信號的關系。有第40頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.８.２晶體振蕩器直接調頻電路在某些實際情況下，為了滿足中心頻率穩(wěn)定度較高的要求，有時采用石英晶體振蕩器直接調頻電路。晶體振蕩器有兩種：一種是工作在石英晶體的串聯(lián)振蕩頻率上，晶體等效為一個短路元件，起著選頻的作用；另一種是工作于晶體串聯(lián)和并聯(lián)諧振頻率之間，晶體等效為一個高品質因數的電感元件，作為振蕩元件之一。

通常是利用變容二極管控制后一種晶體振蕩器的振蕩頻率來實現調頻。第41頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四如果電容二極管與石英晶體串聯(lián)，其等效電路和電抗特性如下圖所示。利用這個原理，用調制信號改變Ｃj的方法可以改變晶體振蕩器的振蕩頻率，從而達到調頻的目的。由于Ｃj與石英晶體串聯(lián)，而fq和fp又靠得近，因而調頻的頻偏很小，相對頻偏只能達到０.０１％左右。第42頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.８.３電容話筒調頻電路電容花筒在聲波作用下，內部的金屬薄膜產生振動，會引起薄膜與另一電極之間電容量的變化。如果把電容式話筒直接接到振蕩器的諧振回路中，作為回路電抗就可構成調頻電路。下圖是電容式話筒調頻發(fā)射機實例。第43頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.８.４電抗管調頻電路電抗管與變容管一樣，也是一種電壓控制的可控電抗器。受控源可以是電子管、晶體管和場效應管。下圖為場效應管構成的電抗管原理圖。第44頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四在直接調頻電路中，為了提高中心頻率的穩(wěn)定度必須采取一些措施。在這些措施中，即使對晶體管振蕩器直接調頻，其中心頻率穩(wěn)定度有不如不調頻的晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度高，而且起相對頻移太小。若調制不在晶體振蕩器進行，而是在其后的某一級放大器中進行，將調制信號積分以后對晶振送來的載波進行調相，對積分前的信號（即調制信號）而言，就可以得到調頻波了，這就是間接調頻。顯然，這時中心頻率穩(wěn)定度就等于晶體振蕩器的頻率穩(wěn)定度。６.９間接調頻電路第45頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

間接調頻的關鍵電路是調相電路，下面僅介紹常用的變容二極管調相電路。將變容二極管接在高頻放大器的諧振回路里，就可構成變容二極管調相電路。電路中，由于調制信號的作用使回路諧振頻率改變，當載波通過這個回路時由于失諧而產生相移，從而獲得調相。第46頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四下圖是單級諧振回路變容管調相電路。上圖（a）中，變容管的電容Ｃj和電感Ｌ組成諧振回路，作為變容相移網絡。Ｒ１和Ｒ２是諧振賄賂輸入和輸出端上的隔離電阻，Ｒ４是偏壓電源與調制信號源之間的隔離電阻。三個０.００１μＦ電容對高頻短路，而對調制信號開路。第47頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四下圖是采用三級單回路級聯(lián)構成的電路。第48頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四圖中，每個回路都由變容管調相電路，而各變容管的電容均受同一調制信號調變。每個回路的Ｑ值可由電阻Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３調節(jié)，以使三個回路產生相等的相移。為了減少各回路的相互影響，各級回路之間都用１pＦ的小電容耦合。這樣，電路總相移近似等于三級回路相移之和。因此，電路可在９０°范圍內得到線形調相。第49頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.10調頻波的解調

調角波包括調頻波和調相波。其中,調頻波的解調稱為頻率檢波,簡稱鑒頻;完成鑒頻功能的電路稱為鑒頻器;調相波的解調稱為相位檢波,簡稱鑒相,完成鑒相功能的電路稱為鑒相器。它們的作用都是從已調波中檢出反映在頻率或相位變化上的調制信號,但是所采用的方法卻不盡相同。

在調頻波中,調制信息包含在高頻振蕩頻率的變化量中。所以,調頻波解調的任務,就是要求鑒頻器輸出信號與輸入調頻波瞬時頻率的變化量成線形關系。換句話說,鑒頻器的作用是從調頻波中檢出音頻調制信號來。第50頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四對調頻波的檢波必須先將頻率的變化,轉變成與音頻調制信號相應的幅度變化,見下圖?；蛘咦兂烧伎障禂挡煌拿}沖系列,再經過幅度檢波或脈沖的整流,才能檢出音頻信號。鑒頻器工作示意圖第51頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四鑒頻器的質量指標集中表現在鑒頻特性上。它的輸出電壓的大小uΩ(t)與輸入調頻波的瞬時頻率偏移之間的關系,稱為鑒頻特性,如圖所示。鑒頻特性曲線第52頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四鑒頻跨導gd

所謂鑒頻跨導是指單位頻偏所產生輸出電壓的大小,即鑒頻特性的斜率,又稱為鑒頻靈敏度,用數學式表示為2.頻帶寬度B從圖看出,只有特性曲線中間一部分線性較好。通常2△fm為頻帶寬度B。一般要求B大于輸入調頻波頻偏的兩倍。第53頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四3.非線性失真為了從調頻信號中無失真地解調出調制信號,在fc附近鑒頻器輸出電壓uΩ與瞬時頻偏成比例,即在頻帶B內應為一條直線(鑒頻跨導gd為常數)。否則輸出電壓就不能真實地還原出調制信號,產生非線性失真。4.抑制寄生調幅的能力對調頻信號的寄生調幅應具有一定的抑制能力,除比例鑒頻器外,一般都在鑒頻器前加限幅器。第54頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.10.1斜率鑒頻器

斜率鑒頻器是利用并聯(lián)LC回路幅頻特性的傾斜部分將調頻波變換成調幅調頻波,它應用于鑒頻范圍較大的場合。最簡單的斜率鑒頻器由失諧單諧振回路和晶體二極管包絡檢波器組成,該電路的線性范圍與靈敏度都是不理想的。因此,在要求較高的情況下,廣泛應用雙失諧回路斜率鑒頻器,如圖。雙失諧回路斜率鑒頻器第55頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四這個電路是由兩個單失諧回路斜率鑒頻器構成的。其中,第一個回路的諧振頻率f1低于調頻波的中心頻率fc,第二個回路的諧振頻率f2高于fc,并且把他們的輸出相減。當這兩個鑒頻器的特性與參數相同,且fc-f1=f2-fc時就得到uΩ(f)的關系曲線,即鑒頻特性曲線。顯然其鑒頻特性的靈敏度線性范圍都比單失諧回路的斜鑒頻器大有改善。第56頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.10.2相位鑒頻器相位鑒頻器是利用耦合電路的相頻特性來實現將調頻波變換為調幅調頻波的，它是將調頻信號的頻率變化轉換為兩個電壓之間的相位變化,再將這相位變化轉換為對應的幅度變化,然后利用幅度檢波器檢出幅度的變化。這樣,幅度的變化就反映了頻率的變化。常用的相位鑒頻器有電感耦合相位鑒頻器和電容耦合相位鑒頻器兩種。第57頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四接加到高頻扼流圈L3兩端。同時L3又是二極管檢波器的直流通路。電壓通過互感M在L2、C2并聯(lián)回路兩端產生電壓,c點是電感L2的中點,L2上下兩半線圈的電壓各為。二極管VD1、VD2,兩個電阻R,兩只電容C3、C4構成兩個對稱的幅度檢波器。這樣,可將圖(a)簡化為圖(b)所示的等效電路。電感耦合相位鑒頻器的原理圖如圖。初級回路L1C1、次級回路L2C2都調協(xié)到調頻波的中心角頻率ωc上,兩個回路的耦合途徑有二:一是通過互感M耦合,二是通過耦合電容C0耦合。因C0、C4容量取得較大,對高頻可視為短路,故可直第58頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四相位鑒頻器原理圖第59頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四鑒頻器的輸出電壓為uΩ=uo1-uo2=Kd(UD1-UD2)(6.10.5)式中Kd為幅度檢波器的電壓傳輸系數。由上式可知,鑒頻器的輸出音頻電壓uΩ不僅與加到二極管兩端高頻電壓的幅值有關,還與、的大小及他們之間的相位有關。第60頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

6.10.3比例鑒頻器相位鑒頻器中,輸入信號的幅度變化必將導致輸出波形的失真。發(fā)射機的調制特性或接收機的諧振曲線的不理想以及外界干擾和內部噪聲的影響,使鑒頻器輸入端的調頻信號引起寄生調幅。因此,相位鑒頻器前必須加限幅器。為了有效限幅,往往要求限幅器輸入端的電壓在1v量級,這就需要限幅器以前有較大的放大量,即要求接收機的級數增加。比例鑒頻器就是這種兼有鑒頻和限幅功能的電路,如圖所示。第61頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四比例鑒頻器及其等效電路第62頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四將相位鑒頻器和比例鑒頻器比較，不同的地方只是幅度檢波器部分，其區(qū)別是：①在f－g兩端并接了一個大容量的電容Ｃ5，一般取為10μＦ，Ｃ5與（R3+R4）的時間常數約為0.1~0.2s。這樣，在檢波過程中，這個并聯(lián)電路對15Hz以上變化的寄生調幅有惰性，使其兩端的電壓來不及跟著變化，而保持在某一恒定的電平上。②檢波電阻中點和檢波電容中點斷開，輸出電壓取自d－e兩端，而不是取自f－g兩端。在負載電阻RL中，C4和C3放電電流的方向相反因而起到了差動輸出的作用。圖(a)中，CL數值的選取應對高頻短路，對音頻開路。第63頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四③為了構成檢波器的直流通路，VD1、VD2的連接方向相反，這樣，電容C3、C4兩端的電壓uo1與uo2之和，而不是兩者之差。在UD1與UD2相同的條件下，比例鑒頻器輸出音頻電壓的幅度比相位鑒頻器的音頻電壓幅度小一半。即鑒頻跨導gd小一半；和相位鑒頻器比較，因為波形變換部分沒有變。第64頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.10.4移相乘積鑒頻器

其鑒頻原理為：先將調頻波通過移相器變成相位變化，然后將相位變化變成相應的幅度變化，從而還原出音頻信號來。移相乘積鑒頻器的基本原理如圖。自中放級輸出的信號一路直接送到乘法器()，另外一路經過移相器送到乘法器()。當調頻波沒有頻率偏移，即等于中頻頻率時，和的相位差為90°,經過乘法器后輸出的占空比為1的脈沖波,平均電流為一直流,即無輸出。以此直流電平作為基準點或第65頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四零點。當頻率往高或低偏移時,和的相位差也在90°上下做相應變化。于是乘法器輸出脈沖的占空比相應變化。這種變化，經過低通濾波器，整流出的平均值也隨之變化，而這種變化正是音頻調制波。移相乘積鑒頻器方框圖第66頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.10.5脈沖均值鑒頻器

脈沖均值鑒頻器就是利用調頻波的過零信息。因為調頻波的頻率是隨調制信號而變化的,所以,他們在相同的時間間隔內過零點的數目就會不相同。在頻率高的地方過零點的數目就多,而在頻率低的地方過零點的數目就少。利用這個特點,在每個過零點處形成一個等幅等寬的脈沖,那么,這個脈沖序列的平均分量就反應了頻率的變化。用濾波器取出這個平均分量就是所需的調制信號。第67頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

調頻波瞬時頻率的變化,直接表現為調頻信號通過零值時的點(簡稱過零點)的疏密變化。如果在從負變?yōu)檎倪^零點(簡稱正過零點)處形成一個振幅為U、寬度為τ的矩形脈沖,就可以將原始的脈沖波變換成一個重復頻率受到調制的矩形脈沖序列,其重復頻率的調制規(guī)律與調頻波瞬時頻率的調制規(guī)律相同,如圖所示。如果在單位時間內對該矩形脈沖的個數計數,則所得的數目的變化規(guī)律就反映了調頻波瞬時頻率的變化規(guī)律。第68頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四將調頻波變換成重復頻率受到調制的矩形脈沖序列第69頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四*6.10.6鎖相環(huán)鑒頻器

鎖相環(huán)鑒頻器與跟相環(huán)鑒頻器請參閱第8章、第9章?？紤]鑒頻器的歸類,在這一節(jié)里只做簡單介紹。這種鑒頻器是應用了現代的鎖相環(huán)技術,能夠獲得較好的性能。它最初用在高檔調諧器中,隨著集成電路的普及,也逐漸用在普通的調諧器中。第70頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四*6.10.7跟相環(huán)鑒頻器

跟相環(huán)鑒頻器全名叫相位跟蹤環(huán)鑒頻器,簡稱PTL鑒頻器。它結合了上述移相乘積鑒頻器和鎖相環(huán)鑒頻器兩者的特性,用移相器取代壓控振蕩器,組成一個鎖相環(huán)路,如圖所示。跟相環(huán)鑒頻器第71頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.11限幅器對限幅器的要求是在消除寄生調幅時，不改變調頻信號的頻率變化規(guī)律。限幅器通常由非線性器件和諧振回路所組成。當帶有寄生調幅的調頻信號通過非線性器件后，便削去了幅度變化的部分。但此時波形產生了失真，即有新的頻率成分出現。因此必須濾除不需要的頻率部分，這是靠諧振回路來實現的。第72頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四

根據限幅器的作用,它必須具有圖所示的特性。圖中曲線表示輸出電壓uo與輸入電壓ui的關系。在OA段輸出電壓隨輸入電壓的增加而增加;A點以后,輸入電壓ui增加,輸出電壓uo保持一個恒定值。A點稱為限幅門限,相應的輸入電壓Up稱為門限電壓。顯然,只有輸入電壓超過門限電壓Up時,才會產生限幅作用。限幅特性曲線第73頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.11.1晶體二極管限幅器

圖(a)為雙晶體二極管限幅器。由圖可見,當輸入電壓|ui|小于晶體二極管的截止電壓Vbz時二極管截止;當|ui|大于Vbz時二極管導通,因此,可畫出uo隨ui變化的特性,如圖(b)所示。雙二極管限幅器第74頁，共81頁，2023年，2月20日，星期四6.11.2晶體三極管限幅器

利用三極管做削波元件組成的限幅電路,當輸入信號較大時,正半周受飽和特性削波,負半周被截止特性削波,起限幅器的作用。