高頻電子系統(tǒng)課件角度調(diào)制與解調(diào)

第10章角度調(diào)制與解調(diào)10.1概述10.2調(diào)角波性質(zhì)10.3調(diào)頻辦法概述10.4變?nèi)荻O管調(diào)頻電路10.6間接調(diào)頻電路10.7相位鑒頻器10.8百分比鑒頻器1/167振幅調(diào)制是使載波振幅受調(diào)制信號控制，使它根據(jù)調(diào)制信號頻率作周期性變化，變化幅度與調(diào)制信號強度成線性關(guān)系，但載波頻率和相位則保持不變不受調(diào)制信號影響，高頻振蕩振幅變化攜帶著信號所反映信息。因此振幅調(diào)制屬于線性頻譜變換。線性頻譜變換：在頻譜搬移過程中，變換前后，頻譜未發(fā)生變化。10.1概述2/167概述角度調(diào)制中，載波瞬時頻率或瞬時相位受調(diào)制信號控制，作周期性變化，變化大小與調(diào)制信號強度成線性關(guān)系，變化周期由調(diào)制信號頻率所決定。但已調(diào)波振幅保持不變，不受調(diào)制信號影響，高頻振蕩角度變化攜帶著信號所反應(yīng)信息。因此角度調(diào)制屬于非線性頻譜變換。非線性頻譜變換：在頻率變換前后，頻譜構(gòu)造發(fā)生了變化。3/167[例]有一載波為100MHz。調(diào)制信號為500Hz。1）當調(diào)制信號幅度為某一給定值時，能使載波由未調(diào)制時100MHz，向兩邊變動各10kHz，因而所得到調(diào)頻波頻率變化自99.99MHz至100.01MHz，變化速率為每秒500次。2）假如調(diào)制信號頻率增為1000Hz，幅度不變，則調(diào)頻波頻率變化仍是自99.99MHz至100.01MHz，但變化速率為每秒1000次。概述4/1673）假如調(diào)制信號頻率為1000Hz，幅度增加一倍，則調(diào)頻波頻率變化是自99.98MHz至100.02MHz，變化速率為每秒1000次。由此可知，在調(diào)頻波中，調(diào)制信號振幅由載波頻率移動數(shù)量所示出，而調(diào)制信號頻率由載波移動速率所示出。以上討論完全適用于調(diào)相波。無論是調(diào)頻還是調(diào)相，都會使載波相角變化，因此二者統(tǒng)稱為角度調(diào)制。概述5/167與振幅調(diào)制相比，角度調(diào)制長處：抗干擾性強。調(diào)頻主要用于調(diào)頻廣播、廣播電視、通信及遙測等；調(diào)相主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)中移相鍵控。在模擬系統(tǒng)中一般是用調(diào)頻，或者先產(chǎn)生調(diào)相波，然后將調(diào)相波轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)頻波。概述6/167調(diào)頻波主要指標：1）頻譜寬度調(diào)頻波頻譜從理論上來說，是無限寬。但事實上，假如略去很小邊頻分量，則它所占據(jù)頻帶寬度是有限。根據(jù)頻帶寬度大小，能夠分為寬帶調(diào)頻與窄帶調(diào)頻兩大類。調(diào)頻廣播多用寬帶調(diào)頻，通信多用窄帶調(diào)頻。概述7/1672）寄生調(diào)幅調(diào)頻波應(yīng)當是等幅波。事實上在調(diào)頻過程中，往往引發(fā)不希望振幅調(diào)制，這稱為寄生調(diào)幅。顯然，寄生調(diào)幅應(yīng)當越小越好。3）抗干擾能力與振幅調(diào)制相比，寬帶調(diào)頻抗干擾能力要強得多。但在信號較弱時，則宜采取窄帶調(diào)頻。本章重點討論調(diào)頻。概述8/16710.2調(diào)角波性質(zhì)調(diào)角時，高頻振蕩頻率或相位是變化。為此，首先需要建立瞬時頻率和瞬時相位概念。瞬時頻率與瞬時相位：頻率定義：就是簡諧振蕩每秒鐘反復(fù)次數(shù)。瞬時頻率：每一瞬間頻率是各不相同。角速度

(t)9/167瞬時相位：瞬時相位

(t)等于矢量在t時間內(nèi)轉(zhuǎn)過角度與初始相角

0之和，即式中積分是矢量從0到t時間間隔內(nèi)所轉(zhuǎn)過角度。將上式兩邊積分得上式說明，瞬時頻率（即旋轉(zhuǎn)矢量瞬時角速度）

(t)等于瞬時相位對時間變化率。調(diào)角波性質(zhì)10/167調(diào)頻波和調(diào)角波數(shù)學(xué)表達式設(shè)調(diào)制信號為

(t)，載波振蕩（電壓或電流）為根據(jù)定義，調(diào)頻時載波瞬時頻率

(t)隨

(t)成線性變化，即

0(t)是未調(diào)制時載波中心頻率；調(diào)角波性質(zhì)11/167kf

(t)是瞬時頻率相對于

0偏移，叫做瞬時頻率偏移，簡稱頻率偏移或頻移。頻移以

(t)表達，即

(t)最大值叫做最大頻移，以

表達，即式中kf是百分比常數(shù)，表達單位調(diào)制信號所引發(fā)頻移，單位是rad/s?V，習(xí)慣上把最大頻移稱為頻偏調(diào)角波性質(zhì)12/167根據(jù)調(diào)頻波瞬時頻率能夠求出瞬時相位為右邊第二項表達調(diào)頻波相移，以表達，即

f(t)最大值即為調(diào)頻波調(diào)制指數(shù)，以mf表達。調(diào)角波性質(zhì)13/167調(diào)頻波調(diào)制指數(shù)mf為帶入得這就是由

(t)調(diào)制調(diào)頻波數(shù)學(xué)體現(xiàn)式。調(diào)角波性質(zhì)14/167假如用

(t)對式表達載波進行調(diào)相，則根據(jù)定義，載波瞬時相位

(t)應(yīng)隨

(t)線性地變化，即式中，

0t表達未調(diào)制時載波振蕩相位；kp

(t)表達瞬時相位中與調(diào)制信號成正百分比地變化部分，叫做瞬時相位偏移，簡稱相位偏移或相移。調(diào)角波性質(zhì)15/167相移以

(t)表達，即

(t)最大值叫做最大相移，或稱調(diào)制指數(shù)。調(diào)相波調(diào)制指數(shù)以mp表達，即式中kp是百分比常數(shù)，表達單位調(diào)制信號所引發(fā)相移大小，單位是rad/V調(diào)角波性質(zhì)16/167于是得到調(diào)相波數(shù)學(xué)體現(xiàn)式為求得調(diào)相波瞬時頻率為上式右邊第二項表達調(diào)相波頻移，以

p(t)表達，即調(diào)角波性質(zhì)17/167無論是調(diào)頻還是調(diào)相，瞬時頻率和瞬時相位都在同步隨時間發(fā)生變化。在調(diào)頻時，瞬時頻率變化與調(diào)制信號成線性關(guān)系，瞬時相位變化與調(diào)制信號積提成線性關(guān)系；在調(diào)相時，瞬時相位變化與調(diào)制信號成線性關(guān)系，瞬時頻率變化與調(diào)制信號微提成線性關(guān)系。調(diào)角波性質(zhì)18/167圖10.2.1調(diào)頻信號波形0

FM0ttDwmttw0

(t)

C00

W調(diào)角波性質(zhì)19/167調(diào)角波性質(zhì)

調(diào)制信號為

(t)；載波信號為A0cos

0t

調(diào)頻波調(diào)相波數(shù)學(xué)體現(xiàn)式瞬時頻率瞬時相位最大頻移最大相移調(diào)角波振幅是恒定。調(diào)頻信號基本參量是振幅A0、載波中心頻率

0、最大頻偏

和調(diào)頻指數(shù)mf。調(diào)頻百分比常數(shù)kf是由調(diào)頻電路決定一種常數(shù)。20/167例：圖中調(diào)制信號為矩形波，根據(jù)上表所示諸式，可以得出在調(diào)頻與調(diào)相兩種情況下，頻率變化與相位變化波形。調(diào)角波性質(zhì)21/167調(diào)角波性質(zhì)22/167若調(diào)制信號為

(t)=V

cos

t，未調(diào)制時載波頻率為

0，則根據(jù)調(diào)頻波體現(xiàn)式能夠?qū)懗稣{(diào)頻數(shù)學(xué)體現(xiàn)式為：調(diào)角波性質(zhì)23/167根據(jù)調(diào)相波體現(xiàn)式能夠?qū)懗稣{(diào)相數(shù)學(xué)體現(xiàn)式為：調(diào)角波性質(zhì)24/167調(diào)頻信號

、mf與V

、

關(guān)系0mfDwWmfDw0V

mfDwDwmf調(diào)角波性質(zhì)25/167調(diào)相信號

、mp與V

、

關(guān)系0DwDwmpWmp0V

DwmpDwmp調(diào)角波性質(zhì)26/167主要結(jié)論：調(diào)頻波最大頻移

f與調(diào)制頻率無關(guān)，最大相移mf則與

成反比；調(diào)相波最大頻移

p與

成正比，最大相移mp則與調(diào)制頻率

無關(guān)。正是由于這一主線區(qū)分，調(diào)頻波頻譜寬度對于不一樣

幾乎維持恒定；調(diào)相波頻譜寬度則隨

不一樣而有劇烈變化。調(diào)角波性質(zhì)27/167無論調(diào)頻還是調(diào)相，最大頻移與調(diào)制指數(shù)之間關(guān)系都是相同。若對于調(diào)頻和調(diào)相，最大頻移都用

表達，調(diào)制指數(shù)都用m表達，則

與m之間滿足下列關(guān)系：式中，調(diào)角波性質(zhì)28/167調(diào)頻波中存在著三個有關(guān)概念：1）未調(diào)制時中心載波頻率為f0；2）最大頻移

f表達調(diào)制信號變化時，瞬時頻率偏離中心頻率最大值；3）調(diào)制信號頻率F，表達瞬時頻率在其最大值f0+

f和最小值f0-

f之間每秒鐘來回擺動次數(shù)。由于頻率變化總是伴伴隨相位變化，因此，F(xiàn)也表達瞬時相位在自己最大值與最小值之間每秒鐘來回擺動次數(shù)。調(diào)角波性質(zhì)29/167[例1]調(diào)制信號為

(t)=V

sint，載波為

0(t)=V0cos

0t

，試分別求調(diào)幅波、調(diào)頻波和調(diào)相波體現(xiàn)式。分析：調(diào)幅是載波振幅隨調(diào)制信號線性變化；調(diào)頻是載波瞬時頻率隨調(diào)制信號線性變化；調(diào)相是載波瞬時相位隨調(diào)制信號線性變化。[解]調(diào)幅時調(diào)角波性質(zhì)30/167調(diào)頻時調(diào)相時調(diào)角波性質(zhì)31/167[例2]載波振蕩頻率為f0=25MHz，振幅V0=4V；調(diào)制信號為單頻正弦波，頻率F=400Hz，最大頻偏

f=10kHz。試寫出：1）調(diào)頻波和調(diào)相波數(shù)學(xué)體現(xiàn)式；2）若調(diào)制頻率變?yōu)?kHz，所有其他參數(shù)不變，寫出調(diào)頻波和調(diào)相波數(shù)學(xué)體現(xiàn)式。[解]單頻正弦波為

(t)=V

sint調(diào)角波性質(zhì)32/1671）調(diào)頻波數(shù)學(xué)體現(xiàn)式調(diào)相波數(shù)學(xué)體現(xiàn)式調(diào)角波性質(zhì)33/1672）若調(diào)制頻率變?yōu)?kHz，則由于，因此調(diào)相制調(diào)相指數(shù)不變。調(diào)頻波數(shù)學(xué)體現(xiàn)式調(diào)相波數(shù)學(xué)體現(xiàn)式調(diào)角波性質(zhì)34/167[例3]調(diào)角波數(shù)學(xué)式為，問：這是調(diào)頻波還是調(diào)相波？求其調(diào)制頻率、調(diào)制指數(shù)、頻偏以及該調(diào)角波在100

電阻上產(chǎn)生平均功率。[分析]由于沒有給定調(diào)制信號數(shù)學(xué)體現(xiàn)式是cost還是sint

，因此該調(diào)角波也許是調(diào)頻波也也許是調(diào)相波。[解]1）當調(diào)制信號為V

cos104t時，該調(diào)角波也許調(diào)頻波；當調(diào)制信號為V

sin104t時，該調(diào)角波也許調(diào)相波。調(diào)角波性質(zhì)35/1672）調(diào)制頻率：調(diào)制指數(shù)：最大頻偏：

平均功率：調(diào)角波性質(zhì)36/167調(diào)角波頻譜和頻帶寬度由于調(diào)頻波中調(diào)相波方程相似，因此只要分析其中一種頻譜，則對另一種也完全適用。所不一樣是一個用mf，另一個用mp。下面求所表達調(diào)頻信號頻譜：單頻調(diào)制窄帶調(diào)頻信號頻譜根據(jù)調(diào)制指數(shù)m大小，調(diào)角信號可分成兩類。調(diào)角波性質(zhì)37/167滿足條件調(diào)角信號叫窄帶調(diào)角信號。不滿足這個條件調(diào)角信號叫寬帶調(diào)角信號。根據(jù)窄帶調(diào)角信號定義，可引用三角函數(shù)近似關(guān)系。當

/6時，sin

，cos

1。因此，單一頻率調(diào)制窄帶調(diào)頻信號表達式可近似為調(diào)角波性質(zhì)38/167單一頻率調(diào)制窄帶調(diào)頻信號頻譜表達為下列圖所示。信號帶寬B=2

，與AM調(diào)幅波信號帶寬相同。調(diào)角波性質(zhì)

窄帶調(diào)頻信號頻譜39/167寬帶調(diào)頻信號頻譜為簡單計，令A(yù)0=1，利用三角函數(shù)展開式，可將單一頻率調(diào)制調(diào)頻信號表達式展開得，展開式中，調(diào)角波性質(zhì)40/167Jn(mf)是以mf為參數(shù)n階第一類貝塞爾函數(shù)(Besselfunctionoffirstkind)貝塞爾函數(shù)具有如下性質(zhì)：第一，n為奇數(shù)時：n為偶數(shù)時：調(diào)角波性質(zhì)41/167第二，當調(diào)頻指數(shù)mf很小時第三，對任意mf值，各階貝塞爾函數(shù)平方和恒等于1，即調(diào)角波性質(zhì)42/167n階第一類貝塞爾函數(shù)隨mf變化關(guān)系曲線。（前8階）調(diào)角波性質(zhì)01234567891011121314151617181920mfJ0(mf)J2(mf)J4(mf)J6(mf)J8(mf)－0.4－0.3－0.2－0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.9143/167前8階貝塞爾函數(shù)曲線調(diào)角波性質(zhì)－0.4－0.3－0.2－0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.91Jn(mf)J1(mf)J3(mf)J5(mf)J7(mf)01234567891011121314151617181920mf44/167寬帶調(diào)頻信號頻譜為簡單計，令A(yù)0=1，利用三角函數(shù)展開式，可將單一頻率調(diào)制調(diào)頻信號表達式展開得，展開式中，調(diào)角波性質(zhì)45/167將貝塞爾展開式代入af(t)中，得從上式能夠看到，由簡諧信號調(diào)制調(diào)頻波，其頻譜具有下列特點：調(diào)角波性質(zhì)46/1671）載頻分量上、下各有沒有數(shù)個邊頻分量，它們與載頻分量相隔都是調(diào)制頻率整數(shù)倍。載頻分量與各次邊頻分量振幅由對應(yīng)各階貝塞爾函數(shù)值所確定。奇數(shù)次上、下邊頻分量相位相反。2）根據(jù)貝塞爾函數(shù)曲線能夠看到，調(diào)制指數(shù)mf越大，具有較大振幅邊頻分量就越多。這與AM波不一樣，在簡諧信號調(diào)幅情況下，邊頻數(shù)目與調(diào)制指數(shù)ma無關(guān)。調(diào)角波性質(zhì)47/1673）從貝塞爾函數(shù)曲線還能夠看到，對于某些mf值，載頻或某邊頻振幅為零。利用這一種現(xiàn)象能夠測定調(diào)制指數(shù)mf。4）根據(jù)調(diào)頻貝塞爾展開式，能夠計算調(diào)頻波功率為根據(jù)貝塞爾函數(shù)性質(zhì)，上式右邊值等于1，因此調(diào)頻前后平均功率沒有發(fā)生變化。調(diào)角波性質(zhì)48/167注意：在調(diào)幅情況下，調(diào)幅波平均功率為，相對于調(diào)幅前載波功率增加了。而在調(diào)頻情況下，則只造成能量從載頻向邊頻分量轉(zhuǎn)移，總能量則未變。調(diào)角波性質(zhì)mf=00.512.43簡諧信號調(diào)頻時調(diào)頻波頻譜圖（F保持不變）49/167雖然調(diào)頻波邊頻分量有沒有數(shù)多種，不過對于任一給定mf值，高到一定次數(shù)邊頻分量其振幅已經(jīng)小到能夠忽視，以致濾除這些邊頻分量對調(diào)頻波形不會產(chǎn)生顯著影響。因此調(diào)頻信號頻帶寬度事實上能夠以為是有限。一般要求：凡是振幅不大于未調(diào)制載波振幅1%（或10%，根據(jù)不一樣要求而定）邊頻分量均可忽視不計，保存下來頻譜分量就確定了調(diào)頻波頻帶寬度。調(diào)角波性質(zhì)50/167假如將不大于未調(diào)制載波振幅10%邊頻分量略去不計，則頻帶寬度

BW可由下列近似公式求出：由于因此頻帶寬度

BW寫為：調(diào)角波性質(zhì)51/167根據(jù)

f不一樣，調(diào)頻制能夠分為寬帶與窄帶兩種。在寬帶調(diào)頻制中，

f>>F，亦即mf>>1，因此即寬帶調(diào)頻頻帶寬度約等于頻率偏移

f兩倍。調(diào)頻廣播中要求

f=75kHz。在窄帶調(diào)頻制中，mf<1，因此亦即窄帶調(diào)頻頻帶寬度約等于調(diào)制頻率兩倍。調(diào)角波性質(zhì)52/167調(diào)頻波和調(diào)相波頻譜構(gòu)造以及頻帶寬度與調(diào)制指數(shù)有密切關(guān)系?？傄?guī)律是：調(diào)制指數(shù)越大，應(yīng)當考慮邊頻分量數(shù)目就越多，無論對于調(diào)頻還是調(diào)相均是如此。這是它們共同性質(zhì)。不過，當調(diào)制信號振幅恒定期，調(diào)頻波調(diào)制指數(shù)mf

與調(diào)制頻率F成反比，而調(diào)相波調(diào)制指數(shù)mp與調(diào)制頻率F無關(guān)。故頻譜構(gòu)造、頻帶寬度與調(diào)制頻率之間關(guān)系互不相同。調(diào)角波性質(zhì)53/167對于調(diào)頻制來說，由于mf隨F下降而增大，應(yīng)當考慮邊頻分量增多，但同步由于各邊頻之間距離縮小，最后反而造成頻帶寬度略變窄。但應(yīng)注意，邊頻分量數(shù)目增多和邊頻分量密集這兩種變化對于頻帶寬度影響正好是相反，因此總效果是使頻帶略微變窄。因此有時把調(diào)頻制叫做恒定帶寬調(diào)制。調(diào)角波性質(zhì)54/167[例10.2.1]利用近似公式計算下列三種情況下調(diào)頻波頻帶寬度（Fm為最高調(diào)制頻率）1）

f=75kHz，F(xiàn)m=0.1kHz2）

f=75kHz，F(xiàn)m=1kHz3）

f=75kHz，F(xiàn)m=10kHz[解]1）BW=2(75+0.1)150kHz2）BW=2(75+1)152kHz3）BW=2(75+10)170kHz調(diào)角波性質(zhì)可見，盡管調(diào)制頻率變化了100倍，但頻帶寬度變化非常小。55/167[例10.2.2]利用近似公式計算下列三種情況下調(diào)相波頻帶寬度（Fm為最高調(diào)制頻率）1）mp=75，F(xiàn)m=0.1kHz2）mp=75，F(xiàn)m=1kHz3）mp=75，F(xiàn)m=10kHz[解]1）BW=2(mp+1)Fm=2(75+0.1)0.115.2kHz2）BW=2(75+1)Fm

152kHz3）BW=2(75+10)Fm

1520kHz調(diào)角波性質(zhì)可見，調(diào)相波頻帶寬度發(fā)生了劇烈變化。56/167對于調(diào)相制來說，情況即大不相同。此時調(diào)制指數(shù)mp與

無關(guān)，它是恒定，因而應(yīng)當考慮邊頻數(shù)目不變。但當調(diào)制頻率減少時，邊頻分量之間距離減小，因而頻帶寬度隨之成百分比地變窄。如此看來，調(diào)相波頻帶寬度在調(diào)制頻率高端和低端相差極大，因此其頻帶利用是不經(jīng)濟。這正是模擬通信系統(tǒng)中調(diào)頻制要比調(diào)相制應(yīng)用得廣泛主要原因。調(diào)角波性質(zhì)57/167調(diào)頻波頻譜與調(diào)制頻率之間關(guān)系。當調(diào)制頻率從1000Hz增至4000Hz時，調(diào)頻波頻帶寬度幾乎不變；調(diào)角波性質(zhì)58/167調(diào)相波頻譜與調(diào)制頻率之間關(guān)系。當調(diào)制頻率從1000Hz增至4000Hz時，調(diào)相波頻帶寬度近似地按百分比增加。調(diào)角波性質(zhì)59/167應(yīng)當注意：在調(diào)制頻率不變而只變化調(diào)制信號振幅情況下，兩種調(diào)制頻譜構(gòu)造變化規(guī)律卻是相同。例如伴隨調(diào)制信號振幅加大，調(diào)頻波和調(diào)相波調(diào)制指數(shù)都隨之加大，應(yīng)當考慮邊頻數(shù)目也都隨之增大，而邊頻分量之間距離并未變化，因此頻帶寬度都同樣地增大。調(diào)角波性質(zhì)60/167事實上，調(diào)制信號都是比較復(fù)雜，具有許多頻率分量。對于調(diào)幅制來說，設(shè)調(diào)制信號包括

1、2、3等頻率，則所產(chǎn)生調(diào)幅波包括

0

1、

0

2、

0

3等邊帶頻率。亦即能夠以為，此時調(diào)幅波分別由

1、2、3等頻率單獨調(diào)幅后疊加而成。此時調(diào)幅波頻譜構(gòu)造與基帶信號（調(diào)制信號）頻譜構(gòu)造完全相同，只是在頻率軸上搬移了一種位置。這就是線性調(diào)制。調(diào)角波性質(zhì)61/167對于調(diào)頻制和調(diào)相制來說，同步用幾個頻率調(diào)制所產(chǎn)生成果卻不能看作是每一種調(diào)制頻率單獨調(diào)制所得頻率分量線性疊加，此時增加了許多組合頻率，是頻譜組成大為復(fù)雜。因此調(diào)頻制和調(diào)相制屬于非線性調(diào)制。目前研究只有兩個調(diào)制頻率

1與

2最簡單形式，令調(diào)角波性質(zhì)62/167因此瞬時頻率能夠表達為：可求得調(diào)頻波瞬時相位為：調(diào)角波性質(zhì)63/167令A(yù)0=1，可得雙頻率調(diào)制調(diào)頻波方程式為：調(diào)角波性質(zhì)64/167將貝塞爾展開式代入上式，得調(diào)角波性質(zhì)65/167接上式，調(diào)角波性質(zhì)66/167由上式可知，當同步以兩個頻率

1與

2制時，調(diào)頻波頻譜包括下列成份：1）載頻

0

，其振幅與J0(m1)J0(m2)成正比；2）邊頻(

0

n1)，其振幅與Jn(m1)J0(m2)成正比；3）邊頻(

0

n2)，其振幅與J0(m1)Jn(m2)成正比；4）附加邊頻（組合頻率）[

0

(n1

p2)]，其振幅與Jn(m1)Jp(m2)成正比，其中n、p為任意整數(shù)。調(diào)角波性質(zhì)67/167由此可見，此時調(diào)頻波頻譜構(gòu)造除了包括單音頻調(diào)制時邊頻分量外，還產(chǎn)生了組合頻率分量[

0

(n1

p2)]等項，使頻譜構(gòu)造大為復(fù)雜。初看起來，仿佛整個頻帶寬度要顯著增加，但事實上，由于增加新調(diào)制頻率時，對應(yīng)地減少了分派給每個調(diào)制頻率頻移值，邊頻與組合頻率分量振幅減小較快，因而頻帶寬度并不顯著增加，仍然能夠按最高調(diào)制頻率作單音頻調(diào)制時頻譜寬度公式來估算。調(diào)角波性質(zhì)68/167雙頻調(diào)制mf1=1、mf2=1.5上邊帶頻率分量分布圖調(diào)角波性質(zhì)69/16710.3調(diào)頻辦法概述產(chǎn)生調(diào)頻信號電路叫做調(diào)頻器對調(diào)頻器有四個主要要求：1）已調(diào)波瞬時頻率與調(diào)制信號成百分比地變化；2）未調(diào)制時載波頻率，即已調(diào)波中心頻率具有一定穩(wěn)定度；3）最大頻移與調(diào)制頻率無關(guān)；4）無寄生調(diào)幅或寄生調(diào)幅盡也許小。70/167產(chǎn)生調(diào)頻信號辦法很多，歸納起來主要有兩類：1）直接調(diào)頻—用調(diào)制信號直接控制載波瞬時頻率；2）間接調(diào)頻—先將調(diào)制信號積分，然后對載波進行調(diào)相，成果得到調(diào)頻波。調(diào)頻辦法概述71/167直接調(diào)頻原理：直接調(diào)頻原理基本原理是用調(diào)制信號直接線性地變化載波振蕩瞬時頻率。因此，凡是能直接影響載波振蕩瞬時頻率元件或參數(shù)，只要能夠用調(diào)制信號去控制它們，并從而使載波振蕩瞬時頻率按調(diào)制信號變化規(guī)律線性地變化，都能夠完成直接調(diào)頻任務(wù)。調(diào)頻辦法概述72/167假如載波由LC自激振蕩器產(chǎn)生，則振蕩頻率主要由諧振回路電感元件和電容元件所決定。因此只要能用調(diào)制信號去控制回路電感元件或電容元件，就能達成控制振蕩頻率目標。變?nèi)荻O管能夠作為電壓控制可變電容元件；具有鐵氧體磁芯電感線圈，能夠作為電流控制可變電感元件。調(diào)頻辦法概述73/167間接調(diào)頻原理：已知調(diào)頻波數(shù)學(xué)體現(xiàn)式為其相移

(t)與

(t)成積分關(guān)系，即這就啟發(fā)我們：假如將

(t)積分后，再對載波調(diào)相，則由調(diào)相波數(shù)學(xué)體現(xiàn)式，所得到調(diào)相信號是：調(diào)頻辦法概述74/167能夠看到該式與調(diào)頻波數(shù)學(xué)體現(xiàn)式相同。因此，實際上這就是用

(t)作為調(diào)制信號調(diào)頻波。間接調(diào)頻正是根據(jù)上述原理提出來。其工作原理性方框圖如下所示。調(diào)頻辦法概述載波振蕩器緩沖級調(diào)相器積分器調(diào)頻波輸出調(diào)制信號75/167這樣能夠采取頻率穩(wěn)定度很高振蕩器（例如石英晶體振蕩器）作為載波振蕩器，然后在它后級進行調(diào)相，因而調(diào)頻波中心頻率穩(wěn)定度很高。調(diào)頻辦法概述76/167變?nèi)荻O管特性變?nèi)荻O管是利用PN結(jié)反向偏置勢壘電容組成可控電容，是一種電壓控制可變電抗元件。變?nèi)荻O管結(jié)電容Cj與管子兩端反向電壓

R關(guān)系為變?nèi)荻O管調(diào)頻電路77/167

VD是變?nèi)荻O管勢壘電壓，一般取0.7V左右。Cj0是

R=0時變?nèi)荻O管結(jié)電容。

R是加在二極管兩端反向電壓。

是變?nèi)葜笖?shù)。不一樣變?nèi)荻O管由于PN結(jié)雜質(zhì)摻雜濃度分布不一樣，

也不一樣。如擴散型

=1/3，稱為緩變結(jié)變?nèi)荻O管；合金型

=1/2，稱為突變結(jié)變?nèi)荻O管；

=1~5之間，稱其為超越突變結(jié)變?nèi)荻O管。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路78/167變?nèi)荻O管符號和結(jié)電容變化曲線

(a)變?nèi)莨芊枺?b)變?nèi)萏匦?a)(b)0

RCjCj0變?nèi)荻O管調(diào)頻電路79/167加到變?nèi)荻O管上反向電壓，包括直流偏壓V0和調(diào)制信號電壓

=V

cos

t

，即此處假定調(diào)制信號為單音頻簡諧信號，結(jié)電容在

R(t)控制下隨時間發(fā)生變化變?nèi)荻O管調(diào)頻電路80/167圖10.4.1用調(diào)制信號控制變?nèi)莨芏O管結(jié)電容變化曲線CjCj00tt0

R

W0Cj

RV0變?nèi)荻O管調(diào)頻電路(a)(b)(c)81/167把受到調(diào)制信號控制變?nèi)荻O管作為可控電抗元件接入到載波振蕩器LC振蕩回路中，則振蕩頻率亦受到調(diào)制信號控制。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路變?nèi)荻O管調(diào)頻電路Cc是變?nèi)荻O管與L1C2回路之間耦合電容，隔直流作用C

為對調(diào)制信號旁路電容L2是高頻扼流圈，但讓調(diào)制信號通過。82/167加到變?nèi)荻O管上反向偏壓為：式中，是反向直流偏壓。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路83/167當調(diào)制信號

(t)=0，變?nèi)荻O管結(jié)電容為常數(shù)C0，它對應(yīng)于反向直流偏置電壓V0結(jié)電容。此時，振蕩回路總電容為變?nèi)荻O管調(diào)頻電路圖10.4.3變?nèi)莨艿刃щ娐?4/167當調(diào)制信號為單音頻簡諧信號，即

(t)=V

cos

t時，變?nèi)荻O管結(jié)電容隨時間變化。此時結(jié)電容為：變?nèi)荻O管調(diào)頻電路85/167代入C0體現(xiàn)式，并令這里m稱為調(diào)制深度。于是，變?nèi)荻O管調(diào)頻電路86/167于是，由調(diào)制信號所引發(fā)振蕩回路總電容變化量為：從上式看出，

C(t)中與時間有關(guān)部分是(1+mcost)

。將其在mcost=0附近展開成泰勒級數(shù)，可得：變?nèi)荻O管調(diào)頻電路87/167由于一般m<1，因此上列級數(shù)是收斂。m越小，級數(shù)收斂越快。因此，可用少數(shù)幾項，例如用前四項來近似表達函數(shù)(1+mcost)

。三角等式：變?nèi)荻O管調(diào)頻電路88/167將兩三角恒等式代入(1+mcost)

，經(jīng)整頓得變?nèi)荻O管調(diào)頻電路89/167用常數(shù)表達(1+mcost)

系數(shù)，即令變?nèi)荻O管調(diào)頻電路90/167并令則，函數(shù)

(m,

)各項系數(shù)m及

有關(guān)。表10.4.1列出了某些典型數(shù)據(jù)。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路91/167于是，電容變化量

C(t)為：一般下列條件是成立（參看表10.4.1所列數(shù)據(jù)）：變?nèi)荻O管調(diào)頻電路92/167因此，電容變化量

C(t)

可近似寫為：上式說明，振蕩回路電容變化量

C(t)

與調(diào)制信號[體目前函數(shù)

(m,

)中]之間近似關(guān)系，即

C(t)

與

(t)

近似關(guān)系。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路93/167目前再來研究電容變化量

C(t)

與將引發(fā)振蕩頻率發(fā)生多大變化。當回路電容有微量變化

C時，振蕩頻率產(chǎn)生

f變化，其關(guān)系如下：調(diào)頻時，

C隨調(diào)制信號變化，因而

f隨時間變化，以

f(t)表達。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路94/167因此，有令則變?nèi)荻O管調(diào)頻電路變?nèi)荻O管與振蕩回路之間接入系數(shù)95/167上式說明，瞬時頻率變化中，具有：1）與調(diào)制信號成線性關(guān)系成份，其最大頻移為2）與調(diào)制信號二次、三次諧波成線性關(guān)系成份，其最大頻移為變?nèi)荻O管調(diào)頻電路96/1673）中心頻率相對于未調(diào)制時載波頻率產(chǎn)生偏移為：

f1是調(diào)頻時所需要頻偏。

f0是引發(fā)中心頻率不穩(wěn)定一種原因。f2和f3是頻率調(diào)制非線性失真。二次非線性失真系數(shù)為：變?nèi)荻O管調(diào)頻電路97/167三次非線性失真系數(shù)為：總非線性失真系數(shù)為：為了使調(diào)制線性良好，應(yīng)盡也許減小

f2和f3，亦即減小k2和k3。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路98/167為了使中心頻率穩(wěn)定度盡也許少受變?nèi)荻O管影響，就應(yīng)盡也許減小

f0。從各最大頻移和非線性失真系數(shù)公式能夠看出，假如選用較小m值（即調(diào)制信號振幅V

較小，或者說變?nèi)荻O管應(yīng)用于曲線Cj—

R比較窄范圍內(nèi)），則非線性失真以及中心頻率偏移均很小。不過，有用頻偏

f1也同步減小。為了兼顧頻偏

f1和非線性失真要求，常取m=0.5。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路99/167從以上各式還可看出，若選用

=1，則二、三次非線性失真系數(shù)以及中心頻率偏移均可為零。這是預(yù)料中結(jié)論。由于，假如選用

=1，則由電容變化量

C(t)

體現(xiàn)式能夠看到，

C(t)

與

(t)

有下列關(guān)系：當變?nèi)荻O管調(diào)頻電路100/167則上式近似為：這就是說，

C(t)

與調(diào)制信號恰成正百分比關(guān)系。假如

C(t)

很小，由振蕩頻率產(chǎn)生

f

變化關(guān)系可知，

f因亦與

C成正百分比關(guān)系，因此最后必然得出

f與

(t)恰成正百分比關(guān)系結(jié)論。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路101/167以上討論是

C相對于回路總電容很小（即頻偏很?。┣闆r。假如

C比較大，這時振蕩頻率產(chǎn)生

f

變化關(guān)系不成立，因此最后得出結(jié)論將與上面有所不一樣。通過度析懂得，在大頻偏情況下，只有當

=2時，才也許真正實現(xiàn)沒有非線性失真調(diào)頻。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路102/167這就是說，在小頻偏情況，選擇

=1變?nèi)荻O管即可近似實現(xiàn)線性調(diào)頻；在大頻偏情況，必須選擇

接近2超突變結(jié)變?nèi)荻O管，才能使調(diào)制具有良好線性。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路103/167[例10.4.1]已知振蕩器指標為：f0=50MHz，振幅為5V，回路總電容C=30pF，選用變?nèi)荻O管2CC1C。它靜態(tài)直流工作電壓V0=4V，靜態(tài)點電容C0

=75pF

。設(shè)接入系數(shù)p

=0.2，要求最大頻移

f1=75kHz，調(diào)制敏捷度Vs500mV。試估算中心頻率偏移和非線性失真。[解]變?nèi)荻O管調(diào)頻電路104/1672CC1C為突變結(jié)變?nèi)荻O管，

=0.5，查表10.4.1，當

=0.5時，A1為一般因此根據(jù)表10.4.1得，變?nèi)荻O管調(diào)頻電路105/167因此，可求得最大頻移：中心頻率偏移為：變?nèi)荻O管調(diào)頻電路106/167可求得非線性失真：變?nèi)荻O管調(diào)頻電路107/167計算所需要調(diào)制電壓幅度。根據(jù)調(diào)制深度體現(xiàn)式，求得：一般勢壘電勢VD比V0小很多，能夠忽視，因此：因而，能滿足調(diào)制敏捷度高要求。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路108/167變?nèi)荻O管調(diào)頻主要長處：能夠取得較大頻移（相對于間接調(diào)頻而言），線路簡單，并且?guī)缀醪恍枰{(diào)制功率。變?nèi)荻O管調(diào)頻主要缺陷：中心頻率穩(wěn)定度低。變?nèi)荻O管主要用在移動通信以及自動頻率微調(diào)系統(tǒng)中。變?nèi)荻O管調(diào)頻電路109/16710.6晶體管振蕩器直接調(diào)頻直接調(diào)頻主要長處是能夠取得較大頻偏，不過中心頻率穩(wěn)定性（主要是長期穩(wěn)定性）較差。在某些情況下，對中心頻率穩(wěn)定度提出了比較嚴格要求。目前穩(wěn)定中心頻率常采取下列三種辦法：1）對石英晶體振蕩器進行直接調(diào)頻；2）采取自動頻率控制電路；3）利用鎖相環(huán)路穩(wěn)頻。110/167晶體振蕩器有兩種類型：1）工作在石英晶體串聯(lián)諧振頻率上，晶體等效為一種短路元件，起著選頻作用。2）工作于晶體串聯(lián)與并聯(lián)諧振頻率之間，晶體等效為一種高品質(zhì)因數(shù)電感元件，作為振蕩回路元件之一。一般是利用變?nèi)荻O管控制后一種晶體振蕩器振蕩頻率來實現(xiàn)調(diào)頻。晶體管振蕩器直接調(diào)頻111/167變?nèi)荻O管接入振蕩回路有兩種方式：1）與石英晶體相串聯(lián)2）與石英晶體相并聯(lián)無論哪一種接入方式，當變?nèi)荻O管結(jié)電容發(fā)生變化時，都引發(fā)晶體等效電抗發(fā)生變化。晶體管振蕩器直接調(diào)頻112/167在變?nèi)荻O管與石英晶體相串聯(lián)情況下，變?nèi)荻O管結(jié)電容變化，主要是使晶體串聯(lián)諧振頻率fq發(fā)生變化，從而引發(fā)石英晶體等效電抗大小變化。圖(a)當變?nèi)荻O管與石英晶體相并聯(lián)時，變?nèi)荻O管結(jié)電容變化，主要是使晶體并聯(lián)諧振頻率fp發(fā)生變化，這也會引發(fā)石英晶體等效電抗大小變化。圖(b)晶體管振蕩器直接調(diào)頻113/167變?nèi)荻O管與石英晶體連接方式與電抗曲線：圖(a)為電抗曲線；圖(b)為電納曲線。晶體管振蕩器直接調(diào)頻114/167假如用調(diào)制信號控制變?nèi)荻O管結(jié)電容，由于石英晶體等效電抗（應(yīng)用處于fq與fp之間感抗Xq）大小也受到控制，因而亦使振蕩頻率受到調(diào)制信號控制，即取得了調(diào)頻信號。當所產(chǎn)生最大相對頻移很小，約有10-4數(shù)量級。變?nèi)荻O管與石英晶體并聯(lián)連接方式有一種較大缺陷，就是變?nèi)莨軈?shù)不穩(wěn)定性直接嚴重影響調(diào)頻信號中心頻率穩(wěn)定度。晶體管振蕩器直接調(diào)頻115/167應(yīng)用較廣泛是變?nèi)荻O管與石英晶體相串聯(lián)方式。圖是對皮爾斯晶體振蕩器進行頻率調(diào)制典型電路。當調(diào)制信號使變?nèi)莨芙Y(jié)電容變化時，晶體振蕩器振蕩頻率就受到調(diào)制。晶體管振蕩器直接調(diào)頻晶體振蕩器直接調(diào)頻電路皮爾斯晶體振蕩器高頻扼流圈116/167對晶體振蕩器進行調(diào)頻時，由于振蕩回路中引入了變?nèi)荻O管，因此頻率穩(wěn)定度相對于不調(diào)頻晶體振蕩器有所減少。一般其短期頻率穩(wěn)定度達成10-6數(shù)量級，長期穩(wěn)定度達成10-5數(shù)量級。晶體管振蕩器直接調(diào)頻117/16710.7間接調(diào)頻電路為了提升直接調(diào)頻時中心頻率穩(wěn)定度，必須采取某些措施。在這些措施中，晶體振蕩器直接調(diào)頻穩(wěn)定度仍然比不上調(diào)頻晶體振蕩器，并且其相對頻移太??；自動頻率控制系統(tǒng)和鎖相環(huán)路穩(wěn)頻，雖然不會減小頻移，但電路復(fù)雜程度高。因此間接調(diào)頻時提升中心頻率穩(wěn)定度一種較簡便而有效辦法。118/167間接調(diào)頻就是借助調(diào)相來實現(xiàn)調(diào)頻。間接調(diào)頻能得到很高頻率穩(wěn)定度主要原因是：1）采取穩(wěn)定度很高振蕩器作為主振蕩器；2）調(diào)制不在主振器進行，在其后某一級放大器中完成。詳細說就是在放大器中用積分后調(diào)制信號對主振器送來載波振蕩進行調(diào)相。用這種辦法得到就是由調(diào)制信號進行調(diào)頻調(diào)頻波。中心頻率穩(wěn)定度就等于主振器頻率穩(wěn)定度。間接調(diào)頻電路119/167調(diào)相辦法一般調(diào)相辦法有三類：1）用調(diào)制信號控制諧振回路或移相網(wǎng)絡(luò)中電抗荷或電阻元件以實現(xiàn)調(diào)相；2）矢量合成法調(diào)相；3）脈沖調(diào)相。間接調(diào)頻電路120/1671、諧振回路或移相網(wǎng)絡(luò)調(diào)相辦法a、利用諧振回路調(diào)相當放大器負載回路調(diào)諧時，放大器輸出電壓與輸入電壓反相。設(shè)負載回路電容在調(diào)制信號

(t)=V

f(t)控制下變化了

C，且

C與

(t)成線性關(guān)系，即若間接調(diào)頻電路121/167C0是回路初試電容，則回路相對失諧為：由于回路失諧，輸出電壓就產(chǎn)生一種附加相位移

，它與失諧關(guān)系為若

，則上式能夠近似寫為：間接調(diào)頻電路122/167將回路相對失諧與

C體現(xiàn)失代入上式，則得：上式說明，在滿足

/6與C/C0

<<1兩個條件時，附加相移與調(diào)制信號成線性關(guān)系。但這種調(diào)相辦法只能產(chǎn)生/6下列最大相移，即最大調(diào)制指數(shù)為間接調(diào)頻電路123/167b、利用移相網(wǎng)絡(luò)調(diào)相圖10.7.1所示是一種RC移相網(wǎng)絡(luò)，載波電壓經(jīng)倒相器T，在集電極上得到–

，于是加在移相網(wǎng)絡(luò)RC上電壓為：間接調(diào)頻電路RC移相網(wǎng)絡(luò)124/167圖10.7.2為電壓相移矢量圖。輸出電壓等于與矢量和，它相對于相移為

+

。由矢量圖能夠求出當

/6時，上式能夠近似為：間接調(diào)頻電路圖10.7.2RC移相網(wǎng)絡(luò)矢量圖125/167由上式可知，當

/6時，

與C或R均成反百分比關(guān)系。若調(diào)制信號電壓也與C或R均成反百分比關(guān)系，則

與調(diào)制信號成線性關(guān)系，即能夠?qū)崿F(xiàn)線性調(diào)相。變?nèi)荻O管PN結(jié)電容Cj或在一定范圍內(nèi)可與反向偏置電壓

R近似成線性關(guān)系。因此，若將調(diào)制信號加于變?nèi)荻O管，則可用變?nèi)荻O管替代圖10.7.1中C。這就組成了變?nèi)荻O管控制移相網(wǎng)絡(luò)電抗以實現(xiàn)調(diào)相電路。間接調(diào)頻電路126/1672、矢量合成調(diào)相法[阿姆斯特朗法]將調(diào)相波一般數(shù)學(xué)體現(xiàn)式展開，并以Ap代表kp，即得若最大相移很小，例如設(shè)，則上式可近似寫成：間接調(diào)頻電路127/167上式說明，調(diào)相波在調(diào)制指數(shù)不大于0.5rad時，能夠以為是兩個信號疊加而成：一種是載波振蕩A0cos

0t，另一種是載波被抑制雙邊帶調(diào)幅波-A0Ap

(t)sin

0t，二者相位差為

/2

。右圖是它們矢量圖。圖中矢量代表A0cos

0t，代表-A0Ap

(t)sin

0t，代表間接調(diào)頻電路128/167間接調(diào)頻電路矢量與互相垂直，長度受到

(t)調(diào)制。顯然，合成矢量長度以及它與之間相角也受到調(diào)制信號

(t)控制，即代表一種調(diào)相調(diào)幅波。寄生調(diào)幅能夠用限幅措施去掉。主振器移相器乘法器加法器放大器增益129/167間接調(diào)頻實現(xiàn)調(diào)制指數(shù)小m<=0.5如最低調(diào)制頻率為100Hz，最大頻移為50Hz調(diào)頻廣播要求最大頻移為75kHz為了使頻偏加大到所需數(shù)值，常采取倍頻辦法倍頻后載頻也加倍，為了得到所需要中心頻率，還需采用混頻辦法。倍頻可分散進行間接調(diào)頻電路130/167圖10.7.4調(diào)頻廣播發(fā)射機框圖

間接調(diào)頻電路131/167調(diào)角信號解調(diào)辦法調(diào)頻信號解調(diào)又稱為頻率檢波，簡稱鑒頻。調(diào)相信號解調(diào)叫做相位檢波，簡稱鑒相調(diào)角信號解調(diào)辦法132/167利用線性網(wǎng)絡(luò)變換辦法實現(xiàn)頻率檢波兩種形式：(1)將調(diào)頻信號通過一種幅頻特性為線性線性網(wǎng)絡(luò)，使它變成調(diào)頻/調(diào)幅信號，其振幅變化正比于頻率變化；之后再用包絡(luò)檢波辦法取出調(diào)制信號。(2)把調(diào)頻信號通過線性相頻特性網(wǎng)絡(luò)，使其變換成調(diào)頻/調(diào)相信號；附加相位變化正比于頻率變化，之后通過相位檢波辦法實現(xiàn)頻率檢波，把這種辦法叫做相位鑒頻法。調(diào)角信號解調(diào)辦法133/167描述多種鑒頻辦法質(zhì)量好壞指標主要有：鑒頻特性、鑒頻范圍、鑒頻敏捷度(或鑒頻跨導(dǎo))。鑒頻特性是輸出電壓

o與輸入信號頻差

之間關(guān)系曲線。鑒頻特性線性越好，線性鑒頻范圍越寬，這種鑒頻辦法越好。鑒頻敏捷度Sf是描述輸出電壓

o對頻差

敏捷程度。它定義是調(diào)角信號解調(diào)辦法134/16710.10相位鑒頻器相位鑒頻器相位鑒頻器是根據(jù)第一類鑒頻辦法，利用諧振回路相位-頻率特性，將輸入調(diào)頻波變成幅度隨調(diào)頻波瞬時頻率變化調(diào)幅-調(diào)頻波，再利用包絡(luò)檢波器解調(diào)出原調(diào)制信號。135/167圖10.10.1是電感耦合相位鑒頻器原理電路圖。輸入電路初級回路C1、L1與次級回路C2、L2均調(diào)諧于調(diào)頻波中心頻率f0。它們完成波形變換，將等幅調(diào)頻波變換成幅度隨瞬時頻率變化調(diào)頻波（即調(diào)幅-調(diào)頻波）。相位鑒頻器136/167初級回路電流經(jīng)互感耦合，在次級回路兩端感應(yīng)產(chǎn)生次級回路電壓。由圖可看出，加在兩個振幅檢波器輸入信號分別為：這樣每個檢波器上均加有兩個電壓，即和。不過一種檢波器輸入是它們之和，另一種則是它們之差。相位鑒頻器137/167值得注意是，只要處于耦合回路通頻帶范圍之內(nèi)，當調(diào)頻波瞬時頻率變化時，無論是還是它們振幅都是保持恒定。不過它們之間相位關(guān)系隨頻率而發(fā)生變化。與之間相位差分析：假定：1）初、次級回路品質(zhì)因數(shù)均較高；

2）初、次級回路之間互感耦合較弱。相位鑒頻器138/167如此，在估算初級回路電流時，就無須考慮初級回路自身損耗電阻和從次級反射到初級損耗電阻。于是能夠近似地得到所示等效電路，在圖10.10.2中：初級電流在次級回路中感應(yīng)產(chǎn)生串聯(lián)電動勢為：其正、負號取決于初、次級線圈繞向。相位鑒頻器139/167目前假設(shè)線圈繞向使該式取負號。將線圈電流代入串聯(lián)電動勢，得：次級回路電壓能夠根據(jù)圖10.10.2所示等效電路求出：

式中是次級回路總電抗，可負可正，還可為零。主要取決于信號頻率。相位鑒頻器140/167從上式能夠看出，當信號頻率fin等于中心頻率f0（回路諧振頻率）時，X2=0，于是該式表白，次級回路電壓比初級回路電壓超前。相位鑒頻器141/167當信號頻率fin高于中心頻率f0時，，即X2>0。這時次級回路總阻抗為：式中，于是，該式表白，當信號頻率高于中心頻率時，次級回路電壓超前于初次級回路電壓一種不大于角度相位鑒頻器142/167相位鑒頻器當信號頻率fin低于中心頻率f0時，，即X2<0。這時次級回路總阻抗為：式中，于是，該式表白，當信號頻率低于中心頻率時，次級回路電壓超前于初次級回路電壓一種大于角度143/167次級回路電壓與初次級回路電壓之間相位關(guān)系：超前于一種角度。這個角度也許是，也許大于，也也許不大于，主要取決于信號頻率是等于、不大于或大于中心頻率。正是由于這種相位關(guān)系與信號頻率有關(guān)，才造成兩個檢波器輸入電壓大小產(chǎn)生了差異。能夠用矢量圖來說明。相位鑒頻器144/1671）當fin=f0時，由于VD1=VD2，因此Va’b’

=0；圖10.10.32）當fin>f0時，由于VD1>VD2，因此Va’b’

>0；3）當fin<f0時，由于VD1=<VD2，因此Va’b’

<0。相位鑒頻器

145/167由于鑒頻器輸出電壓等于兩個檢波器輸出電壓之差，而每個檢波器輸出電壓正比于其輸入電壓振幅VD1（或VD2），因此鑒頻器輸出電壓為：式中kd為檢波器電壓傳輸系數(shù)。相位鑒頻器146/167因此，輸出電壓反應(yīng)了輸入信號瞬時頻率偏移

f

，而

f與原調(diào)制信號

(t)成正比，即Va’b’與

(t)成正比，亦即實現(xiàn)了調(diào)頻波解調(diào)。若將Va’b’與偏移

f

之間關(guān)系畫成曲線，便得到S形鑒頻特性曲線。1）在S形鑒頻特性曲線中間部分，輸出電壓與瞬時頻移

f之間近似成線性關(guān)系，

f越大，輸出電壓越大；相位鑒頻器147/1672）當信號頻率偏離中心頻率越來越遠，超出一定程度（

f=fm）后，鑒頻器輸出電壓又伴隨頻移加大而下降。這種現(xiàn)象主要原因是：當頻率超出一定范圍后來，已超出了輸入回路通頻帶，耦合回路頻率響應(yīng)曲線影響變得顯著起來，這就造成大小也隨頻移加大而下降，因此最后反而使鑒頻器輸出電壓下降。S形鑒頻特性曲線線性區(qū)間兩邊邊界對應(yīng)于耦合回路頻率響應(yīng)曲線通頻帶兩個邊界點，即半功率點。相位鑒頻器148/167相位鑒頻器相位鑒頻器回路參數(shù)選擇：

149/167相位鑒頻器0.51234150/167相位鑒頻器時，鑒頻特性曲線達成峰值點鑒頻特性輸出電壓正比于回路諧振電阻151/167百分比鑒頻器相位鑒頻器中，輸入信號振幅變化必將使輸出電壓大小發(fā)生變化。因此，噪聲、多種干擾以及電路頻率特性不均勻性所引發(fā)輸入信號寄生調(diào)幅，都將直接在相位鑒頻器中輸出信號中反應(yīng)出來。為了去掉這種虛假信號，就必須在鑒頻之前預(yù)先進行限幅，因此需要從一種新觀點對相位鑒頻器進行深入一步分析。百分比鑒頻器152/167由相位鑒頻器二極管輸出電壓之和為：上式說明，只要輸入電壓振幅不變，則兩個包絡(luò)檢波器輸入電壓之和保持不變，因而檢波器輸出電壓之和也保持不變，而與瞬時頻率變化無關(guān)，