《高頻電子線路》課件第五章

第五章5.1概述5.2角度調(diào)制信號(hào)分析5.3調(diào)頻電路5.4角度解調(diào)電路5.5調(diào)頻立體聲廣播

5.1概述調(diào)頻主要應(yīng)用于調(diào)頻廣播、廣播電視、通信及遙測(cè)遙控等;調(diào)相主要用于數(shù)字通信系統(tǒng)中的移相鍵控等。調(diào)頻廣播與中波調(diào)幅廣播相比,具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):

(1)失真小。調(diào)頻廣播造成失真的來(lái)源與調(diào)幅廣播不同。對(duì)調(diào)幅廣播來(lái)說(shuō),信號(hào)的幅度是變化的,與調(diào)制信號(hào)的線性關(guān)系受到損害就意味著失真;而調(diào)頻波的幅度是恒定的,高頻振蕩的頻率隨著調(diào)制信號(hào)變化。

(2)抗干擾能力強(qiáng)。一般情況下,許多干擾信號(hào)都為幅度變化的干擾,而幅度的變化可以通過(guò)接收機(jī)中的限幅器使其不產(chǎn)生影響,調(diào)頻廣播的干擾影響遠(yuǎn)小于調(diào)幅廣播。

(3)信噪比好。調(diào)頻信號(hào)是等幅的電波,接收信號(hào)可以通過(guò)限幅放大來(lái)恢復(fù),并且因?yàn)檎{(diào)制度大,信噪比明顯比調(diào)幅信號(hào)高。

(4)其他優(yōu)勢(shì),包括動(dòng)態(tài)范圍寬,能進(jìn)行高保真廣播,便于開辦立體聲節(jié)目等。角度調(diào)制中高頻振蕩載波的振幅Um保持不變,而角度卻以一定的關(guān)系隨調(diào)制信號(hào)uΩ(t)變化。如果振蕩的瞬時(shí)角頻率隨uΩ(t)作線性變化,則稱已調(diào)波為調(diào)頻波,這種調(diào)制稱為頻率調(diào)制(FrequencyModulation,FM);如果振蕩的瞬間相位隨uΩ(t)作線性變化,則稱已調(diào)波為調(diào)相波,這種調(diào)制稱為相位調(diào)制(PhaseModulation,PM)。這兩種調(diào)制都表現(xiàn)為高頻振蕩波的總瞬時(shí)相角受到調(diào)制,故將FM和PM統(tǒng)稱為角度調(diào)制。

5.2角度調(diào)制信號(hào)分析

1.調(diào)相波的數(shù)學(xué)表達(dá)式、瞬時(shí)角頻率和瞬時(shí)相位

從基本定義出發(fā),所謂調(diào)相,就是用基帶信號(hào)控制載波信號(hào)瞬時(shí)相位的調(diào)制方式,其基本表達(dá)式為(5-1)對(duì)調(diào)相信號(hào)來(lái)說(shuō),振幅Um是恒定值,而瞬時(shí)總相位與調(diào)制信號(hào)uΩ(t)成線性關(guān)系,即(5-2)

因此調(diào)相波的一般表示式為根據(jù)頻率與相位的關(guān)系,調(diào)相信號(hào)的瞬時(shí)角頻率為

(5-3)(5-4)

2.調(diào)頻波的數(shù)學(xué)表達(dá)式、瞬時(shí)角頻率和瞬時(shí)相位

從基本定義出發(fā),調(diào)頻就是用基帶信號(hào)控制載波信號(hào)瞬時(shí)頻率的調(diào)制方式,振幅Um不變,而瞬時(shí)角頻率與調(diào)信號(hào)uΩ(t)成線性關(guān)系,即根據(jù)頻率與相位的關(guān)系,調(diào)頻波的瞬時(shí)相位為則調(diào)頻波的一般表示式為

(5-5)(5-7)(5-6)

3.調(diào)角波的基本性質(zhì)

無(wú)論是調(diào)相波還是調(diào)頻波,它們的總瞬時(shí)相角和瞬時(shí)角頻率都同時(shí)受調(diào)制信號(hào)uΩ(t)調(diào)變。調(diào)相波與調(diào)頻波的差別是調(diào)相波的瞬時(shí)相位的變化與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系,調(diào)頻波的瞬時(shí)角頻率與調(diào)制信號(hào)成線性關(guān)系。下面我們以單頻余弦信號(hào)為基帶信號(hào),出了調(diào)頻波與調(diào)相波之間的聯(lián)系與區(qū)別,如表5-1所示。

與調(diào)幅波的調(diào)幅指數(shù)相似,調(diào)角波也采用相應(yīng)的調(diào)制指數(shù)m表示。調(diào)角波調(diào)制指數(shù)的定義是調(diào)角波的最大相移,即調(diào)相波的調(diào)相指數(shù)調(diào)頻波的調(diào)頻指數(shù)

調(diào)頻與調(diào)相相比,根據(jù)以上的分析可以得知:

(1)調(diào)相波的調(diào)制指數(shù)mp與調(diào)制信號(hào)頻率Ω無(wú)關(guān),最大頻移Δωpm與調(diào)制信號(hào)頻率成正比;調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù)mf與調(diào)制信號(hào)頻率Ω成反比,最大頻移Δωfm與調(diào)制信號(hào)頻

率無(wú)關(guān)。

(2)調(diào)相波和調(diào)頻波的最大頻移Δωm均等于調(diào)制指數(shù)m與調(diào)制頻率Ω的乘積,即

4.調(diào)角波的頻譜為了決定調(diào)角信號(hào)傳輸系統(tǒng)的帶寬,必須對(duì)調(diào)角波的頻譜進(jìn)行分析。從前面的數(shù)學(xué)分析可以看出,單頻調(diào)制時(shí)調(diào)頻波和調(diào)相波的表達(dá)式是相似的,它們具有的頻譜特性也是相同的,只不過(guò)調(diào)頻波調(diào)制指數(shù)用mf表示,調(diào)相波調(diào)制指數(shù)用mp表示。下面以調(diào)頻方式為例來(lái)說(shuō)明。設(shè)基帶信號(hào)uΩ(t)=UΩmcosΩt,載波信號(hào)uc(t)=UcmcosΩt,則調(diào)頻波的表示式為(5-8)(5-9)

(5-10)(5-11)

從式(5-9)和圖5-1可以看出,由單音頻調(diào)制的調(diào)頻波其頻譜具有以下特點(diǎn):

(1)調(diào)頻波的頻譜不是調(diào)制信號(hào)的頻譜的簡(jiǎn)單搬移,而是由載波分量和無(wú)數(shù)對(duì)邊頻分量所組成的。

(2)奇數(shù)項(xiàng)的上、下邊頻分量振幅相等,極性相反;偶數(shù)項(xiàng)的上、下邊頻分量振幅相等,極性相同。

(3)載波分量和各邊頻分量的振幅均與mf有關(guān)。mf越大,有效邊頻分量越多。這與調(diào)幅波是不同的,單頻調(diào)制下,調(diào)幅波的邊頻數(shù)目與調(diào)制指數(shù)ma無(wú)關(guān)。

(4)對(duì)于某些mf值,載波或某邊頻振幅為零。因?yàn)檎{(diào)角波的頻譜中包含有無(wú)限多對(duì)邊頻分量,所以從理論上看,它的頻譜寬度應(yīng)該無(wú)限大。但是在實(shí)際應(yīng)用中,常將頻譜寬度看成是有限的,這是因?yàn)楫?dāng)m(mf或mp)一定時(shí),隨著邊頻對(duì)數(shù)的增加,Jn(m)的數(shù)值雖有起伏,但總的趨勢(shì)是減小的。特別當(dāng)n>m時(shí),Jn(m)的數(shù)值很小,并且,其值隨著n的增大而迅速減小。因此,在忽略振幅很小的邊頻分量時(shí),調(diào)角波實(shí)際占有的有效頻譜寬度是有限的。

工程上通常規(guī)定,凡是振幅小于10%(或1%,根據(jù)不同要求而定)未調(diào)制載波振幅的邊頻分量均可忽略不計(jì),保留下來(lái)的頻譜分量就確定了調(diào)角波的頻譜寬度。在高質(zhì)量通信系統(tǒng)中,常以忽略小于1%未調(diào)制載波振幅的邊頻分量來(lái)決定頻譜寬度。在中等通信系統(tǒng)中,以忽略小于10%未調(diào)制載波振幅的邊頻分量來(lái)決定頻譜寬度。當(dāng)n>m+1時(shí),Jn(m)恒小于0.1,因此頻譜寬度為(5-12)

值得注意的是,式(5-12)是調(diào)角波的通式。對(duì)于調(diào)頻波和調(diào)相波之間的差別,即在調(diào)制信號(hào)振幅不變的條件下,若改變調(diào)制信號(hào)的頻率,可以看出兩者的差別。對(duì)于調(diào)頻波,由于(5-13)即調(diào)頻波的調(diào)制指數(shù)mf調(diào)制頻率F成反比,而有效頻譜寬度BCR=2(mf+1)F,于調(diào)制信號(hào)的振幅不變,因此最大頻偏Δfm=kfUΩm/2π不變。當(dāng)調(diào)制信號(hào)頻率F變化時(shí),調(diào)頻波的有效頻譜寬度BCR變化不大。

以下簡(jiǎn)要介紹GB/T4311—2000給出的中國(guó)米波調(diào)頻廣播技術(shù)規(guī)范中關(guān)于信號(hào)調(diào)制的基本要求。

(1)調(diào)頻廣播的頻率范圍為87～108MHz,從87.0MHz開始至107.9MHz,按0.1MHz的頻率間隔設(shè)置電臺(tái)。

(2)射頻主載波的調(diào)制方式為頻率調(diào)制對(duì)應(yīng)于100%調(diào)制時(shí)的頻偏為±75kHz。

(3)主節(jié)目是指廣播電臺(tái)的聲音廣播節(jié)目,主節(jié)目調(diào)制信號(hào)為音頻信號(hào),頻率上限不超過(guò)15kHz。

(4)基帶信號(hào)的頻率范圍限制在從直流到99kHz范圍內(nèi)。

(5)主節(jié)目音頻信號(hào)的預(yù)加重時(shí)間常數(shù)為50μs。

(6)電波極化方式為水平極化、垂直極化或圓極化。

關(guān)于載波頻率允許偏差的規(guī)定如下:

(1)發(fā)射機(jī)功率大于50W時(shí)載波頻率允許偏差為±1000Hz。

(2)發(fā)射機(jī)功率小于或等于50W時(shí)載波頻率允許偏差為±2000Hz。

(3)對(duì)于為下一級(jí)差轉(zhuǎn)臺(tái)提供信號(hào)的發(fā)射臺(tái)或差轉(zhuǎn)臺(tái),載波允許偏差為±1000Hz。關(guān)于殘波輻射的規(guī)定如下:

(1)發(fā)射機(jī)功率大于或等于25W時(shí)殘波輻射功率應(yīng)小于1mW并低于載波功率60dB。

(2)發(fā)射功率小于25W時(shí)殘波輻射功率應(yīng)小于25μs或低于載波功率40dB。

(3)同臺(tái)或同塔有多套發(fā)射機(jī)使用共用天線時(shí)其三階互調(diào)產(chǎn)物小于1mW并低于各自射頻主載波-60dB。

5.3調(diào)頻電路5.3.1調(diào)頻(FM)的基本方法

調(diào)頻(FM)的基本方法主要有直接調(diào)頻和間接調(diào)頻兩種。

(1)直接調(diào)頻法:通過(guò)直接改變振蕩回路的參數(shù)(電感或電容)來(lái)獲得調(diào)頻信號(hào)。其優(yōu)點(diǎn)是容易調(diào)制,但中心頻率不穩(wěn)定。

(2)間接調(diào)頻法:用調(diào)相來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻,中心頻率穩(wěn)定,但電路復(fù)雜,不易獲得較大的頻率偏移量。

本節(jié)僅介紹直接調(diào)頻法。

5.3.2變?nèi)荻O管調(diào)頻器———直接調(diào)頻法

1.變?nèi)荻O管及其基本特性

變?nèi)荻O管是一種可以通過(guò)電壓變化來(lái)改變結(jié)電容的半導(dǎo)體器件,又稱可變電抗二極管。這是一種利用PN結(jié)電容(勢(shì)壘電容)與其反向偏置電壓U的依賴關(guān)系及原理制成的二極管。所用材料多為硅或砷化鎵單晶,并采用外延工藝技術(shù)。反偏電壓愈大,則結(jié)電容愈小。同時(shí),變?nèi)荻O管也具有與襯底材料電阻率有關(guān)的串聯(lián)電阻。變?nèi)荻O管的符號(hào)如圖5-2所示。

表征變?nèi)荻O管性能的靜態(tài)參數(shù)包括:

(1)損耗電阻Rs。損耗電阻即管子的損耗,一般在1Ω左右,制作管子時(shí)應(yīng)該盡量減小其值。在反向偏壓時(shí),Rs越小,變?nèi)莨茉浇咏硐腚娙荨?/p>

(2)反向擊穿電壓UB。對(duì)變?nèi)莨?UB有特定要求,一般定義UB為反向電流達(dá)到1μA時(shí)的反偏電壓值。它限制了二極管的激勵(lì)電平,一般適用范圍為UB≤U≤?。

(3)結(jié)電容Cj。對(duì)任意雜質(zhì)濃度分布的PN結(jié),其結(jié)電容是外加電壓的函數(shù),其關(guān)系為(5-14)

(4)品質(zhì)因數(shù)Q。品質(zhì)因數(shù)Q的物理意義是變?nèi)荻O管存儲(chǔ)能量與損耗能量之比,表示為由于結(jié)電容Cj與偏壓有關(guān),反向偏壓越大,Cj越小,Q也越大,表示損耗越小,而且Q的值也與頻率有關(guān),工作頻率越高,Q值越小,因此在研究變?nèi)荻O管的Q時(shí),一定要說(shuō)明是在什么偏壓和頻率下的值。Q反映了變?nèi)荻O管的質(zhì)量。

一般以零偏壓的Q值作為變?nèi)荻O管的參數(shù)指標(biāo),即

(5-15)(5-16)

(5)功率容量。和PIN管一樣,為了增加變?nèi)荻O管的功率容量,應(yīng)提高其擊穿電壓和降低熱電阻。為此,必須選取遷移率較低的半導(dǎo)體材料,并降低雜質(zhì)濃度,但這樣會(huì)導(dǎo)致Rs增大。對(duì)于功率變?nèi)荻O管,擊穿電壓應(yīng)該在幾十伏甚至上百伏以上。

對(duì)于不同用途,應(yīng)選用不同特性的變?nèi)荻O管,如有專用于諧振電路調(diào)諧的電調(diào)變?nèi)荻O管、適用于參放的參放變?nèi)荻O管以及用于固體功率源中倍頻和移相的功率階躍變?nèi)荻O管等。

2.變?nèi)荻O管調(diào)頻電路

從基本原理來(lái)看,變?nèi)荻O管的等效電容隨反向電壓的變化而變化,讓反向電壓隨基帶信號(hào)電壓UΩ=UΩmcosΩt而變化,則變?nèi)荻O管的電容量也隨基帶信號(hào)電壓而變化。將變?nèi)荻O管用在一個(gè)實(shí)際的振蕩器中,利用變?nèi)荻O管電容的變化來(lái)控制振蕩頻率變化,從而實(shí)現(xiàn)用基帶信號(hào)控制載波頻率的目的,即實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻的功能。

許多中小功率的調(diào)頻發(fā)射機(jī)都采用變?nèi)荻O管直接調(diào)頻技術(shù),即在工作于發(fā)射載頻的LC振蕩回路上直接調(diào)頻。這種方法電路簡(jiǎn)單,性能良好,諧波少,維修方便,是一種成本較低的頻率調(diào)制方案,其不足之處是LC振蕩器的頻率穩(wěn)定度很難做得較高。

基本的變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路如圖5-4所示。這是一個(gè)基于電感三端式振蕩器的調(diào)頻電路,與一般的振蕩器相比,集電極和基極之間的電容換成了一個(gè)變?nèi)荻O管。為了讓變?nèi)荻O管正常工作,首先需要一個(gè)反向偏置的靜態(tài)工作電壓,然后將基帶信號(hào)加在變?nèi)荻O管上,就能實(shí)現(xiàn)對(duì)振蕩頻率的控制。

變?nèi)荻O管接入LC反饋振蕩器內(nèi),如圖5-4所示,設(shè)變?nèi)荻O管上電壓為UQ+UΩcosΩt,則有

(5-17)(5-18)(5-19)可以證明,當(dāng)γ=2時(shí),有

(5-20)

3.晶體振蕩器直接調(diào)頻電路

上面的變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路可以獲得較大的頻率偏移量,但由于本身LC振蕩器的頻率穩(wěn)定性較差,因此在實(shí)際應(yīng)用中常無(wú)法滿足需要。例如,調(diào)頻廣播需要的絕對(duì)頻率穩(wěn)定度Δf=±2kHz,其相對(duì)頻率穩(wěn)定度大約為2×10-5,上述電路很難達(dá)到這個(gè)技術(shù)指標(biāo)。為了穩(wěn)定中心頻率,可以采用石英晶體振蕩器直接調(diào)頻電路或鎖相環(huán)調(diào)頻電路,也可以用自動(dòng)頻率控制電路。本節(jié)簡(jiǎn)要介紹石英晶體振蕩器直接調(diào)頻電路。

將變?nèi)荻O管接入石英晶體回路的方式有兩種,一種是串聯(lián)接入,另一種是并聯(lián)接入,如圖5-6所示。變?nèi)荻O管的結(jié)電容變化將引起晶體的等效電抗的變化。串聯(lián)接入時(shí),主要引起石英晶體的等效串聯(lián)諧振頻率發(fā)生變化;并聯(lián)接入時(shí),結(jié)電容的變化主要引起并聯(lián)諧振頻率的變化。當(dāng)變?nèi)荻O管加上調(diào)制信號(hào)后,由于X'q變化,將引起石英晶體的頻率發(fā)生變化。

4.鎖相穩(wěn)頻技術(shù)

對(duì)于變?nèi)荻O管直接調(diào)頻電路來(lái)說(shuō),由于電路是由普通的三端式LC振蕩器和變?nèi)荻O管組成的,所以有很多因素會(huì)引起振蕩頻率發(fā)生變化,這些因素包括變?nèi)荻O管的非線性、電源電壓的變動(dòng)、負(fù)載的變化、溫度等環(huán)境條件的變化、電路元器件的老化、機(jī)械振動(dòng)等。為了消除這些導(dǎo)致中心頻率不穩(wěn)定的因素,除了注意電路和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)外,還可以采用自動(dòng)相位控制電路使中心頻率穩(wěn)定在規(guī)定范圍以內(nèi)。

圖5-9是典型的鎖相穩(wěn)頻電路的結(jié)構(gòu)框圖。該電路共包括四個(gè)部分:壓控振蕩器、鑒相器、基準(zhǔn)晶體振蕩器和分頻器。放大的調(diào)制信號(hào)加入壓控振蕩器,對(duì)其進(jìn)行頻率調(diào)制,經(jīng)過(guò)調(diào)制的高頻信號(hào)一路送至后面的放大電路,另一部分送入分頻器進(jìn)行分頻。分頻器輸出的方波信號(hào)送入鑒相器中,與基準(zhǔn)晶體振蕩器經(jīng)過(guò)分頻后得到的基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較,實(shí)現(xiàn)相位鎖定。鑒相器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)環(huán)路濾波器送入壓控振蕩器中,控制壓控振蕩器的振蕩頻率,從而達(dá)到穩(wěn)定頻率的目的。

5.4角度解調(diào)電路

5.4.1調(diào)角信號(hào)解調(diào)電路的功能

與角度調(diào)制電路的功能相反,調(diào)角信號(hào)解調(diào)電路的功能是從調(diào)角波中取出原調(diào)制信號(hào)。對(duì)于調(diào)相波的解調(diào)電路,是從調(diào)相波中取出原調(diào)制信號(hào),即輸出電壓與輸入信號(hào)的瞬時(shí)相位偏移成正比,又稱為鑒相器;對(duì)于調(diào)頻波的解調(diào)電路來(lái)說(shuō),是從調(diào)頻波中取出原調(diào)制信號(hào),即輸出電壓與輸入信號(hào)的瞬時(shí)頻率偏移成正比,又稱為鑒頻器。

5.4.2主要技術(shù)指標(biāo)

對(duì)于鑒頻器來(lái)說(shuō),最重要的技術(shù)指標(biāo)如下:

(1)鑒頻特性曲線:即鑒相器輸出電壓與輸入信號(hào)的瞬時(shí)頻率偏移Δφ的關(guān)系,通常要求為線性關(guān)系。

(2)鑒頻跨導(dǎo):鑒頻器輸出電壓與輸入信號(hào)的瞬時(shí)頻率偏移Δφ的關(guān)系的比例系數(shù)。

(3)鑒頻線性范圍:通常應(yīng)大于調(diào)頻波的最大頻率偏移量。

(4)非線性失真:應(yīng)盡可能小。

對(duì)鑒相器來(lái)說(shuō),其基本的技術(shù)指標(biāo)與鑒頻器的類似。

5.4.3鑒相器

1.乘積型鑒相電路

這種鑒相電路采用模擬乘法器作為非線性器件進(jìn)行頻率變換,然后通過(guò)低通濾波器取出原調(diào)制信號(hào)。其原理方框圖如圖5-10所示,其中,u1是需解調(diào)的調(diào)相波,u2是由u1變化來(lái)的或是系統(tǒng)本身產(chǎn)生的與u1有確定關(guān)系的參考信號(hào)。設(shè)u1、u2為正交關(guān)系,即(5-21)(5-22)

根據(jù)U1m和U2m的大小不同,鑒相電路有三種工作情況:u1和u2均為小信號(hào);u1為小信號(hào),u2為大信號(hào);u1和u2均為大信號(hào)。

1)u1和u2均為小信號(hào)

當(dāng)U1m和U2m均小于26mV時(shí),認(rèn)為兩個(gè)信號(hào)都是小信號(hào)。根據(jù)模擬乘法器的特性,其輸出電流為(5-23)(5-24)

(1)鑒相跨導(dǎo),其定義為

(2)線性鑒相范圍(5-25)(5-26)(5-27)2)u1為小信號(hào),u2為大信號(hào)

當(dāng)u2的振幅大于100mV時(shí),可認(rèn)為是大信號(hào)狀態(tài)。設(shè)

(5-28)(5-29)在u1為小信號(hào)、u2為大信號(hào)的條件下,乘法器的輸出電流i可表示為

(5-30)(5-31)

(5-32)(5-33)(5-34)(5-35)

3)u1和u2均為大信號(hào)

設(shè)兩個(gè)輸入信號(hào)分別為

(5-36)(5-37)(5-38)(5-39)

(5-40)(5-41)(5-42)

(5-43)(5-44)(5-45)(5-46)

(5-47)(5-48)

2.門電路鑒相器

除了上述的乘積型鑒相電路之外,門電路鑒相器也是一種重要的鑒相方法,因其電路簡(jiǎn)單、線性鑒相范圍大、易于集成化而得到了較為廣泛的應(yīng)用。常用的有或門鑒相器和異或門鑒相器等。圖5-13(a)是一個(gè)異或門鑒相器的原理圖,它由異或門電路和低通濾波器組成,若輸入鑒相器的兩個(gè)信號(hào)u1(t)和u2(t)均為周期為Ti的方波信號(hào),u1(t)與u2(t)之間的延時(shí)為τe,則兩信號(hào)之間的相位差φe=2τeTi。因?yàn)楫惢蜷T電路的兩個(gè)輸入電平不同時(shí),輸出為“1”電平,而其他情況均為“0”電平,所以異或門輸出信號(hào)ud(t)的波形和經(jīng)低通濾波器得到的平均分量與φe的關(guān)系如圖513(b)所示。從圖中可以看出,異或門鑒相器的輸出ud(φe)與φe的關(guān)系為三角形曲線,并可表示為(5-49)

其鑒相跨導(dǎo)為

(5-50)

5.4.4鑒頻器

1.雙失諧回路鑒頻器圖5-14是雙失諧回路鑒頻器的基本原理圖。該電路包括三個(gè)調(diào)諧回路組成的調(diào)頻調(diào)幅變換電路和上下對(duì)稱的兩個(gè)檢波器。初級(jí)回路諧振在調(diào)頻信號(hào)的中心頻率上,其通帶至少大于輸入信號(hào)的頻帶寬度,次級(jí)兩個(gè)回路的諧振頻分別為ω01和ω02,通過(guò)調(diào)整LC回路參數(shù)使ω01和ω02關(guān)于ωc剛好對(duì)稱,即滿足(5-51)

2.比例鑒頻器

1)比例鑒頻器的基本電路及工作原理

比例鑒頻器的基本電路如圖5-16所示。它與相位鑒頻器的調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻波的變換部分相同,但檢波器部分有較大變化,主要差別是:

(1)在a‘b’兩端并接一個(gè)大電容C0,其電容量大約為10μF,由于C0和R1+R2組成電路的時(shí)間常數(shù)很大,約為0.1~0.2s,因此在檢波過(guò)程中對(duì)于15Hz以上的寄生調(diào)幅變化,電容C0上的UDC基本保持不變。

(2)兩個(gè)二極管中的一個(gè)與相位鑒頻器接法方向相反。這樣除了保證兩個(gè)二極管的直流通路外,還使得兩個(gè)檢波器的輸出電壓變成極性相同。因此,AB兩端就是兩個(gè)檢波電壓之和,即(5-52)

3)把兩個(gè)檢波電容C3和C4的連接點(diǎn)d與兩個(gè)電阻連接點(diǎn)e分開,鑒頻器的輸出電壓從d、e兩點(diǎn)取出。

因?yàn)椴ㄐ巫儞Q電路與相位鑒頻器相同,即(5-53)(5-54)(5-55)

由于UDC不變,則

(5-56)(5-57)(5-58)(5-59)(5-60)2)比例鑒頻器抑制寄生調(diào)幅的原理

由前面的分析可知,比例鑒頻器的輸出電壓為(5-61)

3.移相乘法鑒頻器

圖5-17是相移乘法鑒頻器的原理框圖,它由進(jìn)行調(diào)頻-調(diào)相調(diào)頻波形變換的移相器、實(shí)現(xiàn)相位比較的乘法器和低通濾波器組成。

假設(shè)其原調(diào)制信號(hào)為uΩ=UΩmcosΩt,則輸入的調(diào)頻信號(hào)為調(diào)頻波u1經(jīng)移相器產(chǎn)生的調(diào)相調(diào)頻波u2為(5-62)(5-64)(5-63)

(5-65)(5-66)

4.脈沖均值型鑒頻器

調(diào)頻信號(hào)瞬時(shí)頻率的變化直接表現(xiàn)為單位時(shí)間內(nèi)調(diào)頻信號(hào)過(guò)零值點(diǎn)(簡(jiǎn)稱過(guò)零點(diǎn))的疏密變化,如圖5-19所示。調(diào)頻信號(hào)每周期有兩個(gè)過(guò)零點(diǎn),由負(fù)變?yōu)檎倪^(guò)零點(diǎn)稱為正過(guò)零點(diǎn),如01、03、05等,由正變?yōu)樨?fù)的過(guò)零點(diǎn)稱為負(fù)過(guò)零點(diǎn),如02、04、06等。如果在調(diào)頻信號(hào)的每一個(gè)正過(guò)零點(diǎn)處由電路產(chǎn)生一個(gè)振幅為Um、寬度為τ的單極性矩形脈沖,則把調(diào)頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成了瞬時(shí)頻率相同的單向矩形脈沖序列。這時(shí)單位時(shí)間內(nèi)矩形脈沖的數(shù)目就反映了調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率,該脈沖序列振幅的平均值直接反映單位時(shí)間內(nèi)矩形脈沖的數(shù)目。脈沖個(gè)數(shù)越多,平均分量越大,脈沖個(gè)數(shù)越少,平均分量越小。因此實(shí)際應(yīng)用中,不需要對(duì)脈沖直接計(jì)數(shù),而只需用一個(gè)低通濾波器取出這一反映單位時(shí)間內(nèi)脈沖個(gè)數(shù)的平均分量,就能實(shí)現(xiàn)鑒頻。

5.5調(diào)頻立體聲廣播

1.立體聲信號(hào)的產(chǎn)生流程

立體聲信號(hào)的產(chǎn)生流程如下:

(1)將L信號(hào)(左聲道)和R信號(hào)(右聲道)進(jìn)行疊加(即L+R),得到和信號(hào),即M信號(hào);將L信號(hào)與R信號(hào)相減(即L-R),得到差信號(hào),即S信號(hào),如圖5-20所示。

(2)將S信號(hào)調(diào)制到38kHz的副載波上(使用抑制載波的DSB調(diào)幅方式),得到以38kHz為中心的上、下邊帶分量,將S信號(hào)進(jìn)行這樣處理的目的是使S信號(hào)變成±S,如圖5-21所示。

3)將L+R信號(hào)、上下邊帶信號(hào)和1