《鉴频电路》PPT课件.ppt

1,主要要求：,6.5 调角信号的解调,2,6.5.1 概述,从调相波中取出原调制信号。,从调频波中取出原调制信号。,鉴频器,FM,输出与输入信号的瞬时频率偏移成正比。,鉴相器,PM,输出与输入信号的瞬时相位偏移成正比。,从频谱上看：调角信号的解调也是频谱的非线性搬移的过程,调频波的解调（鉴频）：,调相波的解调（鉴相）：,实现上述功能的电路称为鉴频器。,实现上述功能的电路称为鉴相器。,3,(1)鉴频特性曲线,或：,由调频信号的特征：,所以：,表明：要实现无失真鉴频，要求鉴频器的输出电压 与频偏 成线性关系。,一、鉴频器的主要质量指标,指鉴频器的输出电压uo(t)与输入FM信号瞬时频偏(t)或f(t)之间的关系曲线 .,(S曲线）,4,表明了鉴频特性曲线在原点（ ）处的斜率。,（3）鉴频线性范围：,Bm2fm,（2）鉴频跨导(鉴频灵敏度),定义：,一、鉴频器的主要质量指标,（4）非线性失真：应尽可能小,SD值越大，鉴频曲线越陡，鉴频能力越强。,鉴频特性曲线接近于直线的频率范围。,5,二、鉴相器的主要质量指标,（1）鉴相特性曲线：,通常应大于调相波最大相移的二倍。,（2）鉴相跨导：,（3）鉴相线性范围：,鉴相器的输出电压与输入信号的瞬时相位偏移的关系。 通常要求是线性关系。,鉴相特性在原点处的斜率。,（4）非线性失真，应尽可能小。,定义：,6,鉴相器可实现PM信号的解调，但也广泛用于解调FM信号，以及锁相技术及频率合成技术中。,鉴相器是用来比较两个同频输入电压 和 的相位，而输出电压 是两个输入电压相位差的函数，,即,当线性鉴相的情况下，输出电压 与两个输入电压的瞬时相位差成正比。,即,6.5.2 鉴相器,鉴相器,模拟鉴相器,数字鉴相器,叠加型,乘积型,7,(PM),(参考信号),一般来说， 和 为正交关系，,一、乘积型鉴相器,而,为了分析方便,假设,8,（一） 和 均为小信号,根据模拟乘法器的特性，其输出电流,二、乘积型鉴相器,（小于26mV）,经低通滤波器滤波，在负载 可得输出电压为,鉴相特性曲线,鉴相跨导：,线性鉴相范围:,9,二、乘积型鉴相器,展开为傅氏级数,根据模拟乘法器的特性，其输出电流,双曲线函数具有开关函数的形式,是大信号,10,二、乘积型鉴相器,经低通滤波器滤波，在负载 可得输出电压为,鉴相特性曲线,鉴相跨导：,线性鉴相范围:,11,二、乘积型鉴相器,展开为傅氏级数,乘法器输出电流,12,二、乘积型鉴相器,经低通滤波器滤波，在负载 可得输出电压为,鉴相跨导：,线性鉴相范围:,可见乘积型鉴相器应尽量采用大信号工作状态,这样可获得较宽的线性鉴相范围。,13,二、门电路鉴相器,特点: 电路简单、线性鉴相范围大，易于集成化,分类：,或门鉴相器,异或门鉴相器,14,（一）异或门鉴相器,2、异或门的特点:两个输入电平不同时，输出为“1”，其余为“0”。,3、经低通滤波器滤波后，输出电压 与 的关系为三角形，可表示为,两信号延时为 ，它反映了两信号的相位差，,其鉴相跨导为,15,斜率鉴频器,一、鉴频电路的分类,6.5.3 鉴频电路,调频波FM,AMFM,(1),调频调幅调频变换型,相位鉴频器,比例鉴频器,16,相移乘积型,在集成电路调频机中较多采用的相移乘积鉴频器。它是将输入FM信号经移相网络后生成与FM信号电压正交的参考信号电压，它与输入的FM信号电压同时加入相乘器，相乘器输出再经低通滤波器滤波后，便可还原出原调制信号。,(2),一、鉴频电路的分类,17,脉冲计数式,低通滤波器,uFM,调频脉 冲序列,u,(3),调频脉冲序列中的平均分量为,脉幅,脉宽,(4) 锁相环路鉴频,一、鉴频电路的分类,(零比较器）,18,例1：,分析：鉴频特性曲线为鉴频器的输出电压与输入信号的瞬时频率偏移之间的关系，而鉴频跨导为鉴频特性曲线的斜率，所以有：,解：,19,例2：,解:,(1) 鉴频跨导：,(2),(3)调制信号：,20,上下对称包络检波,三个并联调谐回路组成的调频-调幅调频变换电路,二、双失谐回路斜率鉴频器,（一）电路结构,uo= uo1 uo2,21,(1)当输入调频波为,（二）鉴频原理,则瞬时频率为,瞬时频移为,（2） uo = uo1 uo2得到uo， 可见uo与瞬时频移成线性，实现鉴频。,(5)当输入调频信号的频率为 时，两个回路的电压振幅相等， 经两个检波器检波产生输出电压 和 是相等的，故鉴频器输出电压 。,(3)当输入调频信号的频率从 向增大方向偏离时， 回路电压大，而 回路电压小，经检波后 ，则鉴频器输出电压 。,(4)当输入调频信号的频率从 向减小方向偏离时， 回路电压小，而 回路电压大，经检波后 ，则鉴频器输出电压 。,鉴频特性曲线,22,三、 相位鉴频器,（1）移相网络：,（2）u1经耦合电容CC在扼流圈LC上产生的电压为u1,（3）包络检波器：,(一) 电路结构,互感耦合,电容耦合,23,（二）工作原理,上下检波器的输出电压为：,若设检波器的传输系数为 Kd1=Kd2=Kd,上下检波器的输入电压为：,24,（二 ） 工作原理,而次级回路中产生的感应电动势,所以次级回路两端电压为：,初级回路品质因数较高， 可忽略 的损耗电阻；,定性分析的两点假设:,(2)初、次级互感耦合较弱， 可忽略次级损耗对初级的影响。,副边线圈电阻,25,讨论:（1）当输入FM波瞬时频率f 等于调频波中心频率fc， 即f= f c时，,则有：,即有：,（二 ） 工作原理分析,26,（2）当瞬时频率f fc 时,则有：,即有：,（二 ） 工作原理分析,且随,(次级回路呈容性),27,（3）当瞬时频率f fc 时,则有：,即有：,（二 ） 工作原理分析,且随,(次级回路呈感性),28,互感耦合回路相位鉴频器中的耦合双回路是一个频相变换器，它把FM波变换成PMFM波，而FM波与PMFM波经叠加后变换成两个AMFM波，经包络检波器后即可恢复原调制信号，,根据上述分析，相位鉴频器具有下图所示的鉴频特性曲线。,其过程为：,29,各点波形：,30,讨论：,两个检波二极管D1 D2都调换极性，电路还能正常工作，只是鉴频特性与原鉴频特性反向。,只接反一个，,此时两者信号中的调制信号分量将被抵消，而直流分量则加倍，电路不能实现鉴频,（1）相位鉴频器的两个检波二极管D1 、D2都调换极性，电路还能否工作？,（2）只接反一个，电路还能否工作？,（3）一个损坏，电路还能否工作？,故电路仍能实现鉴频，但鉴频特性变差。,31,讨论：,(4) 次级回路未调谐在中心频率fc上,(5)初级回路未调谐在中心频率fc上,f01 fc的鉴频特性曲线：,f01 fc的鉴频特性曲线：,f02 fc的鉴频特性曲线：,f02 fc的鉴频特性曲线：,32,（一 ）电路结构,四、 比例鉴频器,三处改动：,（1） 在比例鉴频器中D2反接,（2） 在电阻两端并联一个大电容C0，C0与（R+R）组成较 大的时间常数（约为0.10.25s）。这样在检波过程中C0两端电压基本不变，等于Udc,（3） 比例鉴频器输出电压取自中点d，e两点。,+ uo -,（具有鉴频、限幅的功能）,33,（二 ）工作原理,两检波器的输出电压为：,则比例鉴频器的输出电压：,+ uc3 -,+ uc4 -,+ uo -,+ uR -,34,讨论:（1）当 f= f c时，,（二 ） 工作原理,（2）当f fc 时,（3）当f fc 时,35,由此可见，比例鉴频器的鉴频特性曲线如右图所示，只要工