7调频与鉴频解析

1、调频与鉴频调频与鉴频1 任务任务6 调频与鉴频调频与鉴频调频与鉴频调频与鉴频2u角度调制：是频率调制和相位调制的合称。角度调制：是频率调制和相位调制的合称。u频率调制：是指用调制信号控制载波的瞬时频率频率调制：是指用调制信号控制载波的瞬时频率,使之与调制信号的变化规律成线性关系；使之与调制信号的变化规律成线性关系；u相位调制：是指用调制信号控制载波的瞬时相位，相位调制：是指用调制信号控制载波的瞬时相位，使之与调制信号的变化规律成线性关系。使之与调制信号的变化规律成线性关系。u说明：无论是调频波还是调相波，它们的振幅均说明：无论是调频波还是调相波，它们的振幅均不变，而频率的变化和相伴的变化均表现

2、在相角不变，而频率的变化和相伴的变化均表现在相角的变化，故调频和调相统称为角度调制或调角。的变化，故调频和调相统称为角度调制或调角。概概 述述调频与鉴频调频与鉴频3调幅、调频、调相波形调幅、调频、调相波形说明：调幅是频谱的线性调制，调角是频谱的非线性调制。说明：调幅是频谱的线性调制，调角是频谱的非线性调制。调频与鉴频调频与鉴频4u(1)抗干扰能力强抗干扰能力强 u(2)设备的功率利用率高设备的功率利用率高u(3)调角信号传输的保真度高调角信号传输的保真度高调幅制相比，调角制具有以下优点：调幅制相比，调角制具有以下优点：调角的应用：调角的应用：调频主要用于调频广播、广播电视、通信及遥测。调频主要

3、用于调频广播、广播电视、通信及遥测。调相主要应用于数字通信系统中的移相键控。调相主要应用于数字通信系统中的移相键控。调频与鉴频调频与鉴频5一、调频信号一、调频信号设载波为一余弦信号设载波为一余弦信号当载波的瞬时角频率变化，其瞬时相位亦随之而变化，当载波的瞬时角频率变化，其瞬时相位亦随之而变化，它们的关系可用下式表示它们的关系可用下式表示调频信号与调相信号调频信号与调相信号调频与鉴频调频与鉴频6u根据调频的定义根据调频的定义,调频信号的瞬时角频率为调频信号的瞬时角频率为u瞬时角频偏的最大值称为最大角频偏，即瞬时角频偏的最大值称为最大角频偏，即u调频信号的瞬时相位为调频信号的瞬时相位为u同理，调频

4、信号的瞬时相偏和最大相偏分别为同理，调频信号的瞬时相偏和最大相偏分别为调频与鉴频调频与鉴频7u如果调制信号如果调制信号u (t)为单一频率的余弦信号为单一频率的余弦信号u则调频波的瞬时角频偏为则调频波的瞬时角频偏为u最大角频偏为最大角频偏为u瞬时相偏为瞬时相偏为调频与鉴频调频与鉴频8u最大相偏为最大相偏为u则调频信号的数学表达式可以表示为则调频信号的数学表达式可以表示为其中，调频系数为其中，调频系数为调频与鉴频调频与鉴频9u调制信号为余弦波和方波时调频波波形和瞬时频调制信号为余弦波和方波时调频波波形和瞬时频率的变化波形图如下：率的变化波形图如下：调频波形调频波形调频与鉴频调频与鉴频10u若设载

5、波和调制信号分别为若设载波和调制信号分别为u则根据调相信号的定义，调相信号的瞬时相位为则根据调相信号的定义，调相信号的瞬时相位为u其中，瞬时相偏为其中，瞬时相偏为二、调相信号二、调相信号调频与鉴频调频与鉴频11u根据瞬时角频率和瞬时相位的关系，还可以写出调相信号根据瞬时角频率和瞬时相位的关系，还可以写出调相信号的瞬时角频率的表达式为的瞬时角频率的表达式为u最大相偏为最大相偏为u其中，瞬时角频偏为其中，瞬时角频偏为调频与鉴频调频与鉴频12u最大角频偏为最大角频偏为u据此，可以写出调制信号为单一频率的余弦信号的调相信据此，可以写出调制信号为单一频率的余弦信号的调相信号的数学表达式为号的数学表达式为

6、其中，调相系数为其中，调相系数为ppmMS U调频与鉴频调频与鉴频13u调制信号为余弦波和方波时调相波波形和瞬时频调制信号为余弦波和方波时调相波波形和瞬时频率的变化波形图如下：率的变化波形图如下：调相波形调相波形调频与鉴频调频与鉴频14u(1)无论是调频波还是调相波，它们的瞬时频率和瞬时相无论是调频波还是调相波，它们的瞬时频率和瞬时相位都随时间发生变化，但变化的规律不同。位都随时间发生变化，但变化的规律不同。( )( )ptS utu当调制信号为单一频率的余弦信号时，从数学表达式当调制信号为单一频率的余弦信号时，从数学表达式和波形上不易区分是调频还是调相信号，但在性质上和波形上不易区分是调频还

7、是调相信号，但在性质上他们存在以下区别：他们存在以下区别：n 调频时，瞬时频偏的变化与调制信号成线性关系，瞬时相偏调频时，瞬时频偏的变化与调制信号成线性关系，瞬时相偏的变化与调制信号的积分成线性关系。的变化与调制信号的积分成线性关系。n 调相时，瞬时相偏的变化与调制信号成线性关系，瞬时频偏调相时，瞬时相偏的变化与调制信号成线性关系，瞬时频偏的变化与调制信号的微分成线性关系。的变化与调制信号的微分成线性关系。( )( )ftSut dt( )( )ftS ut( )( )pduttSdt三、调频信号与调相信号的比较三、调频信号与调相信号的比较调频与鉴频调频与鉴频15u(2)调频波和调相波的最大角

8、频偏和调制系数均与调调频波和调相波的最大角频偏和调制系数均与调制幅度制幅度Um成正比。但它们与调制角频率成正比。但它们与调制角频率的关系则的关系则不同。不同。fmfS UMn 调频波的最大角频偏与调制角频率调频波的最大角频偏与调制角频率无关，调制系数与调制角无关，调制系数与调制角频率频率成反比。成反比。n 调相波的最大角频偏与调制角频率调相波的最大角频偏与调制角频率成正比，调制系数与调制成正比，调制系数与调制角频率角频率无关。无关。fmS UppmMS UpmS U调频与鉴频调频与鉴频16u 比较调频波和调相波的数学表达式及其基本特性，实现调频和调相的比较调频波和调相波的数学表达式及其基本特性

9、，实现调频和调相的方框图如下。方框图如下。(a)为直接调频电路，为直接调频电路，(c)间接调频电路，间接调频电路，(b)直接调相电直接调相电路，路，(d)间接调相电路。间接调相电路。实现调频调相方框图实现调频调相方框图调频与鉴频调频与鉴频17u调频信号数学表达式为：调频信号数学表达式为：( )cos(sin)FMcfuttMt0112233( )coscos(sin)sinsin(sin)()cos()cos()()cos()()cos(2 )()cos(2 )()cos(3 )()cos(3 )FMcfcffcfcfcfcfcfcfcuttMttMtJMtJ MtJ MtJMtJMtJMtJ

10、Mt 可用贝塞尔函数展开为可用贝塞尔函数展开为四、调频波的频谱和频带宽度四、调频波的频谱和频带宽度调频与鉴频调频与鉴频18u由调频信号数学表达式的展开式可获得不同调频由调频信号数学表达式的展开式可获得不同调频系数时调频信号的频谱，如下所示。系数时调频信号的频谱，如下所示。1.调频信号的频谱调频信号的频谱调频与鉴频调频与鉴频19u单一频率的余弦信号调制的调频信号的频谱具有单一频率的余弦信号调制的调频信号的频谱具有以下特点：以下特点：n (1)载频分量上下各有无数个边频分量，它们与载频分量相隔都是载频分量上下各有无数个边频分量，它们与载频分量相隔都是贝塞尔函数的整数倍。载频分量和各个边频分量的振幅

11、由对应的贝塞尔函数的整数倍。载频分量和各个边频分量的振幅由对应的各阶贝塞尔函数所确定。各阶贝塞尔函数所确定。n (2)边频次数越高，其振幅越小边频次数越高，其振幅越小(中间可能有起伏中间可能有起伏)。Mf越大，振幅越大，振幅大的边频分量越多。大的边频分量越多。n (3)对于某些对于某些Mf值，载频或某些边频分量振幅为零。值，载频或某些边频分量振幅为零。2.调频波的频谱特点调频波的频谱特点调频与鉴频调频与鉴频20u从理论上讲，调频波的边频分量有无数多个，其频带宽度从理论上讲，调频波的边频分量有无数多个，其频带宽度应为无穷大，但对于任一给定的应为无穷大，但对于任一给定的Mf值，高到一定次数的值，高

12、到一定次数的边频分量的振幅已经小到可以忽略。因此认为调频信号的边频分量的振幅已经小到可以忽略。因此认为调频信号的频谱宽度是有限的。频谱的有效带宽频谱宽度是有限的。频谱的有效带宽BW可由下列近似公可由下列近似公式求出：式求出：2BWf 可以写成可以写成窄带调频时窄带调频时宽带调频时宽带调频时2BWF2()BWfF 1fM1fM调频与鉴频调频与鉴频21一、调频的实现方法一、调频的实现方法u调频后的调频信号中包含许多新的频率分量，因调频后的调频信号中包含许多新的频率分量，因此产生调频信号必须用非线性器件进行频率变换。此产生调频信号必须用非线性器件进行频率变换。u产生调频的方法有两种：直接调频和间接调

13、频。产生调频的方法有两种：直接调频和间接调频。n直接调频：用调制信号直接控制载波的瞬时频率，产生直接调频：用调制信号直接控制载波的瞬时频率，产生调频信号。调频信号。n间接调频：先将调制信号进行积分，再对载波进行调相，间接调频：先将调制信号进行积分，再对载波进行调相，获得调频信号。获得调频信号。调频原理及电路调频原理及电路调频与鉴频调频与鉴频22u直接调频的基本原理是利用调制信号直接线性地直接调频的基本原理是利用调制信号直接线性地改变载波振荡的瞬时频率改变载波振荡的瞬时频率, 使之按调制信号的变使之按调制信号的变化规律而变化。化规律而变化。u在电路中找出能直接影响载波振荡频率的电路参在电路中找出

14、能直接影响载波振荡频率的电路参数，就可用调制信号去控制振荡器的这些电路参数，就可用调制信号去控制振荡器的这些电路参数，从而使载波的瞬时频率随调制信号的变化规数，从而使载波的瞬时频率随调制信号的变化规律线性地改变。律线性地改变。1.直接调频原理直接调频原理调频与鉴频调频与鉴频23u由由LC正弦振荡器的原理可知，振荡器的频率主要取决于正弦振荡器的原理可知，振荡器的频率主要取决于振荡回路的电感量和电容量。如果在振荡回路中加入可振荡回路的电感量和电容量。如果在振荡回路中加入可变电抗元件，作为振荡回路的一部分，再用调制信号去变电抗元件，作为振荡回路的一部分，再用调制信号去控制可变电抗元件的参数，即可产生

15、振荡频率随调制信控制可变电抗元件的参数，即可产生振荡频率随调制信号变化的调频信号。号变化的调频信号。u实际应用中，电抗元件有变容二极管，电抗管等。最学实际应用中，电抗元件有变容二极管，电抗管等。最学见的是变容二极管直接调频电路。见的是变容二极管直接调频电路。调频与鉴频调频与鉴频24u用调制信号对载波进行调频时用调制信号对载波进行调频时,其瞬时相位也随之变化，其瞬时相位也随之变化，相偏与调制信号成积分关系相偏与调制信号成积分关系,即即u如果先对调制信号积分，然后再对载波进行调相，则所得如果先对调制信号积分，然后再对载波进行调相，则所得到的调相信号就是用到的调相信号就是用u作为调制信号的调频信号。

16、根据这作为调制信号的调频信号。根据这一原理，间接调频的组成原理方框图如下所示。一原理，间接调频的组成原理方框图如下所示。2.间接调频原理间接调频原理调频与鉴频调频与鉴频25u(1)变容二极管的工作原理变容二极管的工作原理1.变容二极管直接调频电路变容二极管直接调频电路n 变容二极管实际上是一个电压控制可变电容元件。当外加反向偏变容二极管实际上是一个电压控制可变电容元件。当外加反向偏置电压变化时，变容二极管置电压变化时，变容二极管PN结的结电容会随之变化。变容二极结的结电容会随之变化。变容二极管调频主要优点是工作频率高，固有损耗小管调频主要优点是工作频率高，固有损耗小,几乎不消耗能量，能几乎不消

17、耗能量，能够获得较大的频偏够获得较大的频偏,线路简单，因而获得广泛的应用。线路简单，因而获得广泛的应用。二、直接调频电路二、直接调频电路调频与鉴频调频与鉴频26u变容二极管的结电容变容二极管的结电容Cj与变容二极管两端所加的反向偏置电与变容二极管两端所加的反向偏置电压压u之间的关系可以用下式来表示：之间的关系可以用下式来表示：u不同不同 值时值时 的曲线如下图所示的曲线如下图所示jCuPN结势垒电位差结势垒电位差未加电压时耗尽层电容值未加电压时耗尽层电容值变容二极管两端加的电压变容二极管两端加的电压调频与鉴频调频与鉴频27u变容二极管在电路中的符号如图所示。为变容二极管在电路中的符号如图所示。

18、为了保证反向偏置，往往在变容二极管的两了保证反向偏置，往往在变容二极管的两端加上负偏压端加上负偏压E，此电压为变容二极管的静，此电压为变容二极管的静态工作电压，在此基础上加入调制信号电态工作电压，在此基础上加入调制信号电压压u(t)。调频与鉴频调频与鉴频28u设信号电压设信号电压u(t)为单一频率调制信号电压，即为单一频率调制信号电压，即u在单一频率调制信号电压在单一频率调制信号电压u(t) 控制下的结电容控制下的结电容Cj的数学的数学表达式为表达式为变容二极管在静态工作变容二极管在静态工作点处的电容量点处的电容量电容调制指数，反映结电电容调制指数，反映结电容受调制的深浅程度容受调制的深浅程度

19、调频与鉴频调频与鉴频29u假设振荡回路由变容二极管假设振荡回路由变容二极管Cj与电感线圈与电感线圈L组成，则其振组成，则其振荡频率为荡频率为u将将Cj代入得代入得未加调制信号时的振荡未加调制信号时的振荡频率，即中心振荡频率频率，即中心振荡频率2.变容二极管调频原理分析变容二极管调频原理分析调频与鉴频调频与鉴频30u当当=2时，可得到简单的振荡频率表达式时，可得到简单的振荡频率表达式u 由分析可知：实现理想直接调频的条件是由分析可知：实现理想直接调频的条件是=2。理想直接调频的。理想直接调频的最大角频偏为最大角频偏为mwc，m受调制线性的限制。要想提高灵敏度，则受调制线性的限制。要想提高灵敏度，

20、则应加大变容二极管的结电容调制指数应加大变容二极管的结电容调制指数m。若要降低非线性失真和。若要降低非线性失真和减小中心频率偏移，则应减小减小中心频率偏移，则应减小m。u 说明：获得大的频偏和提高调制线性度之间存在矛盾。说明：获得大的频偏和提高调制线性度之间存在矛盾。u 实际中，选择行当的实际中，选择行当的m值兼顾频偏的大小和非线性失真的程度。值兼顾频偏的大小和非线性失真的程度。u当当 时，可得到简单的振荡频率表达式时，可得到简单的振荡频率表达式2 22211cos1cos28 228 2coscos2cccccmmtmmtmttt 调频与鉴频调频与鉴频31u下图是变容二极管直接调频的实际电路

21、。变容二极管下图是变容二极管直接调频的实际电路。变容二极管Cj直直接在振荡回路中，可以获得圈套频偏。振荡器的工作频率接在振荡回路中，可以获得圈套频偏。振荡器的工作频率为为52MHz，利用调制电压改变变容二极管的结电容，利用调制电压改变变容二极管的结电容Cj，可，可以得到以得到+75kHz的频。调制信号为的频。调制信号为+200V时，可以得到良好时，可以得到良好的调制线性度。的调制线性度。滤波器滤波器高频扼流圈高频扼流圈3.变容二极管直接调频的实际电路分析变容二极管直接调频的实际电路分析调频与鉴频调频与鉴频32u 图图(a)是实际电路，图是实际电路，图(b)是简化的原理电路。采用电容三点式振荡器

22、是简化的原理电路。采用电容三点式振荡器作为振荡电路。两个变容二极管结电容受到调制信号电压的控制，变作为振荡电路。两个变容二极管结电容受到调制信号电压的控制，变容二极管串联结电容对振荡回路是部分接入的。容二极管串联结电容对振荡回路是部分接入的。u 改变两变容二极管工作点的反向偏置电压，并调节可变电感改变两变容二极管工作点的反向偏置电压，并调节可变电感L1,可使可使变容二极管调频器的中心频率在变容二极管调频器的中心频率在50MHz到到100MHz范围变化。两变容范围变化。两变容二极管结电容随输入调制信号电压变化，从而使控制回路总电容随调二极管结电容随输入调制信号电压变化，从而使控制回路总电容随调制

23、信号电压而变化，实现频率调制。制信号电压而变化，实现频率调制。通信机的变容二极管调频器通信机的变容二极管调频器调频与鉴频调频与鉴频33u优点：电路简单，容易获得较大的频偏，因此在频偏不大优点：电路简单，容易获得较大的频偏，因此在频偏不大的场合，非线性失真很小。的场合，非线性失真很小。u缺点：变容二极管的一致性较差，给生产工艺带来复杂性。缺点：变容二极管的一致性较差，给生产工艺带来复杂性。变容二极管结电容容易受环境温度、电源电压变化影响，变容二极管结电容容易受环境温度、电源电压变化影响，使结电容产生漂移，从而造成调频波的中心频率不稳定。使结电容产生漂移，从而造成调频波的中心频率不稳定。因此在频率

24、要求比较高的场合不能用简单变容二极管调频因此在频率要求比较高的场合不能用简单变容二极管调频电路。电路。u提高其中心频率稳定性的措施包括：采用含变容管的晶体提高其中心频率稳定性的措施包括：采用含变容管的晶体振荡器直接调频，采用自动频率控制电路，采用锁相环路振荡器直接调频，采用自动频率控制电路，采用锁相环路实现中心频率稳定及采用间接调频等。实现中心频率稳定及采用间接调频等。4.变容二极管直接调频电路特点变容二极管直接调频电路特点调频与鉴频调频与鉴频34u图图(a)为变容二极管对晶体振荡器的直接调频电路，图为变容二极管对晶体振荡器的直接调频电路，图(b)是其交流等效电路。变容二极管相当于晶体振荡器的

25、微调是其交流等效电路。变容二极管相当于晶体振荡器的微调电容。电容。5.晶体振荡器直接调频电路晶体振荡器直接调频电路调频与鉴频调频与鉴频35u晶体振荡器直接调频电路的振荡频率为：晶体振荡器直接调频电路的振荡频率为：u晶振变容二极管调频电路的显著优点是：中心频晶振变容二极管调频电路的显著优点是：中心频度稳定度高，可达度稳定度高，可达105左右，因而在调频通信发左右，因而在调频通信发送设备中得到广泛应用。送设备中得到广泛应用。1012qqLCffCC调频与鉴频调频与鉴频36u为了避免调制电路对振荡电路的影响，在调频时，想办法为了避免调制电路对振荡电路的影响，在调频时，想办法把调制与振荡两个功能分开，

26、再采用稳定度很高的振荡器把调制与振荡两个功能分开，再采用稳定度很高的振荡器来产生频率稳定度很高的载波。来产生频率稳定度很高的载波。u其方法是：采用高稳定度的晶体振荡器作为主振，然后再其方法是：采用高稳定度的晶体振荡器作为主振，然后再对这个稳定的载频信号用积分后的调制信号对其进行调相，对这个稳定的载频信号用积分后的调制信号对其进行调相，则可从调相器输出中心频率稳定度很高的调频波。则可从调相器输出中心频率稳定度很高的调频波。u实现间接调频的关键电路是调相器。调相器通常有三类：实现间接调频的关键电路是调相器。调相器通常有三类：n 调制信号控制谐振回路或移相网络的电抗的调相电路（如变容二调制信号控制谐

27、振回路或移相网络的电抗的调相电路（如变容二极管调相器）极管调相器）n 矢量合成的移相电路矢量合成的移相电路n 脉冲调相电路脉冲调相电路三、变容二极管间接调频电路三、变容二极管间接调频电路调频与鉴频调频与鉴频37u电感电感L和变容二极管的结电容和变容二极管的结电容Cj构成谐振回路。构成谐振回路。+9V的电的电源经电阻源经电阻R1、R2供给变容二极管静态偏置电压；调制信供给变容二极管静态偏置电压；调制信号经号经C4和和R2加到变容二极管上而改变它的等效电容。从加到变容二极管上而改变它的等效电容。从而使回路的谐振频率发生改变，而使回路的谐振频率发生改变，C1、C2、C3对高频短路，对高频短路，并且有

28、隔直作用，并且有隔直作用，R3、R4用来做前后级隔离。用来做前后级隔离。1.变容二极管移相的单回路移相电路变容二极管移相的单回路移相电路调频与鉴频调频与鉴频38u工作原理：由变容二极管、电容工作原理：由变容二极管、电容C3和电感和电感L组成的谐振回组成的谐振回路中，变容二极管加有反向偏置工作电压和调制信号电压路中，变容二极管加有反向偏置工作电压和调制信号电压,这使变容管电容这使变容管电容Cj随调制信号电压而变化随调制信号电压而变化,从而使回路的从而使回路的谐振频率随调制信号电压而变化。谐振频率随调制信号电压而变化。 cosctmt2.变容二极管移相的单回路移相电路工作原理变容二极管移相的单回路

29、移相电路工作原理调频与鉴频调频与鉴频39u这使固定频率的高频载波通过这个回路时，由于回路失谐这使固定频率的高频载波通过这个回路时，由于回路失谐而产生相移。当失谐不大时，回路的相移可表示为而产生相移。当失谐不大时，回路的相移可表示为u即相位与调制信号成线性关系，从而产生高频调相信号即相位与调制信号成线性关系，从而产生高频调相信号电压输出。电压输出。调频与鉴频调频与鉴频40u提高载频是扩展最大线性频偏的最直接的方法。如需进一步提高载频是扩展最大线性频偏的最直接的方法。如需进一步卑躬屈节最大频偏，则可以采用倍频和混频的方法。卑躬屈节最大频偏，则可以采用倍频和混频的方法。 1coscoscfmcmtS

30、 Uttu设调频电路产生的单频信号的瞬时角频率为设调频电路产生的单频信号的瞬时角频率为 2coscmtnnt u经过经过n倍倍频后的瞬时角频率为倍倍频后的瞬时角频率为u可见，可见，n倍频电路可将调频信号的载频和最大频偏同时扩倍频电路可将调频信号的载频和最大频偏同时扩大大n倍，但最大相对频偏仍保持不变。倍，但最大相对频偏仍保持不变。四、扩展直接调频电路最大线性频偏的方法四、扩展直接调频电路最大线性频偏的方法调频与鉴频调频与鉴频41 432cosctttnt u可见，混频能使调频信号的最大频偏保持不变，最大可见，混频能使调频信号的最大频偏保持不变，最大相对频偏发生变化。相对频偏发生变化。u若将瞬时

31、角频率为若将瞬时角频率为 的调频信号与固定角频率的调频信号与固定角频率为为 的高频正弦信号进行混频，则差的高频正弦信号进行混频，则差频为频为231cnu结论：由直接调频、倍频和混频电路三者结合可使产结论：由直接调频、倍频和混频电路三者结合可使产生的调频信号的载频不变，最大线性频偏扩展为原来生的调频信号的载频不变，最大线性频偏扩展为原来的的n倍。倍。调频与鉴频调频与鉴频42u将直接调频电路的中心频率提高为原来的将直接调频电路的中心频率提高为原来的n倍，倍，保持最大相对频偏不变，则能够得到瞬时角频率保持最大相对频偏不变，则能够得到瞬时角频率为的调频信号，这样可以省去倍频电路。原理方为的调频信号，这

32、样可以省去倍频电路。原理方框图如下。框图如下。扩展直接调频电路扩展直接调频电路调频与鉴频调频与鉴频431.什么是鉴频什么是鉴频u对调频信号的解调就是从调频波中恢复出原对调频信号的解调就是从调频波中恢复出原调制信号，这个过程又称为鉴频，完成对调调制信号，这个过程又称为鉴频，完成对调频信号解调的电路称为鉴频器。频信号解调的电路称为鉴频器。鉴频原理及电路鉴频原理及电路一、概述一、概述调频与鉴频调频与鉴频44u鉴频就是把调频波瞬时频率变化转换成电压的变鉴频就是把调频波瞬时频率变化转换成电压的变化，完成频率化，完成频率-电压的变换。鉴频的方法有两种：电压的变换。鉴频的方法有两种：n一种方法是振幅鉴频，一

33、种方法是振幅鉴频，n另一种方法是相位鉴频。另一种方法是相位鉴频。2.鉴频的实现方法鉴频的实现方法调频与鉴频调频与鉴频45u调频波振幅恒定，不能直接用包络检波器解调。鉴于二极调频波振幅恒定，不能直接用包络检波器解调。鉴于二极管包络器线路简单、性能好，可以把检波器用于鉴频中。管包络器线路简单、性能好，可以把检波器用于鉴频中。u将等幅的调频信号变换成振幅也随瞬时频率变化，既调频将等幅的调频信号变换成振幅也随瞬时频率变化，既调频又调幅的又调幅的FM-AM波波,就可以通过包络检波器解调此调频信就可以通过包络检波器解调此调频信号。用此原理构成的鉴频器称为振幅鉴频器。号。用此原理构成的鉴频器称为振幅鉴频器。

34、3.振幅鉴频振幅鉴频调频与鉴频调频与鉴频46u 相位鉴频是先对输入的调频信号进行频相位鉴频是先对输入的调频信号进行频-相变换，变换为频率和相位相变换，变换为频率和相位都随调制信号而变化的调相都随调制信号而变化的调相-调频波，然后根据调相调频波，然后根据调相-调频波相位受调调频波相位受调制的特征，通过相位检波器还原出原调制信号。制的特征，通过相位检波器还原出原调制信号。u 相位鉴频器的实现方法可分为叠加型和乘积型两种，组成框图如下。相位鉴频器的实现方法可分为叠加型和乘积型两种，组成框图如下。4.相位鉴频相位鉴频调频与鉴频调频与鉴频47图5.19 鉴频特性曲线u鉴频特性的主要特性表现为它的输出电压

35、鉴频特性的主要特性表现为它的输出电压uo的大小与输入的大小与输入调频波频率调频波频率f之间的关系，称为鉴频特性，它们的关系曲之间的关系，称为鉴频特性，它们的关系曲线称为鉴频特性曲线。图中线称为鉴频特性曲线。图中fc是调频信号的中心频率，即是调频信号的中心频率，即载波频率，对应的输出电压为载波频率，对应的输出电压为0。当输入的。当输入的FM信号的瞬时信号的瞬时频率按调制信号的变化规律以频率按调制信号的变化规律以fc为中心的瞬时频率左右偏为中心的瞬时频率左右偏离时，分别得到负正输出电压，从而还原调制信号。离时，分别得到负正输出电压，从而还原调制信号。5.鉴频特性鉴频特性调频与鉴频调频与鉴频48(1

36、)灵敏度灵敏度u假设在中心频率假设在中心频率fc附近，频率偏离附近，频率偏离f时的输出为时的输出为Uo，则则Uo/f称为鉴频灵敏度。实际上，它就是鉴频特性曲称为鉴频灵敏度。实际上，它就是鉴频特性曲线在线在fc附近的斜率。灵敏度越高，鉴频曲线越陡，则在附近的斜率。灵敏度越高，鉴频曲线越陡，则在相同的频偏相同的频偏f下，输出电压越大。下，输出电压越大。u鉴频器的灵敏度越高越好。鉴频器的灵敏度越高越好。6.鉴频器的主要技术指标鉴频器的主要技术指标调频与鉴频调频与鉴频49u线性范围是指鉴频曲线可以近似为直线的频率范围。在鉴线性范围是指鉴频曲线可以近似为直线的频率范围。在鉴频曲线图中，两弯曲点频曲线图中

37、，两弯曲点fmin与与fmax之间的频率范围之间的频率范围(BW)为为线性范围。此范围应该不小于调频信号最大频偏线性范围。此范围应该不小于调频信号最大频偏f的两倍，的两倍，否则将产生严重失真。否则将产生严重失真。(3)非线性失真非线性失真(2)线性范围线性范围u为了实现线性鉴频，鉴频曲线在线性范围内必须呈线性，为了实现线性鉴频，鉴频曲线在线性范围内必须呈线性，但在实际中，鉴频曲线在两峰之间都存在着一定的非线性，但在实际中，鉴频曲线在两峰之间都存在着一定的非线性，通常只在通常只在f0附近才有较好的线性。附近才有较好的线性。调频与鉴频调频与鉴频50u振幅鉴频器的基本思路是：所等幅调频波通过频振幅鉴

38、频器的基本思路是：所等幅调频波通过频幅变换器，变换为频率和振幅都随调制信号变幅变换器，变换为频率和振幅都随调制信号变化的化的AMFM波，再通过振幅检波器检出波，再通过振幅检波器检出AMFM波的包络变化，还原出原调制信号，达到调频波的包络变化，还原出原调制信号，达到调频波解调的目的。波解调的目的。二、振幅鉴频器二、振幅鉴频器调频与鉴频调频与鉴频51u下图为最简单的斜率鉴频原理电路，下图为最简单的斜率鉴频原理电路，T的右边是包络检波的右边是包络检波器，与二极管的包络检波器完全相同；器，与二极管的包络检波器完全相同；T的左边部分是晶的左边部分是晶体管和谐振回路组成的频幅变换电路，把调频信号变为体管和

39、谐振回路组成的频幅变换电路，把调频信号变为AMFM信号，再经包络检波检出低频调制信号。回路信号，再经包络检波检出低频调制信号。回路谐振频率谐振频率fc与调频信号中心频率与调频信号中心频率f0是不相等的，回路对是不相等的，回路对fc相相对失谐，让调频信号处在谐振曲线的倾斜部分。对失谐，让调频信号处在谐振曲线的倾斜部分。1.单失谐回路斜率鉴频器单失谐回路斜率鉴频器调频与鉴频调频与鉴频52u鉴频器的关键部分就是频鉴频器的关键部分就是频-幅变换器。把调频波转换成幅变换器。把调频波转换成AM-FM波最简单的电路就是利用失谐的波最简单的电路就是利用失谐的LC并联回路。当并联回路。当调频信号中心角频率调频信

40、号中心角频率fc与与LC并联回路中心角频率并联回路中心角频率f0不相同不相同时时,输入调频信号的振幅将随频率的变化而改变。输入调频信号的振幅将随频率的变化而改变。 为取得为取得较好的线性转换特性较好的线性转换特性, 可将可将fc置于幅频特性曲线下降段线性置于幅频特性曲线下降段线性部分中点。部分中点。 (a)工作波形示意图工作波形示意图 (b)调幅调幅-调频波调频波调频与鉴频调频与鉴频53u设输入为单频调制信号，其瞬时频偏为设输入为单频调制信号，其瞬时频偏为 cosffmf tS utS Utu回路的幅频特性曲线的在回路的幅频特性曲线的在A点处的斜率点处的斜率 即为幅即为幅频转换灵敏度。频转换灵

41、敏度。mUSf 00mmmmmfUUSf tUSS utu输出信号振幅表达式为：输出信号振幅表达式为：u 结论：输出是一个结论：输出是一个AMFM信号，由于此工作频段对应回路相频特信号，由于此工作频段对应回路相频特性曲线的非线性部分，故引起的相移变化与调制电压不成正比，而且性曲线的非线性部分，故引起的相移变化与调制电压不成正比，而且变化量很小。变化量很小。调频与鉴频调频与鉴频54u为了获得较好的线性鉴频特性以减小失真，并适用于解调为了获得较好的线性鉴频特性以减小失真，并适用于解调较大频偏的调频信号较大频偏的调频信号,一般采用由两个失谐回路构成的斜率一般采用由两个失谐回路构成的斜率鉴频器鉴频器,

42、其原理电路如图所示，称为双失谐回路其原理电路如图所示，称为双失谐回路(斜率斜率)鉴频鉴频器。器。2.双失谐回路斜率鉴频器双失谐回路斜率鉴频器调频与鉴频调频与鉴频55u双失谐回路鉴频器由频幅变换器和振幅检波器两部分双失谐回路鉴频器由频幅变换器和振幅检波器两部分组成。共有组成。共有3个谐振回路，初级回路调谐于调频信号的个谐振回路，初级回路调谐于调频信号的中心频率中心频率fc，次级的两个回路分别调谐于，次级的两个回路分别调谐于f1和和f2，并且关，并且关于于fc对称。对称。1212,(,)ccccffffffffu双失谐回路鉴频器的鉴频曲线如下图所示。双失谐回路鉴频器的鉴频曲线如下图所示。u说明：双

43、失谐回路的说明：双失谐回路的鉴频特性曲线的直线鉴频特性曲线的直线性和线性范围这两个性和线性范围这两个方面都比单失谐回路方面都比单失谐回路鉴频器有显著的改善。鉴频器有显著的改善。调频与鉴频调频与鉴频56u互感耦合相位鉴频器属于叠加型相位鉴频器，它的相位检互感耦合相位鉴频器属于叠加型相位鉴频器，它的相位检波器是由两个包络检波器组成的叠加型检波器，线性移相波器是由两个包络检波器组成的叠加型检波器，线性移相网络采用互感耦合回路。为了扩大线性鉴频范围，这种相网络采用互感耦合回路。为了扩大线性鉴频范围，这种相位鉴频器通常都是接成平衡和差动输出。下图是互感耦合位鉴频器通常都是接成平衡和差动输出。下图是互感耦

44、合回路的相位鉴频原理电路，由频相变换器和相位检波器回路的相位鉴频原理电路，由频相变换器和相位检波器两部分组成。两部分组成。1.互感耦合相位鉴频器互感耦合相位鉴频器三、相位鉴频器三、相位鉴频器调频与鉴频调频与鉴频57u 下图为电感耦合回路相位鉴频器原理电路。下图为电感耦合回路相位鉴频器原理电路。L1C1为初级调谐回路，为初级调谐回路，L2C2为次级调谐回路，初次级回路均调谐输入调频波的中心频率为次级调谐回路，初次级回路均调谐输入调频波的中心频率fc。两二极管两二极管VD1、VD2和两电阻和两电阻R1、R2以及电容以及电容C3、C4，分别构成两个，分别构成两个对称的包络检波器。图中对称的包络检波器。图中CC为耦合电容，对于输入信号频率短路，为耦合电容，对于输入信号频率短路，LB为高频扼流圈，对输入信号频率近似于开路，并为二极管提供直流为高频扼流圈，对输入信号频率近似于开路，并为二极管提供直流通路。通路。电感耦合回路相位鉴频器原理电路电感耦合回路相位鉴频器原理电路调频与鉴频调频与鉴频58u频率频率-相位变换是由下图所示的互感耦合回路完成的。相位变换是由下图所示的互感耦合回路完成的。u由图可知