Chaer角度调制与解调-频谱

§10.1概述§10.2调角波的性质

§10.3调频方法及电路§10.4调角信号解调

§10.5调频制的抗干扰性能Chapter10

角度调制与解调

—频谱非线性变换电路

§10.1概述

角度调制是用调制信号去控制载波信号角度(频率或相位)变化的一种信号变换方式。如果受控的是载波信号的频率，则称频率调制(FrequencyModulation)，简称调频，以FM表示；若受控的是载波信号的相位，则称为相位调制(PhaseModulation)，简称调相，以PM表示。无论是FM还是PM，载频信号的幅度都不受调制信号的影响。调频波的解调称为鉴频或频率检波，调相波的解调称鉴相或相位检波。与调幅波的检波一样，鉴频和鉴相也是从已调信号中还原出原调制信号。

角度调制与解调和振幅调制与解调最大的区别在频率变换前后频谱结构的变化不同。其频率变换前后频谱结构发生了变化，所以属于非线性频率变换。和振幅调制相比，角度调制的主要优点是抗干扰性强，因此FM广泛应用于广播、电视、通信以及遥测方面，PM主要应用于数字通信。角度调制的主要缺点是占据频带宽，频带利用不经济。§10.2调角波的性质

一、调频波和调相波的波形和数学表达式1.瞬时频率、瞬时相位及波形设未调高频载波为一简谐振荡，其数学表达式为v(t)=Vcos(t)=Vcos(0t+0) (10-1)

式中，0为载波初相角；0是载波的角频率，(t)为载波振荡的瞬时相位。当没有调制时，v(t)就是载波振荡电压，其角频率和初相角0都是常数。

调频时，在式(10-1)中，高频正弦载波的角频率不再是常数0，而是随调制信号变化的量。即调频波的瞬时角频率(t)为(t)=0+kfv(t)=0+(t) (10-2)式中kf为比例常数，即单位调制信号电压引起的角频率变化，单位为rad/sV。此时调频波的瞬时相角(t)为(10-3)

图10-1画出了调频波瞬时频率、瞬时相位随调制信号(单音信号)变化的波形图以及调频波的波形图。

图10-1调频时的波形图

图10-1(a)为调制信号v，图(b)为调频波，当v为波峰时，频率o+m为最大；当v为波谷时，频率o–m为最小。图10-2画出了调相波的瞬时频率、瞬时相位随调制信号(单音信号)变化的波形图。图10-2调相时的波形图

vWWt0p2p2pWtwoq(t)Wto(t)o(a)(c)(d)Dwmw调相时，高频载波的瞬时相位(t)随v线性变化，

(t)=0t+0+Kpv(t) (10-4)式中Kp为比例系数，代表单位调制信号电压引起的相位变化，单位为rad/V。此时调相波的瞬时频率为(10-5)式(10-3)(t)=和式(10-5)是角度调制的两个基本关系式，它说明了瞬时相位是瞬时角速度对时间的积分，同样，瞬时角频率为瞬时相位对时间的变化率。由于频率与相位之间存在着微积分关系，因此不论是调频还是调相，结果使瞬时频率和瞬时相位都发生变化。只是变化规律与调制信号的关系不同。例10-1求v(t)=5cos(t+sin5t)在t=0时的瞬时频率。解∵(t)=t+sin(5t)∴(t)=

在t=0时，(0)=+5rad/S∴≈160kHz2.FM、PM的数学表达式及频移和相移根据式(10-2)、式(10-3)设0=0则(10-6)所以FM波的数学表达式为af(t)=Vcos(t)=Vcos

(10-7)同理，根据式(10-4)设0=0则

(t)=0t+KPv(t) (10-8)所以PM波的数学表达式为ap(t)=Vcos(t)=Vcos[0t+Kpv(t)] (10-9)我们将瞬时频率偏移的最大值称为频偏，记为m=max。瞬时相位偏移的最大值称为调制指数，m=max。对调频而言，频偏m=Kf

(10-10)调频指数mf=Kf

(10-11)对调相而言，频偏 (10-12)调相指数 (10-13)表8-1FM波和PM波的比较[调制信号v(t)，载波Vmcos0(t)]FM波PM波数学表达式Vmcos[0t+kpv(t)]瞬时频率0+kfv(t)瞬时相位0t+kpv(t)最大频偏调制指数mf=Kfm=Kf下面分析当调制信号为v(t)=Vcost，未调制时载波频率为0时的调频波和调相波。根据式(10-7)可写出调频波的数学表达式为(10-14)根据式(10-9)可写出调相波的数学表达式为(10-15)

从以救上二值式可射知，此时掩调频蜘波的均调制然指数轰为(1挖0-订16色)调相侨波的腥调制帆指数四为mp=KpV(1品0-爪17剂)根据梦式(1惩0-胳10阵)可求蔽出调赢频波励的最客大频雪移为f=KfV(1持0-挺18看)根据徒式(1水0-伐12天)可求撕出调怕相波翠的最驼大频眉移为p=KpV(1折0-溪19旋)由此渴可知财，调拆频波哑的频州偏与声调制乱频率无关个，调拌频指脏数mf则与成反涉比；刮调相屡波的奶频偏p与成正款比，死调相握指数照则与无关纱。这是欠调频笼、调嫁相二迟种调院制方故法的转根本胁区别泥。它耀们之蜂间的棍关系迅参见图10岁-3。图10狸-3频偏彩和调去制指拘数与速调制搭频率劣的关诸系(当V恒定阳时)厘(华a)调频遮波；(b溪)调相差波对照元式(1溜0-姻16杨)-赴(1荷0-誉19级)可以种看出裕：无减论调筒频还念是调揭相，甚最大频移(频偏)与调洞制指贫数之宅间的红关系乐都是正相同崖的。回若频范偏都漏用m表示份，调腊制指奋数都症用m表示演，则m与m之间包满足羽以下蹈关系m=哑m或fm=尽mF(1婶0-材20旦)式中融，费。需造要说元明的火是，穗在振健幅调险制中予，调幅长度ma堵≤1，否验则会飞产生辩过调罚制失碧真。搁而在增角度绪调制仅中，溉无论调频盟还是滋调相,调制壮指数烂均可振大于1。二、划调角苍信号兴的频犬谱与杆有效虾频带赢宽度由于扭调频索波和挤调相霉波的新方程框式相疗似,因此主要分煌析其队中一佩种频谱,则另洁一种粗也完轨全适量用。1.调频前波和宴调相闹波的搬频谱前面禁已经店提到谅，调处频波好的表贯示式招为af(选t)=Voco到s(ot+mfsi要nt)明(Vm=Vo)(1戏0-误21庭)利用哗三角积函数蔬关系哨，可虏将(1瓶0-战21棒)式改余写成af=Voco丛s(ot+mfsi岩nt)=Vo[co季s(mfsi拿nt)co窜sot–si对n(mfsi网nt)si饱not(1阅0-野22排)函数co瓜s(mfsi香nt)和si献n(mfsi贵nt)，为救特殊替函数,采用吵贝塞电尔函差数分栽析，荷可分掌解为co岔s(mfsi久nt)=盗J0(mf)+材2J2(mf)co伞s2t+婚2J4(mf)co榆s4t+2龟Jn(mf)co鹿st+丧…浸(裁n为偶喂数)si症n(mfsi神nt)=据2J1(mf)s向int+榜2J3(mf)s卫in扩3t+董2J2+2蛇J5(mf)s库in未5t+驳1(mf)s受in抬(座2+狂1)t+月…接(n为奇泼数)在贝菊塞尔萍函数浪理论咐中，怪以上肆两式购中的Jn共(mf)称为剥数值mf的n阶第一胶类贝艺塞尔券函数限值。礼它可油由第牢一类紫贝塞动尔函音数表葬求得甚。(1内0-糊23橡)(1鼻0-状24佳)图10肉-4为阶模数n=动0-遗9的Jn(mf)与mf值的绵关系倘曲线扩。由韵图可叫知，阶数n或数愤值mf越大效，Jn(mf)的变说化范洲围越扑小；Jn(mf)随mf的增李大作狗正负拆交替笋变化对；mf在某送些数蓬值上康，Jn(mf)为零磁，例如mf=2容.4劲0,鹊5.堆52弹,8汪.6蜘5,颂11蛋.7炼9,粘…时，J0(mf)为零稼。图8-究4贝塞汽尔函侨数曲葡线将式(1易0-挪23趴)和式(1武0-巾24匹)代入追式(1揭0-慌22煌)得af(t扫)馅=VoJ0(mf)co老sot–黎VoJ1(mf)[等co很s(o–)t叶–co内s(o+)t]+VoJ2(mf)[少co格s(o–2)t和+c谨os脆(o+2)t俊]–忆VoJ3(mf)[皮co惰s(o–3)t狭–co室s(o+3)t克]+…=Vo(1反0-百25严)可见穗，单岔频调月制情双况下里，调您频波住和调够相波协可分鲜解为菌载频和无屿穷多税对上末下边婚频分的量之泛和，删各频愁率分橡量之葵间的炕距离处均等于调岂制频窃率，牢且奇惹数次怜的上杏下边失频相捞位相拢反，猛包括棉载频渗分量在内逼的各遭频率抄分量贺的振陡幅均额由贝续塞尔挤函数Jn(mf)值决换定。图10每-5所示所频谱产图是部根据恳式(1种0-框25电)和贝疫塞尔榜函数钥值画玻出的几执个调呢频频长率(即各乓频率年分量溉的间桑隔距羞离)相等奏、调送制系赌数mf不等钻的调颤频波惜频谱宝图。爸为简幼化起贫见，聋图中喘各频抵率分界量均债取振幅刃的绝盛对值挎。图8-合5单频凳调制描的调剪频波馆的频讲谱图由图姜可知冷，不插论mf为何猜值，熊随着聋阶数n的增灾大，夹边频哲分量命的振幅龟总的暑趋势柜是减厉小的福；mf越大酸，具本有较卡大振逮幅的俘边频携分量谎就越多哥；对辜于某阁些mf值，改载频股或某忆些边飞频分躺量的盘振幅横为零喷，利血用这一扬现象劣，可更以测慌量调切频波疫和调帆相波泛的调店制指点数。对于绪调制贫信号债为包薪含多蚂频率然分量涂的多貌频调卵制情疗况，碗调频症波和调相宽波的留频谱叼结构趋将更极加复决杂，吉这时锐不但块存在酬调制窗信号猜各频秧率分量的播各阶承与载尾频的则组合拒，还六存在虽调制层信号俯各频啦率分灭量间权相互舟组合后与伪载频伶之间么产生部的无冤穷多称个组铸合形浴成的权边频率分量半。2.调频丝式波和沈调相两波的以功率悼和有堂效频托带宽赤度调频河波和遭调相插波的年平均笼功率政与调怖幅波缎一样矩，也毫为载饭频功汁率和各衔边频态功率椅之和叔。单末频调米制时乓，调障频波驰和调而相波局的平急均功凶率均可躲由式(1也0-部25郑)求得扫，此鸡处略铁去调犁制系蚕数的帆下角叔标，纯即(1傲0-早26拆)根据笨第一敢类贝号塞尔敲函数尚的性机质，恭上式含括弧融中各玻项之简和恒舒等于1，所川以调差频波非和调天相波爷的平情均功惧率为(8阵-2省7)可见芦，调趴频波稀和调杨相波挎的平鸭均功酱率与众调制慌前的场等幅担载波煤功率相等间。这朽说明径，调杯制的岭作用病仅是条将原贤来的汇载频典功率欧重新仇分配刻到各个边左频上狡，而欣总的应功率任不变欢。这泻一点帆与调最幅波进完全趋不同方。进一狐步分爆析表岭明，朝调制辱后尽旨管部才分功推率由商载频冷向边笼频转更换，但大饶部分脾能量杂还是启集中席在载堡频附蔽近的跑若干位个边悄频之援中。盖由贝处塞尔函陈数可尤以发治现，恨当阶柜数n＞m时，Jn继(m)值随n的增姑大迅疾速下泳降，而且仓当n＞(m付+1谣)时，Jn抚(m)的绝犯对值剖小于0.击1或相控对功钥率值偷小于0.秃01。所以锣，通移常将乓振幅缸小于睬载波路振幅10雹%的边让频分异量忽倘略不计，欣有效祸的上丽下边评频分泊量总西数则蜘为2(受m+绣1)个，阶即调壤频波饺和调相笼波的茅有效尸频带做宽度医定为BW仓=2痰(m谜+1虾)F刃=2朝(f+气F)消(垂10帮-2部8)可见看，调诊频波痛和调颗相波储的有忽效频时带宽拌度与偏它们拖的调湾制系颠数m有关诱，m越大质，有雪效频贩带越看宽。迷但是盘，对尿于用蜜同一苏个调雪制信上号对载波如进行苏调频备和调克相时虫，两磁者的尝频带抄宽度班因mf和mp的不专同而络互不相第同。三、申调频谢波与衡调相续波的稼联系订与区漫别根据禽调频敞波的坝数学司表达阵式和调速相波越的数瞧学表蛛达式ap(缩慧t)=Voco跃s[ot+利Kpv(t)]可以时看出FM与PM两者冷之间油的关夕系，刑即调途频波经可以既看成调制仓信号哀为而调任相波夺则可蜘以看咬成调次制信励号为撇的坛调频波.这种办关系海为间切接调半频方亡法奠旷定了木理论明基础(下节签详细分贞析)。的调屡相波剩，根据院前述芳分析宗可知烘，当配调制非信号钓频率F发生述变化海时，判调频霞波的气调制本指数mf与F成反径比变盆化，寻其频鸟宽宽倘度基析本不汗变，诉故称章恒带拿调制零，其迅频谱求宽度译如图10奶-6稼(a志)所示漫。而胁当调拦制信弄号频谷率F变化版时，竭调相赞波的巩调制析指数mp与F无关下，其治频带买宽度雹随调挑制频花率F变化清，其书频谱形图如临图10匙-6末(b雁)所示贤。图8-藏6调制握频率票不同乡丰时FM及PM信号慕的频陆谱设F=轿1k蓝Hz，mf=误mp=1监2，这姐时，FM与PM信号换的谱纹宽相辨等，帖为26锅kH钱z。但泊是当国调制漏信号兼幅度袋不变督而频固率增版加到2k墙Hz及4k私Hz时，膨对FM波来用说，键虽然房诚调制俩频率欺提高杠了，稻但因mf减小朗，使克有效柴边频烘数目著减小石，所际以有愉效谱泊宽只隙增加许到28华kH歼z及32鞠kH拣z，即株增加摸是有滴限的猎。对PM波来侮说，mp不变茂，故兽谱宽屠随F成正逗比例沈地增向加到52巾kH购z及10蚊4k爹Hz，因茎而占肌用的介频带厌很宽育，极害不经膀济。§1察0.侮3调频加方法茂及电淘路一、岂实现论调频指的方转法和扫基本符原理频率猎调制叫是对坛调制老信号架频谱莫进行贷非线龟性频宏率变饭换，型而不是谁线性茂搬移扭，因详而不让能简更单地芽用乘捞法器夹和滤扑波器现来实插现。实现核调频趋的方负法分许为两冒大类什：直熔接调衫频法上和间木接调峡频法线。1.直接吹调频泊法用调污制信咸号直掠接控毫制振妙荡器斯的瞬嘱时频员率变饥化的分方法过称为直须接调刚频法坝。如组果受些控振怒荡器往是产刊生正托弦波籍的LC振荡质器，则振栗荡频半率主斩要取义决于端谐振厅回路裁的电杜感和民电容主。将徒受到练调制信辟号控鼓制的磨可变菊电抗呀与谐血振回乏路连剂接，楼就可青以使林振荡寇频率按闹调制才信号鸭的规指律变衫化，崖实现会直接杜调频赢。可变庭电抗更器件断的种纸类：变容途二极劝管具有梅铁氧置体磁茶芯的情电感烘线圈电抗美管电反路直接跃调频累法的废优点暗：原惕理简于单，焰频偏傲较大缺点码：但扒中心贯频率计不易时稳定良。在正昆弦振史荡器努中，帅若使终可控旬电抗德器连宅接于渠晶体透振荡度器中辨，可促以提注高频遮率稳放定度续，但堤频偏拘减小董。先将溜调制阶信号淹进行讨积分资处理娘，然画后用茫它控只制载里波的团瞬时皱相位斧变化炒，从只而实贝现间寇接控懒制载该波的录瞬时蔬频率龟变化椅的方靠法，观称为诸间接材调频无法。间接兼调频厦法的上优点庭：实现奴调相题的电病路独移立于权高频捎载波扛振荡财器以乌外，勾所以谎这种径调频镇波突英出的味优点子是载饮波中子心频戚率的脚稳定眨性可究以做考得较拥高。缺点拢：可饭能得搅到的可最大冶频偏属较小接。2.间接肺调频股法间接规调频疑实现桐的原园理框森图如活图10易-7所示予。图10胃-7借助达于调匆相器搜得到椒调频芬波无论少是直惧接调膏频，寄还是叉间接茶调频荒，其抖主要智技术剥要求炭是：频偏雁尽量碰大，驾并且旋与调少制信证号保途持良净好的送线性扩关系艘；中心爷频率军的稳申定性械尽量英高；寄生柜调幅窝尽量着小；调制量灵敏切度尽驻量高摸。其中龄频偏纹增大井与调捆制线艰性度蓄之间屈是矛罗盾的络。二、军变容使二极符管直瓜接调阶频电胖路变容彩二极桨管调犁频电艰路是骑一种悠常用啦的直包接调芦频电朵路，煌广泛存应用笋于移极动通燥信和谢自动级频率裂微调右系统刊。其荐优点拌是工庄作频纤率高首，固伍有损扶耗小信且线读路简汁单，尚能获叹得较额大的勾频偏耐，其章缺点土是中宰心频帮率稳确定度转较低码。1.基本份工作屈原理丙和定糠量分川析变容切二极遗管是朵利用里半导柏体PN结的寇结电懒容随们反向识电压松变化休这一剥特性蛛而制叉成的趣一种年半导痛体二观极管膏。它暗是一低种电糠压控产制可秩变电毫抗元阻件。结电购容Cj与反量向电趟压vR存在台如下和关系庄：加到件变容柱管上献的反秀向电告压，份包括贷直流役偏压V0和调收制信敞号电奶压v(t谷)=Vco仓st，vR(t)=倍V0+Vco份st用调盈制信筋号控脱制变毒容二浩极管抢结电相容把受锐到调孩制信穿号控装制的泰变容和二极腐管接劲入载屯波振派荡器屑的振罢荡回碎路，市如图10暂-1遭0所示烤，则价振荡命频率释亦受守到调懂制信腾号的枕控制些。适干当选移择变眠容二煌极管崭的特抄性和碌工作蔽状态幅，可肚以使牢振荡乔频率耕的变弓化近艇似地扛与调占制信闭号成少线性田关系贸。这膛样就止实现穗了调样频。图10罗-1慨0图10饮-9变容毁二极涝管调反频电病路在图10烛-9中，历虚线脸左边多是典鱼型的乡丰正弦动波振吐荡器休，右脚边是爸变容楚管电摧路。洞加到总变容享管上尘的反界向偏招压为vR=VCC–V苍+v(t淡)=值V0+v(t印)(1品0-晴31匀)式中母，V0=袭VCC–V是反床向直泄流偏择压。图中浓，币是郊变容景管与L1获C1回路例之间宁的耦粗合电桃容，袖同时架起到季隔直评流的扬作用谊；C为对驼调制局信号稀的旁百路电估容；L2是高头频扼贞流圈茎，但骗让调经制信泉号通彩过。图中(1棉0-县32欢)经整统理可丽得C(碍t)–c0(m候,)(1歌0-舱33挣)式中P为变锤容二浓极管栏与振灿荡回就路之益间的促接入跃系数笋，m=和VΩ/挣VΩ+级V0为调偷制深佣度.根据兄频率朴稳定剑度的尿概念桐可知厉，当<<0时(1全0-纽奉34蜡)式中0是未拣调制倘时载曲波角跑频率恶；C是调冒制信号号为地零时郑的回厘路总电较容。将(1医0-段33渠)代入(1天0-索34却)得(t乔)=踪蝶K0(m夕,)=睛K0[A0+A1co醉st+熟A2co谊s2t+察…]或f(舌t)睁=K腐f0[A0+A1co国st+诱A2co阵s2t+蜡……眼]=f0+f1+f2+f3+…存…(1描0-纺35沿)该式牛说明驶，瞬泽时频撞率的灿变化边中含烛有以桌下成锤份：①与调晴制信甘号成唉线性异关系撞的成哭份f1f1=K午A1f0=m[止8+些(–1怪)(–2游)南]K科f0(1么0-福36器)②与调室制信卵号各彻次谐招波成计线性反关系笑的成垮份f2、f3梦……f2=K您A2f0=(–1滑)动Kf0(1罩0-味37配)f3=K蹦A3f0=(–1否)(–2均)赛Kf0(1锐0-邪38赞)③中心态频率木相对川于未暂调制肤时的通载波霜频率覆产生林的偏刻移为f0=K夹A0f0=(–1庭)隔Kf0(1扑0-集39困)f1是调眯频时量所需虾要的该频偏钉。f0是引底起中摩心频厕率不尊稳定造的一得种因兴素。f2和f3是频烫率调发制的霸非线沃性失如真。志由以艺上各伟式可千知，糠若选岭取=1，则桶二次男、三以次非跳线性枪失真冬以及皂中心葵频率睛偏移刮均可恒为零侵。也印就是冬说f与v(t倡)成线骨性关忧系。需要员强调覆指出延，以怜上讨山论的挤是C相对闯于回寄路总辉电容C很小慌（即蛮小频剖偏）郑的情斗况。竞如果C比较国大则右属于湾大频胡偏调勤频。员（参胖见有轨关文惭献分勿析）2.变容冶二极兵管调胞频实路际电普路分陶析下面膨是90凑MH洁z变容痕管直传接调芝频电层路.电路阿图如屈图10痕-1门1所示曲。(a室)(b畜)图10学-1桑1变容胜管直穿接调拣频实甩例变容护二极纺管调愤频电佣路的令优点翼是电涌路简疗单，辟工作微频率今较高铜，容件易获班得较嘉大的绘频偏驱，在休频偏宝不需匠很大么的情腊况下姻，非饲线性泳失真疲可以旅做得撞很小宋。其缺斧点是跃变容穗管的伙一致椒性较清差，槐大量昨生产阵时会戏给调楚试带机来某窜些麻厅烦；方另外狼偏置县电压毁的漂凡移、罢温度员的变国化会要引起会中心飘频率展漂移镇，因纤此调聪频波蛮的载扯波频去率稳这定度帝不高杏。三、高晶体容振荡浇器直叠接调鉴频上述违的直鸟接调临频，掘主要恋优点场是可搁获得股较大砖的频对偏，乖但其香中心塑频率鞠稳定退较差哲，影带响了岗它的惊应用消。例如88损-1碧08逮MH疫z的调翁频广膊播中侨，各泊个调趴频台具的中毅心频姻率对翅稳定术度不大可超视过2k捧Hz，否扰则相戴邻电割台就寇要发闪生相悉互干堪扰。雀若某轨台的考中心尤频率火为10秃0M遥Hz，则神该电休台的叨振荡香频率缴相对输稳定叹度不漂应劣蓝于2如何辛稳定甚调频脚波的零中心右频率武呢？通常踩采用闪以下唐三种昆方法订：第一贪，用责晶体层振荡告器直狂接调翁频；第二午，采招用自棉动频诉率控呈制电奇路；第三吉，利胸用锁胀相环箱路稳扣频。这里警先讨典论第阅一种杠方法家。图10令-1溜2是晶挡体振斜荡器典直接昨调频育原理欲图。图8-蛋12晶体往直接顷调频逝原理归图图10小-1牧2(我a)是皮盟尔斯贵电路知，变葛容管蕉与石穗英晶瓣体相赵串联夸，Cj受调悬制电伪压v的控网制，钓因而盲石英户晶体颗的等颜效电莫感也仿受到洒控制炼，也支即振起荡器亚的振访荡频稿率受庸到调薯制电池压v的控膊制，脂获得速了调唐频波发。在第始三章想中已激获知韵，石洲英晶抱体振辽荡器滥的频播率稳誉定度娃很高后，电伶压参氏数的乌变化滥对振青荡频惑率的蔬影响炮是微持小的流。这塌就是妥说，溪变容逮管Cj的变凯化所杏引起欢调频浮波的键频偏汤是很息小的宿。这醋个偏荷移值康不会皱超出迷石英讯晶体蔬串联逃、并辞联两匆个谐击振频晴率差杰值的断一半播。就启一般责而言低，fg与fP的差阔值只棵有几炎十至窗几百勇赫兹骂。为了奇加大吐晶体陵振荡衔器直休接调责频电欧路的得频偏养，可怀在图10井-1翅2(援a)中的AB支路仍内串昨联一乖个电铸感L，如蜂图10跟-1剑2(藏b)所示法。L的串赴入减怕小石能英晶院体静本态电咽容C0的影杀响，嘴扩展月石英握晶体六的感王性区耗域，却使fg与fP间的座差值谎加大机，从昌而增混强了谊变容暗管控顿制频责偏的代作用抖，使相频偏省加大昆。图10亭-1伍3是中帐心频醒率为4.护0M纤Hz的晶筝体调舒频振哲荡器脆的实照际电揉路，图(b搅)是它董的交怨流等漠效电遇路。图10掌-1属3晶体续振荡戏器直错接调柴频电普路图(a倦)(b析)四、副间接往调频湖方法盟（由PMFM）间接装调频跳的频迈稳度旨高，靠广泛陷地用悄于广员播发浑射机绩和电兽视伴赴音发丙射机腿中。饭由前蔑述间煮接调张频的咳原理颈图可像知，先间接堪调频奖的关杀键在监于如妻何实涨现调欢相。雨常用遗的调蒸相方豆法主舰要有虏移相处法调餐相和献可变缸时延室调相蝴（脉检冲调污相）均。1.移相爱法调割相将载肉频信帖号Vco谢s0t通过愤一个藏相移首受调畅制信忘号v线性控制眼的移翼相网绸络，育即可神实现织调相棚，原吗理框联图如婚图10谨-1秃4所示片。图8-隶14移相复法调荒相框唐图图中欲，=kpv=mpco走stv0=衬Vc货os0t(1零0-领40雕)常用香的移呼相网浮络有散多种妹形式弱，如RC移相齐网络香、LC调谐澡回路殿移相妨网络句等。兄图10名-1多5(谢a)介绍观的是挺用变论容管士对LC调谐矛回路学作可像变移头相的泪一种懂调相墙电路丹，图(b索)为等衣效电域路。(a剖)(b纺)图10雹-1摸5吼L素C回路巾变容终管调约相电离路由图膨可知筑，这岁是用俭调制盐电压v控制泛变容斑管电熊容Cj的变润化，讨由Cj的变茄化实乘现调欲谐回瓜路对鼠输入房诚载频f0的相甜移，麻具体船过程行为vCjf0f(迅=f–f0)酸根据LC调谐徐回路勒的分析析，而在v=0时，送回路刃谐振广于载趋频f0，呈两纯阻成性，岛回路裹相移=0；当v≠0时，芬回路余失谐咳，呈谊电感势性或滤电容剂性，瓦得相冻移＞0或＜0，数农学关抄系式栽为在＜30傻时，不上式筋可近质似为(1谁0-喷42动)(1潜0-傅41绢)单级LC回路枯的线捎性相劲位变伸化范颜围较岗小，由一般却在30以下眼，为了溉增大酱调相挠系数mp，可船以用姿多级陡单调涂谐回丘路构泊成的集变容羡管调相策电路巨。(c扑)图10盖-1午5没L章C回路傅变容虑管调叠相电倦路2.可变辈时延本法调振相(脉冲职调相)周期临信号指在经京过一唤个网被络后瞎，如惕果在治时间疯轴上棍有所再移动否，则淹此信卧号的鹅相角璃必然挖发生储变化恐，时笼延法地调相阳就是牲利用由调制前信号蛋控制歼时延卖大小瞒而实建现调帅相的锣一种帅方法命，其祸原理吹框图猎如图10护-1菜6所示捷。图10碎-1就6时延摆调相扮原理嚼框图上图善中=kPv=kpVco企st=mpco丝式st(1傅0-侮43麦)v=V尽co口s[0(t昏–)]及=喜Vc孕os用[0t–mpco摔st](1紫0-胃44设)可变授时延仆法调扶相系柴统的亚最大屋优点昼是调员制线耐性好烛，相白位偏睬移大阁，最晴大相断移可罚达14罩4，被绢广泛鞠应用科在调烂频广劝播发恋射机美及激样光通绩信系辟统中洲。将调之相波丽的一雁般数启学表局达式朋展开缓，并扣以A0代表V，即得a(熄t)锣=A0co开s0tc酬os蜻[Apv(t加)]锦-A0si佩n[APv(t有)]熟si掘n0t若最较大相效移很交小，如[Apv(t净)]掉|ma暴x/6则上款式可柜近似笑写为a(舟t)厚=A0co暮s0t-A0APv(t窄)s搬in锻0t调相巩波在雪调制湾指数公小于岸0.贞5ra活d时，雕可以写认为电是由仿两个帆信号扭叠加垃而成罩：一个纵是载码波振筝荡A0co虑s0t，另一嘉个是义载波买被抑圈制的巧双边擦带调夺幅波A0APv(t要)s描in踢0t，两者年的相效位差察为3.矢量巡寿合成粮调相凝法(落阿姆沾斯特寄朗法园)ap(然t)=Vc状os(t)=阴Vc泉os斑[0t+时Apv(t朴)]矢量馋合成晴调相天法实膀现框通图间接忽调频刮：变茫调相盒波为鉴调频健波。调相催法所东获得锡频偏役一般蚀是不端能满愿足需霞要的醉，例洋如，册调频拌广播塑所要原求的态最大佩频移术为75掏kH望z。为付了使喝频偏巷加大谅到所战需的盛数值组，常管需采滨用倍沃频的粘方法浇。如葛果调期频的平频偏纸只有50滑Hz，则悠需要然的倍辟数次箭数为(7愧510箱3/刑50导)=丸15宜00倍，刻可见起所需备的倍揉频次旧数是叉很高发的。如果狐倍数从之前咽载波迫频率界为1M胸Hz，则本经15左00次倍桌频后剖，中座心频泄率增反大为15育00厌MH垮z。这租个数长值又脸可能播不符狱合对统中心回频率消的要止求。4.间接旨调频限的实得现例如申，调拜频广窄播的倦中心乎频率泄假定语要求10汤0M塔Hz。为依了最河后得乏到这波个数惩值，毛尚需明采用塘混频斥的方够法。占对于塌此处颂的例傅子，忆可用无一个漠频率忍为14撕00铺MH醋z(如用桃石英颜晶体着振荡离器再昼加上胡若干多次倍丽频的绒办法堪来得土到)的本翻地振于荡电毕压与切之混翼频。套混频崇只起亿频谱冠搬移灵作用脑，不寸会改翠变最他大频锡移。研因此吴，最宾后获制得中部心频六率为10滋0M夫Hz，频台偏为75狮kH代z的调逮频波凭。当然裙，倍碍频也饥可以捞分散膜进行题，例打如先代倍频N1次，眼之后吉进行汁混频撞，然乞后再城倍频N2倍。被如有明必要终，可泪以如宝此进沃行多浪次。间接命调频不电路昆(阿签姆斯岂特朗彼调频叛发射卷机)图8-域17间接闹调频食的典搞型方院框图§1窝0.旁4调角果信号司解调调频佣波的鲁解调牛又称淡频率汁检波速，简宵称鉴刷频；俊调相瓶波的惊解调可又称洪相位沿检波斥，简纷称鉴寄相。戚本节过讨论讲的重拍点在圾鉴频喂。对调轨频波专而言余，调祥制信丽息包糟含在金已调滋信号员瞬时惩频率揪的变约化中申，所支以解脆调的监任务摄就是蹲把已繁调信钩号瞬武时频狂率的枕变化鸽不失商真地木转变宫成电网压变膀化，笼即实纺现“踢频率—电压全”转虫换，谁完成梦这一茧功能晓的电伴路，独称为涝频率愚解调屯器，敞简称裳鉴频迷器。一、熄鉴频恐方法瓦概述侵和鉴移频器腾的主悉要技叶术指炒标1.实现颠鉴频纵的方琴法实现书鉴频江的方猛法很晌多，线但常鸟用的笋方法淡有以绣下几励种：(1业)利用畅波形绞变换四进行应鉴频将调申频信捆号先沟通过陶一个刊线性炸变换妥网络搅，使谋调频拣波变滋换成调频驳调幅薪波，故其幅收度正口比于氏瞬时反频率证的变中化，焦经变须换网治络输出的皇调频总调幅测信号蜘再作柴振幅席检波弟即可谁恢复梢出原岸调制耍信号握，斜率鉴康频(即失损谐回差路鉴即频)、相签位鉴条频等积均属退于此臣类。雅其方构框图和郑波形葡图见酒图10眼-1恐8。图8-找18利用佩波形眉变换贞鉴频纹的方叶框图而与波恶形图(2铃)相移就乘法览鉴频这种举鉴频犬的原闭理是初：将妥调频岭波经畅过移认相电畏路变须成调歼频调废相波苹，其你相位浊的变吵化正宣好与樱调频掘波瞬插时频省率的磁变化隶成线贿性关劲系；寇然后隔将此守调频皇调相阴波与演未相路移的掏调频盾波(为参架考信划号)进行私相位刻比较弓，即爷可得盒到鉴占频电育路的黄解调栋输出抢。由芦于相断位比劲较器拴一般间都选懒用乘警法电锡路，勾所以帆此类马鉴频登电路销就称沾为相屑移乘脖法电焦路。其组士成框惩图如絮图10白-1竹9所示输。图10比-1瞧9相移庸乘法匠鉴频坚框图这种超鉴频桌电路阻在集蝴成电聪路中招被广钥泛应昆用，骨其主拳要特复点是馒性能敲良好论，片暮外电影路十浮分简犁单，朝通常怖只有准一个享可调揭电感荡，调农整非能常方辜便。这是笑利用聪调频么波单耕位时邪间内转过零奥信息轰的不归同来洞实现逗解调向的一塘种鉴离频器至。因榆为调神频波牌的频疫率是蛮随调贩制信甜号变挂化的犁，当自瞬时飘频率竖高时肝，过蛋零的智数目缝就多烘；瞬庭时频犬率低邪时，描过零挽点的由数目偷就少聚。利永用调腿频波且的这彩个特衣点，化就可戴以实痒现解接调，螺其最护大优柄点是五线性溪良好股。图10尖-2潜0就是快这种亿鉴频辜的一绞种框盏图，价其主舟要点腔的波铅形变诉化情脖况也筑在图律中标味出。(3政)脉冲渠计数隔式鉴东频器图10定-2命0脉冲火计数鼓式鉴蔽频器体实现赠方框渠图和灶波形摊图首先奸将输凯入调翻频波揉通过替限幅州器变牲为调斑频方渐波，挂然后帝微分苦变为怕尖脉毙冲序裹列，泳用其堡中正班脉冲套去触虎发脉碎冲形刻成电充路，利这样梁调频全波就墨变换溪成脉植宽相宽同而稼周期被变化帜的脉伏冲序联列，命它的宋周期史变化仅反映桃调频川波瞬塞时频角率的绵变化且。将壳此信提号进搬行低此通滤杰波，救取出类其平毙均分羽量，李就可跑得到并原调旋制信太号。这种目电路烘的突蜻出优长点：漂线性再好、飘频带狂宽、锦便于扑集成旨，同严时它干能工终作于哪一个阿相当浴宽的阻中心驻频率糠范围(1纳Hz老-1钻0M尾Hz，如消配合鄙使用错混频贸器，奥中心聋频率雹可扩旗展到10归0M熊Hz离)。(4敏)利用糊锁相地环路收实现遇鉴频摘。2.鉴频轰器的宪主要觉技术肤指标鉴频津器的姐主要餐特性册是鉴芬频特寒性，捧也就粘是鉴季频器泻输出但电压vo与输扫入调寺频波盛频率f之间程的关率系，哗典型缸的鉴茧频特袍性曲紧线如疼图10富-2矿1所示涨。以下书列几妹个参健量衡翁量鉴言频器横性能架的技钳术指辨标。图10原-2速1鉴频孔特性兽曲线(1配)鉴频袋跨导S在中碎心频他率附纠近，捏单位尚频偏奏所引响起的魔输出虽电压旋的变砍化量烫，即显然惯，鉴傅频灵走敏度杜越高浇，意棵味着染鉴频辞特性毯曲线美越陡赛峭，鉴频屡能力运越强里。(2鼠)线性僵范围指鉴灶频特句性曲拼线近恒似于拨直线洁段的裕频率施范围六，用2fm群ax表示盗，如鼓图10廉-2袍1所示仪，它刘表明习鉴频搭器不猪失真抱解调扮时所叮允许省的频挠率变脖化范枝围。葡因此轨，要著求2fm吉ax应在苹于调灰频波嘱最大蹈频偏锻的两袜倍。2fm盾ax又称河为鉴踩频器灿的带条宽。(3察)鉴频屠灵敏在度主要圆是指忽为使牌鉴频赚器正嫁常工浊作所圆需的弓输入医调频撒波的骂幅度徐，其欢值越锤小，斩鉴频槽器灵颤敏度逆越高血。相位谣鉴频肚器也朴是利糊用波才形变隶换鉴触频的氧一种们方法湾。它为是利粗用回冤路的堂相位佣频率暂特性驰将调翁频波舱变为友调幅—调频抹波，勇然后疲用振穗幅检餐波恢乞复调冒制信撞号。常用伐的相错位鉴申频器咸电路粒有两缝种，挪即电彩感耦闭合相绣位鉴稀频器幕和电次容耦定合相镜位鉴晕频器吗。本乎节主阵要讨鸦论电励感耦地合相幕位鉴吩频器似。二、队相位抄鉴频1.电路括说明图10伞-2爆2是电身感耦腿合相迫位鉴鼠频器灯原理厌电路葬图。础输入拘电路耽的初励级回脾路C1、L1和次拌级回乖路C2、L2均调等谐于僻调频斜波的淋中心型频率f0。它界们完亚成波盾形变腊换，判将等茶幅调塌频波密变换鸣成幅贵度随界瞬时桌频率凑变化内的调跑频波(即调套幅-调频痰波)。图10字-2掠2相位孙鉴频宏器原迫理电唐路D1、R1、C3和D2、R2、C4组成抖上、眯下两选个振藏幅检各波器棵，且妖特性乔完全糠相同盘，将搁振幅腰的变定化检碗测出援来。负载抢电阻R通常阵比旁兽路电教容C3的高答频容文抗大结得多董，而药耦合胀电容C4与旁稠路电材容C3的容收抗则枣远小冬于高施频扼魄流圈L3的感饰抗。份因此壁，初吉级回文路上伍的信代号电鉴压几拍乎全查部降肺落在惠扼流蛇圈L3上。2.工作雾原理由图8-察22可以童看出月，初韵级回父路电警流经怜互感接耦合伞，在扮次级回路难两端疼感应具产生内次级乡丰回路予电压嘱。加庭在两哀个振边幅检潮波器伴的输入信毕号分久别为(8榨-4随5)(8罩-4系6)只要称加在米二极茅管上治的电便压为FM颗-A伤M波，碧后面伏就是抹振幅胸检波珍。电这里振关键牢是弄炉清与队间的遇相位差关系翁。为了述使分念析简吐单起相见，碌先作串两个氧合乎正实际花的假束定：1)初次陷级回德路的鸦品质苦因数刊均较坛高；2)初、销次级缸回路翠之间蜂的互沾感耦西合比术较弱弃。这样埋，在非估算受初级五回路均电流跌时，群就不泽必考党虑初炎级回邻路自身的业损耗勉电阻苗和从渣次级朝反射控到初私级的休损耗救电阻壳。于是糟可以滨近似练地得尊到图8-蚀23所示箭的等效刺电路刊，图绞中图10狱-2强3次级抹回路酸的等谢效电密路初级最电流元在次饲级回娱路中守感应用产生副串联电颤动势(1替0-就48翠)式中巷，正纽奉、负亚号取除决于血初次加级线迎圈的薯绕向盲。(1占0-片47街)可以祖根据鞋图10积-2糟3所示像的等阴效电膀路求挨出：(1煌0-甲50赤)式中烘，X2护=X谱L2尚–X冰C2是次曲级回碑路总橡电抗栗，可愧正可包负，闲还可义为零锤。这取职决于稿信号真频率芦。现在疮假设既线圈视的绕东向使枪该式彼取负衔号。绒将式(1辅0-射47鸭)代入疤式(1桂0-勤48谅)，得(1宗0-傻49鸭)①从式礼可以萄看出烧，当逐信号泽率频fin等于获中心诱频率f0(即回与路谐普振频影率)时，X2=0，于落是(1脆0-资51掉)该式绝表明误，次柿数回突路电诵压勾比初渣级回嗓路电茎压弯超跌前质。Vab②当信砌号频裹率fi泛n高于骨中心曲频率f0时，XL需2＞XC奴2，即X2＞0。这时麻次级杜回路膀总阻赶抗为式中墨，附是Z2的模踢，其凝值为是Z2的相线角，屯其值棕为将Z2的关棚系式嫩代入疲式(1温0-饿50骂)，得该式雪表明泄，当蒜信号津频率芦高于帜中心写频率院时，记次级土回路纽奉电压超前班于初来级回菠路电锻压线一个揉小于谱的址角度闷。③当fi乎n＜f0时，倍与上荷面类来似即替超面前于绕一巡寿个大针于扁的相昼角豪。通过样上面窃的分粥析，血我们舍找到锦了次绍级回笛路电软压与宿初级隐回路谜电压巡寿之间絮的相钻位关丙系。归纳举起来晚就是筑：农将超拘前于捕一个添角度针。这个民角度项可能闯是贿，可乖能大路于盟，醋也可秒能小丙于传，主要羞取决慈于信衰号频找率是西等于给、小料于或筹大于站中心掠频率抗。正陆是由敢于这捞种相葵位关想系与感信号才频率贯有关满，才挎导致社两个疾检波前器的作输入俭电压步的大幕小产孟生了厚差别殖。这贼可以塞从分激析矢狡量图捡来说佣明。根据态式(1表0-年45势)、式(1旺0-龟46忘)和上母面的余相位守关系需的分决析，画出诱图10嚼-2激4所示球的矢盆量图饮。fi督n=堵f0fi黄n>池f0图10驴-2尤4相位秆鉴频弱器矢斯量图VD2V12VD190+qVab2Vab2–Fi舱n<仙f0由于蛛鉴频棍器的湾输出巴电压集等于铸两个庆检波负器输省出电酬压之屈差，而每周个检健波器测的输洽出电袋压(峰值盯或平炕均值)正比冈于其壤输入宽电压的振诉幅VD1(或VD2)，所挤以鉴蹄频器遇输出铅电压(峰值老或平染均值)为V0=Vab=偶kd(VD1–VD2)(1申0-览54娃)式中kd为检疮波器煎的电团压传息输系升数。将上坡式与惑图10拴-2蔽4的矢法量图移联系偿起来画，可们以看旧出：沙当fi驱n=矛f0时，覆因为VD1=VD2，所笑以Vab=0；当fi贱n＞f0时，白因为VD1＞VD2，所像以Vab＞0；当fi暖n＜f0时，镜因为VD1＜VD2，所铃以Vab＜0，因辅此，解输出暑电压Vab反映稀了输收入信怎号瞬乡丰时频报率的应偏移f。而f与原然调制业信号v(t圾)成正火比，唐即Vab与v(t允)成正肃比。持亦即源实现合了调积频波竹的解娘调。若将Vab与频具移f之间抱的关毯系画功成曲强线，吨便得顾到如百图10算-2宁5所示的S形鉴鱼频特孝性曲催线。(a俱)正极用性鉴穷频曲晋线(b犹)负极侵性鉴旷频曲病线图10秋-2涨5图(a樱)为正污极性移鉴频窗曲线冰，鉴浓频跨纺导S＞0。若艰次级竹线圈赚的同荣名端相反夸，则真为负船极性洞鉴频蝇，鉴勉频跨绣导S＜0，如机图(b俊)所示畏。其矢向量图染读者玻可自耀行画脉出。前面忍介绍模的相利位鉴赚频器搭，当慎输入剧调频毫信号阀的振横幅发棕生变决化时衬，输恭出电坊压也刺会发尼生变毯化，逃因此难由各备种噪寺声和互干扰嚼引起摊的输师入信辟号寄木生调附幅，惨都将糊在其壳输出撒端反寒映出痒来。响为了缝抑制氧噪声谅及干瓜扰，渡在鉴护频器廊前必更须增停设限及幅器榴。而耕比例填鉴频添器具衔有自跃限幅格功能幸，因铸而采忙用它稠可以体省去去外加般的限嚼幅器兼。三、动比例可鉴频锣器图10前-2苏6是比摄例鉴温频器估的原采理电觉路图10防-2王6其波罗形变懂换部铺分与朵相位巩鉴频怪器基良本相附同，汽电路竿上差越别主掏要有以嚷下几论点：(1该)或R1，R2连接榨点N接地蹲，负肆载RL接在MN之间祸，输请出电劝压由M，N引出别。(2倦)醒R1和R2两端适并接蚂大电夏容C6制(一般崇为10F)，使伙得在见检波根过程中ab间的跃端电疼压基妥本保厚持不赏变。(3爱)孕D1和D2按环乎路顺立接，堡以保糊持直特流通犹路，燥因此C3和C4上的电压通极性誓一致店，Vab=VC3+VC4。比瞎例鉴欲频器覆的输善出电划压2.自限肺幅特船性分接析比例暂鉴频更器不蚕需要尊前置顽限幅帝器，刃它本屠身就讨具有挨抑制轨寄生锣调幅握所产债生的汇干扰辣的能库力，贩在比术例鉴周频器到中，捡由于C6的电狡容量赤很大湖，因含此电娘压Vab基本半稳定御不变以，它旺只决栏定于致调频摄波的观载波澡振幅独，而毒与其挪频偏仅及寄蓝生调绸幅都达无关.当输么入信积号振并幅由滚于干腐扰突杏然变逆大时孕，由辞于电役压Vab基本祥恒定墨，就规使得哀检波列管的碰电流凡明显讲加大恒，加秋重了队对输族入回亩路的宜负载活，即栽回路Q值下盲降,可迫垫使信纵号振报幅减羞小。盾反之军亦然位。因编而很衔好地哨起到弄了稳吧幅的求作用朵。§8雀.5调频听制的源抗干芒扰(噪声)性能关于