角度调制与解调电路

关于角度调制与解调电路125.3

调频波解调电路频率检波(鉴频)：调频波的解调相位检波(鉴相)：调相波的解调本章重点讨论调频波的解调——鉴频。一．超外差式调频接收机组成框图在鉴频前加限幅器的作用：（1）干扰一般是幅度干扰，限幅可以去干扰。（2）高放、混频、中放等电路的幅频特性不平坦导致不同频率幅度不同——寄生调幅，限幅可以抑制寄生调幅。第2页,共27页，2024年2月25日，星期天3二、鉴频电路性能要求鉴频电路功能：

将输入调频信号的瞬时频率变换为相应解调输出电压。1．鉴频特性

描述

vO随瞬时频偏

(f

-fc)的变化特性，如图。2．鉴频跨导鉴频特性原点处的斜率：单位

V/Hz。

SD越大，鉴频器将输入瞬时频偏变换为输出解调电压的能力越强。5.3.1

限幅鉴频实现方法概述第3页,共27页，2024年2月25日，星期天44．非线性失真鉴频特性曲线在内近似线性，则为鉴频带宽BW。要求：由于鉴频特性非理想直线而使解调信号产生的失真。二、鉴频的实现方法

1．利用反馈环路(例如锁相环)实现鉴频(第

6章)

2．利用波形变换——将输入的调频信号进行特定的波形变换，使变换后的波形含有反映瞬时频率变化的平均分量。再通过检波、低通滤波器输出所需的解调电压。方法：三种。3．鉴频带宽第4页,共27页，2024年2月25日，星期天5(1)斜率鉴频器①将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网络，使输出调频波的振幅按照瞬时频率的规律变化

②通过包络检波器输出反映振幅变化的解调电压。(2)相位鉴频器①

将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网络，使输出调频波的附加相移按照瞬时频率的规律变化。②

相位检波器将它与输入调频波的瞬时相位进行比较，检出反映附加相移变化的解调电压。第5页,共27页，2024年2月25日，星期天6(3)脉冲计数式鉴频器①

调频波通过非线性变换网络变成调频等宽脉冲序列。②

由低通滤波器输出反映平均分量变化的解调电压。第6页,共27页，2024年2月25日，星期天7调频电压→

限幅器

→调频方波→

微分电路

→微分脉冲→脉冲形成电路

→调频方波→

低通滤波器

→解调电压第7页,共27页，2024年2月25日，星期天8*三、调频信号通过线性网络的响应线性网络：斜率、相位鉴频的关键作用：瞬时频率变化-振幅、相移变化1．FM波到FM-AM波的变换当

v1=V1mcos(

ct+Mfsin

t)时

(Mf=

m/

)v2(t)=-A0Vlm(

c+

mcos

t)

sin(

ct+Mfsin

t)(5-3-8)可见，经过理想微分网络，等幅调频波变成了FM-AM波，可通过对v2进行包络检波得到所需的解调电压。第8页,共27页，2024年2月25日，星期天9

一理想时延网络的频率特性：2．FM波到FM-PM波的变换当

v1(t)=Vlmcos(

ct+Mfsin

t)时，其中

sin

(t-

0)=sin

tcos

0-cos

tsin

0

sin

t-cos

t

0

(若

0

≤

/12，则

cos

0

1，sin

0

0)第9页,共27页，2024年2月25日，星期天10即sin

(t-

0)

sin

t-cos

t

0上式表明，通过理想时延网络，当

0

≤

/12时，输出调频波中附加相移为

=-

c

0-Mf

0

cos

t=-

0

(

c+

m

cos

t)与输入调频波的瞬时频率成正比。第10页,共27页，2024年2月25日，星期天11理想时延网络幅频特性：恒值相频特性：线性总结：线性网络：利用时沿网络线性相频特性构成线性网络或微分网络线性幅频特性构成线性网络。第11页,共27页，2024年2月25日，星期天12四、振幅限幅器

作用：将寄生调幅的调频信号变换为等幅的调频信号。第12页,共27页，2024年2月25日，星期天131．差分对振幅限幅器(1)电路(2)原理输入

vS较大，iC上下削平，后接LC谐振回路，可得等幅调频波。LC调谐回路：中心频率fc，BW>FM波的频谱带宽。多级差放级联，可有效降低门限电压（单级：100mV左右）。第13页,共27页，2024年2月25日，星期天14一、失谐回路斜率鉴频电路1．电路组成

(1)单失谐回路(谐振回路对输入调频波的载波失谐)(2)二极管包络检波器2．工作原理

(1)将载波角频率设在谐振特性曲线倾斜部分中接近直线段的中点(

O或

O

)

。

(2)单失谐回路将输入的等幅调频波

vS(t)=Vsmcos(

ct+Mfsin

t)

变换为幅度反映瞬时频率变化的调幅调频波。(3)通过包络检波器完成鉴频功能。斜率鉴频器5.3.2

斜率鉴频电路第14页,共27页，2024年2月25日，星期天153．扩大鉴频特性范围单失谐回路鉴频器：谐振曲线线性范围小，为扩大鉴频特性范围，多采用双失谐回路斜率鉴频器。

(1)电路vO=vAV1-vAV2

图中，上谐振回路调谐在

f01，下谐振回路调谐在

f02，它们各自失谐在输入调频波载波频率

fc的两则，并且与

fc间隔

f

相等，即

f

=f01-fc=fc-f02。第15页,共27页，2024年2月25日，星期天16(2)鉴频特性设

A1(

)、A2(

)：上、下两谐振回路的幅频特性

vO：双失谐回路斜率鉴频器输出解调电压，则vO=vAV1-vAV2=Vsm

d[A1(

)-A2(

)]

可见，当

Vsm和

d一定时，vO随

的变化特性就是两个失谐回路的幅频特性相减后的合成特性。

d：上、下两包络检波器的检波电压传输系数(3)讨论合成鉴频特性曲线的线性：①

与两失谐回路的幅频特性形状有关；

②

主要取决于

f01和

f02的位置。配置恰当，补偿两曲线中的弯曲部分，可获线性范围较大的鉴频特性曲线。第16页,共27页，2024年2月25日，星期天17

二、集成电路中采用的斜率鉴频器1．电路(P294)

T1T2：射随器；

T3T4：三极管包络检波器；

T5T6：差分放大器；

L1C1C2：线性网络，作用：f–V变换，输出调频调幅电压v1(t)，v2(t)。vo

(v1m-v2m)第17页,共27页，2024年2月25日，星期天182．f–V变换原理(1)当

时，

L1C1并联谐振，v1m

最大，v2m

最小；(2)

当

时，L1C1C2串联谐振，v1m

最小，v2m最大；

(3)合成鉴频特性曲线如图：vO=A(V1m-V2m)

A：增益常数，取决于射随器、检波器、差分放大器。第18页,共27页，2024年2月25日，星期天19

作用：鉴相，用来检出两信号间的相位差，并输出与相位差大小相对应的电压。实现电路一、乘积型鉴相器1．组成框图5.3.3

相位鉴频电路-*叠加型乘积型模拟鉴相器由数字电路构成*数字鉴相器{{加在乘法器的两输入端的应是一对具有同一调频规律，而不同频率具有不同相差的信号，相差与频偏成线性关系。第19页,共27页，2024年2月25日，星期天20诺顿定理

如图(b)，其中，则该网络就是在激励下的单谐振回路。

在

0

附近，网络的增益

A(j

)

可近似表示为1.频相转换网络（单调谐回路移相电路）①

电路（图（a))②

输出电压

或(5-3-25)式中定义为广义失谐量，其中二、乘积型相位鉴频器的实际电路（电视机伴音IC）第20页,共27页，2024年2月25日，星期天21③

幅频特性和相频特性曲线可根据

(5-3-25)

式画出，如图。④

讨论

比较理想时延网络特性，该网络既不能提供恒值的幅频特性，也不能提供线性的相频特性，仅在

0（

0应设置为

c）附近的很小范围内，才可近似认为A(

)为恒值，

A(

)在

/2

上、下线性变化。第21页,共27页，2024年2月25日，星期天22T3~T9、D6：双差分对平衡调制器。

2.乘积型鉴相器第22页,共27页，2024年2月25日，星期天23除

90

固定相移外，它们之间的相位差为

。则双差分对管输出差值电流为(5-3-19)(1)V2m<26mV，V1m>

260mV，上式简化为(4-2-27式)双差分对管平衡调制器工作原理：设两个输入信号分别为第23页,共27页，2024年2月25日，星期天24通过低通滤波器，滤除

2

及其以上各次谐波项，取出有用的平均分量，其值与

sin

成正比。设双差分对管的直流负载电阻为

RC，低通滤波器的传输增益为

1，则鉴相器的鉴相特性为(5-3-20)式中，Ad

为鉴相灵敏度，单位为

V。第24页,共27页，2024年2月25日，星期天25

输入信号引入

90

的固定相移，目的为了获得正弦的鉴相特性，以保证

=0时

vO=0，且上、下奇对称。

*(2)当Vlm和

V2m均大于

260mV当时，sin

，vO与

成正比。故只能不失真地解调为小值的调相信号。

构成符合门鉴相器。第25页,共27页，2024年2月25日，星期天263．总电路（P352