高频电路第八章调角信号的解调电路

1、高频电子线路高频电子线路首页上页下页退出第八章第八章 调角信号的解调电路调角信号的解调电路第一节第一节 概述概述第二节第二节 鉴相器鉴相器 主要内容主要内容 ：第三节第三节 鉴频器鉴频器高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页第一节第一节 概述概述 一、调角信号解调电路的功能一、调角信号解调电路的功能 从调角波中取出原调制信号从调角波中取出原调制信号。1、调相波解调电路的功能调相波解调电路的功能是从调相波中取出原调制信号，也称为鉴相器鉴相器。 当输入调相波 : ( )coscosicmcpu ttmt0( )cosmu tt2、调频波解调电路的功能调频波解调电路的功能是从调频波中取出原调制信号

2、，也称鉴频器鉴频器。 输出电压:当输入调频波 : ( )cossintcmcfu tutmt0( )cosmu tUt输出电压:高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页u鉴相器的技术指标鉴相器的技术指标1 1、鉴相特性曲线鉴相特性曲线:即鉴相器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。2 2、鉴相跨导鉴相跨导:鉴相器输出电压与输入信号的瞬时相位偏移 的关 系的比例系数。即鉴相特性曲线 的斜率.3 3、鉴相线性范围鉴相线性范围:通常应大于调相波最大相移的二倍。4 4、非线性失真非线性失真:应尽可能小。二、主要技术指标二、主要技术指标高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页u鉴

3、频器的主要指标鉴频器的主要指标 1 1、鉴频特性曲线鉴频特性曲线:即鉴频器输出电压与输入信号的瞬时频率偏移f 的关系。通常要求是线性关系。2 2、鉴频跨导鉴频跨导:鉴频器输出电压与输入信号的瞬时频率偏移的关系的 比例系数。即鉴频特性曲线的确斜率,也叫鉴频灵敏度3 3、鉴频线性范围鉴频线性范围:通常应大于调频波最大频偏的二倍。4 4、非线性失真非线性失真:应尽可能小。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页一、鉴相器的分类一、鉴相器的分类1、鉴相电路通常可分为模拟电路型模拟电路型和数字电路型数字电路型两大类。2、在集成电路系统中，常用的有模拟乘法器构成的乘积型鉴相器和数字门电路构成的门电路鉴相器

4、。二、乘积型鉴相电路二、乘积型鉴相电路1、电路组成框图、电路组成框图第二节第二节 鉴相器鉴相器 调相信号参考信号解调输出乘法器低通滤波器高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、工作原理、工作原理 分析分析 是需解调的信号 :是与 正交的参考信号: )(cos111ttUucm22sinmcuUt2u一般来说， 和 为正交关系，以取得正弦形鉴相特性。2u2u1u1u1u1u1u2u2u01222qqiI thu thuKTKT1u2u模拟乘法器的输出电流： 和 大小不同，要采取不同的近似方法，分为以下三种情况讨论： 和 都是小信号 是小信号 ， 是大信号和 都是小信号 1u高频电子线路高频电

5、子线路退出下页上页首页u 和和 均为小信号均为小信号1u2u1u2u 和 均小于26mV时，根据模拟乘法器的特性，其输出电流01222qqiIuuKTKT12121cos( )sinMMmmccK u uK U Uttt12112111sin( )sin 2( )22MmmMmmcK U UtK U Utt 经低通滤波器滤波，在负载 可得输出电压为LR01211sin( )2MmmLuK U URt1211sin( )2MmmLK U U Rt调相波的相移低频高频高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 鉴相特性曲线 主要指标主要指标00eeduSd1)(te鉴相跨导鉴相跨导:rade6Lmm

6、MRUUKS2121VradS6esineemax6erad 线性鉴相范围线性鉴相范围 当 时， ，即 上式中 表示 和 的瞬时相位差。通常用 表示。 随 变化为正弦形。 1u2u)(teou当鉴相跨导为鉴相跨导为的单位为高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2u1uu 为小信号，为小信号， 为大信号为大信号1u2u21210222ukTqthuKukTqukTqIiM 为小信号 ， 为大信号时，乘法器的输出电流为2u当 的振幅大于100mV时，双曲线函数具有开关函数的形式210122ttukTqthcc2444sinsin3sin5235cccqthutttKT展开为傅氏级数1144cos

7、( )sinsin33MmccciK Utttt ttUKtUKcmMmM11112sin2sin2111122sin 2( )sin 4( )33MmcMmcK UttK Utt乘法器输出电流0112sin( )MmLuKURt 112sinMmLKURt LR经低通滤波器滤波，在负载 上得到输出电压高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页12MmLSK UR 鉴相跨导max6erad 线性鉴相范围1u2uu 和和 均为大信号均为大信号1u2u01222qqiI thu thuKTKT 和 均为大信号时，乘法器的输出电流为1u2u2u1u 23212212111ttttuKTqthcc111

8、1444cos( )cos3( )cos5( )235cccqthuttttttKT在 和 的振幅均大于100mV时，与 相似， 也可表示为开关函数形式展开为傅氏级数主要技术指标 鉴相特性是正弦形正弦形高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页00112288sin( )sin 3( )(3 )LuI Rtt 10122118sin 2121nLnI Rntn 21022uKTqthuKTqthIi乘法器的输出电流为经低通滤波器滤波，在负载上得到输出电压 0101010122228888sinsin2sin 23 ( )sin 43 ( )33cccItIttIttItt010101012222

9、8888sin 2( )sin 4( )sin3 ( )sin 63 ( )33(3 )(3 )cccIttIttItItt高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页鉴相特性为三角波形 122t 0012LuI Rt 在 区间，02LSI R 鉴相跨导max2e 鉴相线性范围高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页一、鉴频电路的分类一、鉴频电路的分类1、调频、调频-调幅调频变换型调幅调频变换型 调频波 调幅调频波 检波2、相移乘法鉴频型、相移乘法鉴频型 调频波 调相调频波 鉴相3、脉冲均值型、脉冲均值型 第三节第三节 鉴频器鉴频器把调频信号通过过零比较器变换成重复频率与调频信号瞬时频率相等的单极

10、性等幅脉冲序列，然后通过低通滤波器取出脉冲序列的平均值，这就恢复出与瞬时频率变化成正比的信号。 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页二、双失谐回路鉴频器二、双失谐回路鉴频器1、双失谐回路鉴频器原理图、双失谐回路鉴频器原理图检波电路检波电路波形变换波形变换LC回路：谐振在 ,带宽较宽c0102c、与对称失谐L1C1回路：谐振在0101cL2C2回路：谐振在0202c鉴频器输出电压是上下两个检波器输出电压之差。c高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页c22L C11LC001020uuu0102uu 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

11、出电压 。c22L C11LC0102uu001020uuu 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 。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、实用电路举例、实用电路举例iu1I2ILRII21 两个失谐回路分别调谐于35MHz和40MHz。它们是共基放大器的负载回路。 输入调频波 从两放大器发射极输入，经共基放大，在负载回路产生输 出电压经检波器产生检波电流 和 。在负载上得到电压为 。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页三、相位鉴频器三、相位鉴频器1、原理电路、原理电路高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页2、电路特点

12、、电路特点 它是由调频-调幅调频波形变换电路和振幅检波器两部分组成；c11CL22CL 它的两个调谐回路 和 均调谐于输入调频波的中心频率 ；1UMabU1U1UcC4CcC 它有两个耦合支路，一是 通过互感 耦合，在次级产生 的电压，另一是 通过电容 耦合，在高频扼流圈ZL上建立 电压，（因为 、 对高频相当于短路）；1121/2,/2DabDabUUUUUU012dDdDuK UK U 它有两个对称的振幅检波器，检波器输入电压为调幅调频波鉴频器输出电压为两检波器输出电压之差，即 ；它本身不具有限幅作用，通常在鉴频器之前要加限幅器 高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页定性分析的两点假设定

13、性分析的两点假设1L 初级回路品质因数较高，可忽略 的损耗电阻； 初、次级互感耦合较弱，可忽略次级损耗对初级的影响。abU1U次级回路电压次级回路电压 与初级回路电压与初级回路电压 的关系的关系1L111/IUjL流过电感 的电流1IM111SMEjM IUL 通过互感 在次级回路产生感生电动势abU122211UjXRCLMjUab2221/XLC 次级回路电压式中， ，是次级回路总电抗。3、相位鉴频器的定性分析、相位鉴频器的定性分析高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页22211121211jabCCMMUjUU eLRLR 20X cff abU1U2当输入信号频率 时 ， 。可得表明

14、次级回路电压 滞后 为 ，则电压矢量图如下图所示。矢量合成分析鉴频特性由于 ，鉴频器输出电压 。12DDUU0120dDdDuK UK Ucff 2221/0,XLC2222jZRjXZe当输入信号频率 时 ， 则次级回路总阻抗22222XRZ0arctan22RX212212122111jjabeUZCLMeUZCLMUabU1U2其中， ， 。可得表明次级回路电压 滞后 为 。则电压矢量图如上图所示。12,DDUU021DdDdoUKUKufcf1DU2DUou由于 鉴频器输出电压 。输入信号频率输入信号频率 与中心频率与中心频率 相差越大，相差越大， 与与 相差越大，相差越大， 负值越负

15、。负值越负。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页cff 01222CLX2222jZRjXZe0arctan22RX22222XRZ()221121jabCMUU eLZ2abU1U21DDUU021DdDdoUKUKu 当输入信号频率 时， ，则次级回路总阻抗 其中， ， 。可得表明次级回路电压 滞后 为 。则电压矢量如上图所示。 由于 ，鉴频器输出电压 。f1DUcf2DU输入信号频率 与中心频率 相差越大， 与 相差越大，正值也越大。鉴频特性曲线高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页4、实际鉴频特性曲线与电路参数的关系、实际鉴频特性曲线与电路参数的关系鉴频器的的输出电压,21pdD

16、DdoIRKUUKu高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页从曲线可以看出从曲线可以看出 :1（1） 的鉴频特性的非线性较严重，且线性范围小；（2） 时，线性范围增大，但鉴频跨导比 要小。1.5 313（3） 时，非线性严重。（4）当 时，对应曲线的 近似等于 。而鉴频特性的两最大值的宽度可认为是鉴频宽度 。由于 ， 则 ，即鉴频宽度与耦合系数有关。1mBmax2mcBfKf LKmax2mLcffm结论结论:鉴频特性曲线由鉴频特性曲线由 来决定，来决定， 值一定时，鉴频宽度由值一定时，鉴频宽度由 来决定。来决定。 通过调节互感通过调节互感 和回路品质因

17、数和回路品质因数 来调节鉴频宽度。来调节鉴频宽度。kMLQ高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页4、鉴频特性曲线的调整、鉴频特性曲线的调整鉴频零点的调整鉴频零点的调整结论：次级回路的谐振点决定鉴频特性曲线的鉴频结论：次级回路的谐振点决定鉴频特性曲线的鉴频 零点零点 若鉴频零点不在若鉴频零点不在 处，调节处，调节 或或 c2L1C鉴频特性曲线对称性的调整鉴频特性曲线对称性的调整结论：若鉴频特性曲线上下不对称，说明初级回路没有调谐在结论：若鉴频特性曲线上下不对称，说明初级回路没有调谐在 处，应调节处，应调节 或或 c1L2C高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页 四、比例鉴频器四、比例鉴频器2

18、、比例鉴频器的原理电路、比例鉴频器的原理电路在 两端并接一个大电容 ，其电容量约为 。由于 和 组成电路时间常数很大。对于15Hz以上的寄生调幅变化，电容器 上的电压 不变。a b 0C10 F0C()RR0CdcUa bU 34a bccUUU 两个二极管中一个与相位鉴频器接法相反。使 为两检波电压之和，即。3C4C鉴频器输出电压取自电容 、 的接点 d 和电阻的接点 e 之间。 调频-调幅调频波形变换电路与相位鉴频器相同。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页3、比例鉴频器基本原理、比例鉴频器基本原理abU1U122211UjXRCLMjUab 与 的关系与相位鉴频器相同1DU2DU3c

19、U4cU11/2DabUUU22112ababDUUUUU31cdDUK U42cdDUK U34ccdcUUU 、 与检波电压 ， 的关系0443111222cdcccUUUUU211()2dDDKUU鉴频器输出电压 取决于两检波器输入电压之差，为相位鉴频器的一半。检波输出电压 而 不变 比例鉴频器牺牲输出电压幅度来换取抑制 寄生调幅的能力高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页4、抑制寄生调幅的原理、抑制寄生调幅的原理44043422111(1)(1)222cccdcdcdcdcccUUUUUUUUUU31421212112211dcdcCDCDUUUUUU比例鉴频器的输出电压的另一种表示

20、形式1DU2DU21DDUU0U当输入信号的频率变化时， 与 的变化是一个增大，另一个减小， 变化，则 随频率变化而变，起到鉴频作用。1DU2DU当输入信号振幅变化时， 与 随振幅增大同时增大，随振幅减小同时减小。其比值不变。也就是说，振幅变化对鉴频输出没有影响。因此具有抑制寄生调幅的能力。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页五、相移乘法鉴频器五、相移乘法鉴频器1、相移乘法鉴频器的组成、相移乘法鉴频器的组成由移相器将调频波变成调相调频波，然后经乘法器与原调频波进行相位比较，从低通滤波器取出原调制信号。高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页1C2LC R2ULjCCjRCjULjCjRCjLjCjRUU111111111211121212右图是电容 和单调谐回路 组成的分压传输移相网络。其输出电压 为2、移相网络及其特性、移相网络及其特性输出电压与输入电压的关系高频电子线路高频电子线路退出下页上页首页12( )