高频电子线路-调角信号的解调电路-课件

1、第七章调角信号的解调电路第七章 调角信号的解调电路 u主要内容主要内容概述概述鉴相器鉴相器 鉴频器鉴频器第一节第一节 概述概述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，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: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

2、制信号。概述 u.2 、 ccc 从调相波中取出原调制信号。从调相波中取出原调制信号。从调频波中取出原调制信号。从调频波中取出原调制信号。鉴频器鉴频器FM输出与输入信号的输出与输入信号的瞬时瞬时频率偏移频率偏移成正比。成正比。鉴相器鉴相器 uPM输出与输入信号的输出与输入信号的瞬时瞬时相位偏移相位偏移成正比。成正比。 从频谱上看：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）：调频波的解调（鉴频）：调相波的解调（鉴相）：调相波的解调（鉴相）：实现上述功能的电路实现上述功能的电路称为称为鉴频器。鉴频器。实现上述功能的电路实现上述功

3、能的电路称为称为鉴相器。鉴相器。调角信号的解调电路第一节 概述一，调角信号的解调电路的功能一，调角信号的解调电路的功能（一）调相波解调电路的功能（一）调相波解调电路的功能1.从调相波中取出原调制信号，也称为鉴相器。从调相波中取出原调制信号，也称为鉴相器。2.当输入调相波为当输入调相波为 时，输出电压时，输出电压coscos)(tmtUtupccmitUtumocos)(3. 当当mp =2时，其输入输出频谱变换关系如图时，其输入输出频谱变换关系如图8-1(a)所示：所示：（二）调频波解调电路的功能（二）调频波解调电路的功能1.从调频波中取出原调制信号，也称为鉴频器。从调频波中取出原调制信号，也

4、称为鉴频器。2.当输入调频波为当输入调频波为 时，输出电压时，输出电压sincos)(tmtUtufccmitUtumocos)(3. 当当mf =2时，其输入输出频谱变换关系如图时，其输入输出频谱变换关系如图8-1(b)所示：所示：二，主要技术指标二，主要技术指标（一）鉴相器的主要技术指标（一）鉴相器的主要技术指标1.鉴相特性曲线，即鉴相器的输出电压与输入信号鉴相特性曲线，即鉴相器的输出电压与输入信号的瞬时的瞬时相位相位偏移的关系，通常要求是线性关系。偏移的关系，通常要求是线性关系。成线性与可见而瞬时相位偏移则瞬时相位，设输入信号)()(,cos)(cos)(cos)(coscos)(ttu

5、tUtutmttmtttmtUtuomoppcpccmi所以鉴相特性曲线应如所以鉴相特性曲线应如右图所示：右图所示：一、鉴相器的主要质量指标一、鉴相器的主要质量指标 （1）鉴相特性曲线：）鉴相特性曲线：通常应大于调相波最大相移的二倍。通常应大于调相波最大相移的二倍。（2）鉴相跨导：）鉴相跨导：（3）鉴相线性范围：）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。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。通常要求是线性关系。鉴相特性在原点处的斜率。鉴相特性在原点处的斜率。（4）非线性失真，应尽可能小。）非线性失真，应尽可能小。0|oduSd 定义：定义：2

6、.鉴相跨导要大。鉴相鉴相跨导要大。鉴相跨导即鉴相特性曲线的跨导即鉴相特性曲线的斜率。斜率。3.鉴相线性范围应大于调鉴相线性范围应大于调相波最大相移的二倍。相波最大相移的二倍。4.非线性失真应尽可能小。非线性失真应尽可能小。(1)(1)鉴频特性曲线鉴频特性曲线 0fuo(t)()()(ttuktcfc 或：或： )()(2)(tfftukftfcfc 由调频信号的特征：由调频信号的特征：)(2)(tuktff 所以：所以： 表明：表明：要实现无失真鉴频，要求鉴频器的输出电压要实现无失真鉴频，要求鉴频器的输出电压 与频偏与频偏 成线性关系。成线性关系。 )(tuo)(tf 二、鉴频器的主要质量指标

7、二、鉴频器的主要质量指标 指鉴频器的输出电压指鉴频器的输出电压uo(t)与输入与输入FM信号瞬时频偏信号瞬时频偏(t)或或f(t)之间的关系曲线之间的关系曲线 .(S曲线）曲线）（二）鉴频器的主要技术指标（二）鉴频器的主要技术指标1.鉴频特性曲线，即鉴频器的输出电压与输入信号鉴频特性曲线，即鉴频器的输出电压与输入信号的瞬时的瞬时频率频率偏移的关系，通常要求是线性关系。偏移的关系，通常要求是线性关系。成线性与可见而瞬时频率偏移则瞬时频率则瞬时相位，设输入信号)()(cos)(cos)(cos)(sin)(sincos)(ttutUtutmttmttmtttmtUtuomoppcpcpccmi所以

8、鉴频特性曲线应如所以鉴频特性曲线应如右图所示：右图所示： 0fuo(t)Bm表明了鉴频特性曲线在原点（表明了鉴频特性曲线在原点（ ）处的斜率。处的斜率。0 f（3）鉴频线性范围：）鉴频线性范围：Bm 2fm （2）鉴频跨导）鉴频跨导(鉴频灵敏度鉴频灵敏度)0| foDfdduS定义：定义：（4）非线性失真：应尽可能小）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。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。鉴频特性曲线接近于直线的频率范围。2.鉴频跨导要大。鉴频鉴频跨导要大。鉴频跨导即鉴频特性曲线的跨导即鉴频特性曲线的斜率。斜率。3.鉴频线性范围应大于

9、调鉴频线性范围应大于调频波最大频移的二倍。频波最大频移的二倍。4.非线性失真应尽可能小。非线性失真应尽可能小。鉴相器可鉴相器可实现实现PM信号的解调信号的解调，但也广泛但也广泛用于解调用于解调FM信号，信号，以及以及锁锁相技术及频率合成技术相技术及频率合成技术中。中。 鉴相器是用来比较两个鉴相器是用来比较两个同频输入电压同频输入电压 和和 的相位，而输的相位，而输出电压出电压 是两个输入电压相位差的函数，是两个输入电压相位差的函数， )(1tu)(2tu)(0tu即即)()()(21ttftuo )(tuO当当线性鉴相的情况下，输出电压线性鉴相的情况下，输出电压 与两个输入电压的瞬时相位差成正

10、比。与两个输入电压的瞬时相位差成正比。 鉴相器鉴相器)()(11ttu )()(22ttu )(tuo)(: )(11tut )(: )(22tut 其中：其中：的瞬时相位。的瞬时相位。的瞬时相位。的瞬时相位。)()()(21ttktuo 即即第二节 鉴相器鉴相器鉴相器模拟鉴相器模拟鉴相器数字鉴相器数字鉴相器叠加型叠加型门电路鉴相器门电路鉴相器乘积型乘积型1 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 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。第二节第二节 鉴相器鉴相器 调相信号调相信号参考信号参考信号解调输出解调

11、输出乘法器低通滤波器一、鉴相器的分类一、鉴相器的分类二、乘积型鉴相电路二、乘积型鉴相电路1 1、电路组成框图、电路组成框图)(cos111ttUucm 设设22sinmcuUt 即即乘法器乘法器低通滤波器低通滤波器u2uo(t)u1(PM)(参考信号参考信号)一般来说，一般来说， 和和 为正交关系，为正交关系，1u2u一、乘积型鉴相器一、乘积型鉴相器)()(1tuktP 而而222sin( )mcuUtt 为了分析方便为了分析方便,假设假设2( ) 0t 2、工作原理、工作原理 分析分析 u1是需解调的信号是需解调的信号 :u1 是与是与u2 正交的参考信号正交的参考信号: )(cos111t

12、tUucm22sinmcuUt一般来说，一般来说，u1和和 u2 为正交关系，以取得正弦形鉴相特性。为正交关系，以取得正弦形鉴相特性。01222qqiI thu thuKTKT模拟乘法器的输出电流：模拟乘法器的输出电流： u1和和 u2 大小不同，要采取不同的近似方法，分为以下三种情况讨论：大小不同，要采取不同的近似方法，分为以下三种情况讨论： u1和和 u2 都是小信号都是小信号 u1是小信号，是小信号， u2 是大信号是大信号u1和和 u2都是大信号都是大信号 u1和和 u2均小于均小于26mV时，根据模拟乘法器的特性，其输出电流时，根据模拟乘法器的特性，其输出电流01222qqiIuuK

13、TKT12121cos( )sinMMmmccK u uK U Uttt1211211sin 2( )21sin( )2MmmMmmcK U UtK U Utt 经低通滤波器滤波，在负载经低通滤波器滤波，在负载 RL 可得输出电压为可得输出电压为01211sin( )2MmmLuK U URt1211sin( )2MmmLK U U Rt调相波的相移低频低频高频高频u u1和和 u2 都是小信号都是小信号 当当 时，时， ，即，即上式中上式中 表示表示 和和 的瞬时相位差。的瞬时相位差。通常用通常用 表示。表示。 随随 变化为正弦变化为正弦形。形。 鉴相特性曲线鉴相特性曲线 主要指标主要指标0

14、0eeduSd1)(te鉴相跨导鉴相跨导:rade6LmmMRUUKS2121VradS6esineemax6erad 1u2u)(teou当当鉴相跨导为鉴相跨导为的单位为的单位为 线性鉴相范围线性鉴相范围1211sin( )2oMmmLuK U U Rt当当 u2 的振幅大于的振幅大于100mV时，双曲线函数具有开关函数的形式时，双曲线函数具有开关函数的形式 u1为小信号为小信号 ，u2 为大信号时，乘法器的输出电流为为大信号时，乘法器的输出电流为u u1为小信号，为小信号， u2 为大信号为大信号01212222MqqqiIu thuK u thukTkTkT210122ttukTqthc

15、c2444sinsin3sin5235cccqthutttKT展开为傅氏级数展开为傅氏级数1144cos( )sinsin33MmccciK Utttt 11112sisin 2n2MMmmcK UtKttU 111122sin 2( )sin 4( )33MmcMmcK UttK Utt乘法器输出电流乘法器输出电流经低通滤波器滤波，在负载经低通滤波器滤波，在负载 RL 上得到输出电压上得到输出电压0112sin( )MmLuK U Rt 112sinMmLK U Rt12MmLSK UR 鉴相跨导鉴相跨导max6erad 线性鉴相范围线性鉴相范围鉴相特性是鉴相特性是正弦形正弦形主要技术指标主

16、要技术指标在在 u1和和u2的振幅均大于的振幅均大于100mV时，与时，与 u2 相似，相似，u1 也可也可表示为开关函数形式表示为开关函数形式 u1和和u2均为大信号时，乘法器的输出电流为均为大信号时，乘法器的输出电流为u u1 和和u2 均为大信号均为大信号01222qqiI thu thuKTKT 23212212111ttttuKTqthcc1111444cos( )cos3( )cos5( )235cccqthuttttttKT展开为傅氏级数展开为傅氏级数两个开关函数相乘后的电流波形两个开关函数相乘后的电流波形K2(t)00i0 Io Io 0(a)K2(t)00i00(b)K2(t

17、 )22K2(t )tttttt00112288sin( )sin 3( )(3 )LuI Rtt 10122118sin 2121nLnI Rntn 21022uKTqthuKTqthIi乘法器的输出电流为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经低通滤波器滤波，在负载上得到输出电压 010101201222888sin2sin 23 ( )sin 43 ( )38s 3incccIttIttIIttt012010101222888sin 2( )sin 4(8sin)sin 63 ( )333 ( )(3 )(3 )cccIttItttItIt经低通滤波器滤波，在负载经低通

18、滤波器滤波，在负载 可得输出电压为：可得输出电压为：LR鉴相跨导：鉴相跨导：00112288sin( )sin3 ( )(3 )LuI Rttmax2e02LSI R线性鉴相范围线性鉴相范围: 10122118sin 2121nLnI Rntn 可见乘积型鉴相器应尽量采用可见乘积型鉴相器应尽量采用大信号工作状态大信号工作状态,这样可获得较这样可获得较宽的线性鉴相范围。宽的线性鉴相范围。)(2223)(21001tRIutL时，当)(22)(21001tRIutL时，当在在 区间，区间，鉴相特性为三角波形鉴相特性为三角波形 122t 0012LuI Rt 02LSI R 鉴相跨导鉴相跨导max2

19、e 鉴相线性范围鉴相线性范围例：即：试分析 均为小信号时的鉴相特性解：解：21uu 和cos),(sin22111tUuttUucmcm乘积型鉴相器的两输入信号为正交关系乘积型鉴相器的两输入信号为正交关系)(2sin21)(sin21cos)(sin12112112121ttUUKtUUKtttUUKuuKicmmMmmMccmmMM 经低通滤波器滤波经低通滤波器滤波,在负载在负载RL上可得输出电压为：上可得输出电压为：)(sin21)(121tRUUKtuLmmMo其鉴相特性为周期性正弦波。其鉴相特性为周期性正弦波。, 0)(0)(1tuto时例：试分析 均为小信号时的鉴相特性解：解：21u

20、u 和cos),(cos22111tUuttUucmcm乘积型鉴相器的两输入信号为乘积型鉴相器的两输入信号为:)(2cos21)(cos21cos)(cos12112112121ttUUKtUUKtttUUKuuKicmmMmmMccmmMM 经低通滤波器滤波经低通滤波器滤波,在负载在负载RL上可得输出电压为：上可得输出电压为：)(cos21)(121tRUUKtuLmmMo其鉴相特性为周期性余弦波。其鉴相特性为周期性余弦波。, 0)(0)(1tuto时通常要求鉴相特性为正弦波，即通常要求鉴相特性为正弦波，即, 0)(0)(1tuto时三三. 门电路鉴相器门电路鉴相器特点特点l电路简单电路简单

21、l线性鉴相范围大线性鉴相范围大l易于集成化易于集成化分类分类l或门鉴相器或门鉴相器l异或门鉴相器异或门鉴相器（一）异或门鉴相器（一）异或门鉴相器 2、异或门的特点、异或门的特点:两个输入电平不两个输入电平不同时，输出为同时，输出为“1”，其余为，其余为“0”。 3、经低通滤波器滤波后，输出电压、经低通滤波器滤波后，输出电压 与与 的关系为三角形，可表示为的关系为三角形，可表示为edue00eedmeedmedUUu/dmSU 2/eeiT e两信号延时为两信号延时为 ，它反映了两信号的相位差，它反映了两信号的相位差，信号信号 和和 两方波信号，两方波信号，1u2u1、其鉴相跨导为其鉴相跨导为异

22、或门鉴相器及波形异或门鉴相器及波形00eedmeedmedUUu/dmSU 经低通滤波器滤波后，输出电经低通滤波器滤波后，输出电压压u ud d( (e e) )与与e e的关系为三角的关系为三角形，可表示为：形，可表示为：其鉴相跨导为：其鉴相跨导为：第三节第三节 鉴频器鉴频器一、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 包络检波器线路简单、性能好包络检波器线路简单、性能好 调频波调频波 调幅调频波调幅调频波 检波检波2、相移乘法鉴频型、相移乘法鉴频型 调频波调频波 调相调频波调相调频波 鉴相鉴相3、脉冲均值型（零交点鉴频或脉冲计数式鉴频）、脉冲均值型（零交

23、点鉴频或脉冲计数式鉴频） 把调频信号通过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过零比较器变换成重复频率与调频信号瞬时频率相等相等的单极性等幅脉冲序列，然后通过低通滤波器取出脉冲序列的平均值，的单极性等幅脉冲序列，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。这就恢复出与瞬时频率变化成正比的信号。斜率鉴频斜率鉴频 单失谐回路单失谐回路 双失谐回路双失谐回路相位鉴频相位鉴频比例鉴频比例鉴频二、鉴频器的主要特性二、鉴频器的主要特性 能全面描述鉴频器主要特性的是能全面描述鉴频器主要特性的是鉴频特性曲线鉴频特性曲线。输出电压。输出电压u uo o( (t

24、 t)输入输入信号瞬时频偏信号瞬时频偏( (t t) )或或f f( (t t) )的关系曲线的关系曲线 fofuo(t)Bmf(t)uo(t)()()(ttuktofo 或：或： )()(2)(tfftukftfofo )(2)(tuktff 所以：所以：表明：要实现无失真鉴频，要求鉴频器表明：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。的输出电压与频偏成线性关系。 （1 1）鉴频跨导：表明了鉴频特性曲线在原点处的斜率，）鉴频跨导：表明了鉴频特性曲线在原点处的斜率，反映了鉴频灵敏度。显然希望反映了鉴频灵敏度。显然希望S SD D值应尽可能的大。值应尽可能的大。 0| foDfdd

25、uS对鉴频特性曲线的主要要求：对鉴频特性曲线的主要要求：（2）鉴频器的峰值频带宽度鉴频器的峰值频带宽度B max ，要求要求B max 应大于输入应大于输入FMFM波最大频偏摆波最大频偏摆动范围动范围 。 mf 2Bm2fm三、斜率鉴频法三、斜率鉴频法0( )cos( )tFMcfutUtkfd 调制信号为调制信号为 u=f(t)调频波为调频波为对此式直接微分可得对此式直接微分可得 uFM包络检波uuoddt0( )( )sin( )tFMcfcfutuUk f ttkfddt 最简单的频最简单的频幅变换电路就是幅变换电路就是并联谐振回路并联谐振回路，其工作特点：，其工作特点：1 1、单失谐回

26、路鉴频器、单失谐回路鉴频器FMFM信号工作在并联谐振回路的信号工作在并联谐振回路的失谐区失谐区，即（即（ ），当），当FMFM波电流波电流流过回路时，由于流过回路时，由于瞬时频率随调制信号而变化，对于不同的瞬时频偏，瞬时频率随调制信号而变化，对于不同的瞬时频偏，失谐回路阻抗不同，失谐回路阻抗不同， 回路输出电压回路输出电压 振幅将随瞬时频偏振幅将随瞬时频偏 的变化而变化，即可完成的变化而变化，即可完成 变换变换。 1uopff AMFMFM )(tf f o)(tf 1umf fp利用失调回路中幅频特性曲线的倾斜部分来实现鉴频，解调后失真较大，是利用失调回路中幅频特性曲线的倾斜部分来实现鉴频，

27、解调后失真较大，是一种原始类型的鉴频器，现已很少采用，但它对理解振幅鉴频器对一种原始类型的鉴频器，现已很少采用，但它对理解振幅鉴频器对FMFM波的解波的解调有很直观的意义。调有很直观的意义。 1u fpius(fo)c 0102cc上下对称包络检波上下对称包络检波三个并联调谐回路三个并联调谐回路组成的调频组成的调频-调幅调幅调频变换电路调频变换电路+-1Uc 02 2、双失谐回路斜率鉴频器、双失谐回路斜率鉴频器（一）电路结构（一）电路结构uo= uo1 uo201 （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：谐振在回路：谐振在 ,带宽较宽带

28、宽较宽c0102c、与对称失谐L1C1回路：谐振在回路：谐振在0101cL2C2回路：谐振在回路：谐振在0202c鉴频器输出电压是上下两鉴频器输出电压是上下两个检波器输出电压之差。个检波器输出电压之差。c2、双失谐回路鉴频器、双失谐回路鉴频器1，两个回路的幅频特性如图，两个回路的幅频特性如图8-7左上角所示：左上角所示：2.当输入调频波为当输入调频波为则瞬时频率为则瞬时频率为 瞬时频移为瞬时频移为 如图如图8-7左下角所示：左下角所示：coscostmtUfccm)(t)(tuitmfcsintmtfsin)(3，由此可画出输出电压，由此可画出输出电压uo1和和uo2 ，见图，见图8-7右上右

29、上2个图。个图。4， uo = uo1 uo2得到得到uo(t)（二）鉴频原理（二）鉴频原理5，可见，可见uo与瞬时频移成线性，即与瞬时频移成线性，即实现鉴频。其鉴频特性实现鉴频。其鉴频特性uo(w)为线性，见图为线性，见图8-7)()(tktuotkmfsin6，当输入调频信号频率为，当输入调频信号频率为wc时时, uo1 = uo2 , uo = uo1 uo2 =0为鉴频零点。为鉴频零点。coscostmtUfccm )(t(1)(1)当输入调频波为当输入调频波为)(tuitmfcsintmtfsin)(（二）鉴频原理（二）鉴频原理则瞬时频率为则瞬时频率为 瞬时频移为瞬时频移为（2 2）

30、 u uo o = = u uo1o1 u uo2o2得到得到u uo o， 可见可见u uo o与瞬时频移成线性，实现鉴频。与瞬时频移成线性，实现鉴频。(5)(5)当输入调频信号的频率为当输入调频信号的频率为 时时，两个回路的电压振幅相等，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经两个检波器检波产生输出电压 和和 是相等的，故鉴频器输是相等的，故鉴频器输出电压出电压 。c001020uuu01u02u(3)(3)当输入调频信号的频率从当输入调频信号的频率从 向增大方向偏离时向增大方向偏离时， 回路电压大，而回路电压大，而 回路电压小，经检波后回路电压小，经检波后 ，则鉴频器输出

31、电压，则鉴频器输出电压 。c22L C11LC001020uuu0102uu11LC(4)(4)当输入调频信号的频率从当输入调频信号的频率从 向减小方向偏离时向减小方向偏离时， 回路电压小，回路电压小，而而 回路电压大，经检波后回路电压大，经检波后 ，则鉴频器输出电压，则鉴频器输出电压 。c22L C0102uu001020uuu鉴频特性曲线鉴频特性曲线当输入调频信号的频率从当输入调频信号的频率从c向增大方向偏离时，向增大方向偏离时，L2C2 回路电压大，而回路电压大，而L1C1回路电压小，经检波后回路电压小，经检波后 u01u02，则鉴频器输出电压，则鉴频器输出电压 u0=u01-u020

32、。当输入调频信号的频率从当输入调频信号的频率从c向减小方向偏离时，向减小方向偏离时， L2C2回路电压小，而回路电压小，而 L1C1回路电压大。经检波后回路电压大。经检波后u01u02 ，则鉴频器输出电压，则鉴频器输出电压 u0=u01-u020 。双失谐回路鉴频器的鉴频特性双失谐回路鉴频器的鉴频特性Bm0UofAf双失谐回路鉴频器的输出是取双失谐回路鉴频器的输出是取两个带通响应之差，即该鉴频器的传输特性两个带通响应之差，即该鉴频器的传输特性或鉴频特性或鉴频特性，如图中的实线所示。其中虚线为两回路的谐振曲线。从图看，如图中的实线所示。其中虚线为两回路的谐振曲线。从图看出，它可获得较好的线性响应

33、，失真较小，灵敏度也高于单回路鉴频器。出，它可获得较好的线性响应，失真较小，灵敏度也高于单回路鉴频器。例：将双失谐回路鉴频器的两个检波二极管将双失谐回路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？只接反都调换极性，电路还能否工作？只接反一个，电路还能否工作？有一个损坏，电一个，电路还能否工作？有一个损坏，电路还能否工作？路还能否工作？两个检波二极管两个检波二极管D1 D2都调换极性，电路还能都调换极性，电路还能正常工作，只是鉴频特性与原鉴频特性反向。正常工作，只是鉴频特性与原鉴频特性反向。只接反一个，电路不能实现鉴频，因为没有只接反一个，电路不能实现鉴频，因为没有鉴频零点。鉴频

34、零点。解：解：一个损坏，也不能实现鉴频，因为没有鉴频一个损坏，也不能实现鉴频，因为没有鉴频零点。零点。例：)(,2,/5)(102sin10cos3)(03tufkHzmVSVtttumDci求鉴频输出电压线性鉴频范围大于已知鉴频跨导鉴频器输入信号为分析：鉴频特性曲线为鉴频器的输出电压分析：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，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，所以而鉴频跨导为鉴频特性曲线的斜率，所以有：有：)()(0tfStuD)(102cos50)102cos1010()101105()()(333330mVtttfStuDtt

35、tftttttttucci3333333102cos10102)()(102cos10210)(102cos10210)(102sin10cos3)(解解：例：的表达式写出原调制信号的表达式写出输入信号鉴频跨导求输出信号为图，鉴频器的某鉴频器的鉴频特性如)()3()()2() 1 (:)(104cos1)(3tutuSVttuiDo)(kHzf100-100)(tuo1-1解：解：(1) 鉴频跨导：鉴频跨导：)/(01. 01001kHzVfUSmomD(2)求输入信号表达式：求输入信号表达式：3104cos100)()(DoStutf瞬时频率偏移：tccdttftfttfftf0)(22)(

36、)()(瞬时相位：瞬时频率：ttfttfcc3333104sin502104sin10221010022)(104sin502cos)(3VttfUtuccmi(3)调制信号：调制信号：)(104cos)(3VtUtum四、相位鉴频器四、相位鉴频器 分为互感耦合与电容耦合，工作原理相同，以互感耦合为例进行讨论分为互感耦合与电容耦合，工作原理相同，以互感耦合为例进行讨论1、原理电路、原理电路2U2.2U2.U1.UD1.UD2.2U2.2U2.U1.高频简化电路高频简化电路三、 相位鉴频器)(02012211cfffCLCL 回回路路组组成成的的互互感感耦耦合合双双调调谐谐、（1）移相网络：）移

37、相网络：（2）u1经耦合电容经耦合电容CC在扼流在扼流圈圈LC上产生的电压为上产生的电压为u1 242131,RCDRCD（3）包络检波器：）包络检波器：.1DU( (一一) ) 电路结构电路结构- -+ +-1U- -+ +2abU- -+ +2abU.2DU1U互感耦合互感耦合电容耦合电容耦合（二）工作原理22DdoUKu ),(2121的的振振幅幅为为DDDDUUUU11DdoUKu 上下检波器的输出电压为：上下检波器的输出电压为： 1ou ou 2ou.1DU.2DU若设检波器的传输系数为若设检波器的传输系数为 Kd1=Kd2=Kd)(2121DDdoooUUKuuu 2/12abDU

38、UU 2/11abDUUU 上下检波器的输入电压为：上下检波器的输入电压为： 它的两个调谐回路它的两个调谐回路 L1C1和和 L2C2 均调谐于输入调频波的中心频率均调谐于输入调频波的中心频率 ； 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，即鉴频器输出电压为两检波器输出电压之差，即 ； 它有两个耦合支路，一是它有两个耦合支路，一是 通过互感通过互感 M 耦合，在次级产生耦合，在次级产生 的的电压，另一是电压，另一是 通过电容通过电容 Cc 耦合，在高频扼流圈耦合，在高频扼流圈ZL上建立上建立 电

39、压电压，（因为，（因为 Cc 、C4 对高频相当于短路）；对高频相当于短路）；2、电路特点、电路特点 它是由它是由调频调频-调幅调频波形变换电路调幅调频波形变换电路和和振幅检波器振幅检波器两部分组成；两部分组成；c1UabU1U1U1121/2,/2DabDabUUUUUU012dDdDuK UK U它本身不具有限幅作用，通常在鉴频器之前要加限幅器它本身不具有限幅作用，通常在鉴频器之前要加限幅器 式中，式中， ，是次级回路总电抗。，是次级回路总电抗。 次级回路电压次级回路电压 通过互感通过互感 M在次级回路产生感生电动势在次级回路产生感生电动势流过电感流过电感 L1的电流的电流次级回路电压次级

40、回路电压 与初级回路电压与初级回路电压 的关系的关系 初级回路品质因数较高，可忽略初级回路品质因数较高，可忽略L1的损耗电阻；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。初、次级互感耦合较弱，可忽略次级损耗对初级的影响。定性分析的两点假设定性分析的两点假设abU1U111/IUjL1I111SMEjM IULabU122211UjXRCLMjUab2221/XLC3、相位鉴频器的、相位鉴频器的定性分析定性分析(二二)相位鉴频器的定性分析：相位鉴频器的定性分析：)268(111111LjULjrUI初级：1222122222222111)(11)1(UjXRCLMjICjUj

41、XRECLjREIULMIMjEabsss次级：tKttmtUUfcfccmcos)()sincos(1则瞬时频率设时，即当0)()() 1 (ttc1222122)(11UjXRCLMjICjUab由2, 0)(12相位差为与则UUXtabc021DdDdoUKUKu则可得相位图由2/2/1211abDabDUUUUUU.)(0有关与频移结论：检波输出tu.,)(0则可实现鉴频成线性关系与，推导：若在一定范围内tu时，即当0)()()2(ttc2,012相位差与时UUXab120odDdDuK UK U则时，即当0)()() 3(ttc2,012相位差与时UUXab120odDdDuK UK

42、 U则（三）鉴频特性曲线：（三）鉴频特性曲线：0)0)(0)0)(0)0)(ocococututut时时，时已知可画出鉴频特性曲线为：可画出鉴频特性曲线为：ouc04、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次级回路的谐振点决定鉴频特性曲线的鉴频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 c处，调节处，调节 C2或或L2鉴频特性曲线对称性的调整鉴频特性曲线对称性的调整若鉴频特性曲线上下不对称，说明初级回路没有若鉴频特性曲线上下不对称，说明初级回路没有调谐在调谐在 c处，调节处，调节 C1或或L1例：例：将图将图8-9中耦合回路的同

43、名端反过来，设初中耦合回路的同名端反过来，设初级和次级回路均调谐在级和次级回路均调谐在fc :21DDUU和(1) 画出矢量分析画出矢量分析图和鉴频特性曲图和鉴频特性曲线。线。(2)画出在输入为画出在输入为单音频调频波的单音频调频波的作用下，二极管作用下，二极管检波器检波器D1 D2的电的电压压 的波的波形；并画出形；并画出 和和(3)若次级回路未调谐在若次级回路未调谐在fc(设设f02 fc)时，鉴频时，鉴频特性曲线如何变化。特性曲线如何变化。及及uo的波形的波形uo1uo21DU2DU+Uo1uo2-+-分析：分析：122211222111UjXRCLMjUUjXRCLMjUabab同名端

44、反过来则：原来有2/2/1211abDabDUUUUUU对于电路仍然有：对于电路仍然有：2121DdDdoooUKUKuuu- -+ +2abU- -+ +2abU- -+ +1U1DU2DU+Uo1uo2-+-解解： （1）可画出相位图如下：由2/, 2/)1(11121112222112221abDabDabUUUUUUUCLjRCLMjUjXRCLMjUct)(ct)(ct)(位置互换与位置互换。与相比：与书上图212/2/118DDababUUUU及相位图可知：由21DdDdoUKUKu0)0)(0)0)(0)0)(ocococututut时时，时可画出鉴频特性曲线为：可画出鉴频特性曲

45、线为：ouc0ouc原来的鉴频特性曲线：原来的鉴频特性曲线：ct)(ct)(ct)(（2） 是调幅调频波，由相位图可知：是调幅调频波，由相位图可知：21DDUU和f fc时时,其幅值比其幅值比f = fc时要大，时要大，1DU2DU则相反则相反:频率最大则幅值最小频率最大则幅值最小,反之最大反之最大.可画出可画出 的波形的波形:21DDUU和1DU2DUtt最密最密最小最小最稀最稀最大最大最密最密最大最大最稀最稀最小最小1ou2ououuo1 uo2 uo的波形的波形:uo =uo1-uo2 uo1uo2分别是分别是 的包络线的包络线21DDUU和ttt（3）次级回路未调谐在次级回路未调谐在f

46、c （设设f02 fc ）:, 0,2121DDoDDUUuUU才有当次级回路谐振频率满足当次级回路谐振频率满足f02 fc时时,只有在谐只有在谐振点振点(即即f = f02时时)才有才有 所以鉴频特性曲线如下图所以鉴频特性曲线如下图:foucf02f例：例：以上图为例以上图为例,如果发现下列情况时如果发现下列情况时,鉴频特性鉴频特性曲线将如何变化曲线将如何变化.(1) 次级回路未次级回路未调谐在中心频调谐在中心频率率fc上上(2)初级回路未初级回路未调谐在中心频调谐在中心频率率fc上上(1) 次级回路未调谐在中心频率次级回路未调谐在中心频率fc上上,鉴频特性鉴频特性曲线的鉴频零点将发生偏离曲

47、线的鉴频零点将发生偏离.若调谐高于若调谐高于fc,则则零点高于零点高于fc,见下图见下图(a)所示所示;若调谐低于若调谐低于fc,则零则零点低于点低于fc ,见下图见下图(b)所示所示.解解:foucf02ffoucf02f(a)(b)(2) 初级回路未调谐在中心频率初级回路未调谐在中心频率fc上上,则鉴频特则鉴频特性上下不对称性上下不对称.若初级回路调谐高于若初级回路调谐高于fc,则高于则高于fc的特性正常的特性正常,低于低于fc的特性幅度变小的特性幅度变小;若初级回若初级回路调谐低于路调谐低于fc,则低于则低于fc的特性正常的特性正常,高于高于fc的特的特性幅度变小性幅度变小;f01 fc

48、的鉴频特性曲线：的鉴频特性曲线：foucf01ff01 fc的鉴频特性曲线：的鉴频特性曲线：foucf01ff01 fc的鉴频特性曲线：的鉴频特性曲线：f02 fc的鉴频特性曲线：的鉴频特性曲线：foucf01f1、比例鉴频器的原理电路、比例鉴频器的原理电路 五、比例鉴频五、比例鉴频器器相位鉴频器不具有自限幅作用，为抑制寄生干扰调幅的影响，一般需要相位鉴频器不具有自限幅作用，为抑制寄生干扰调幅的影响，一般需要在接受机中放末级电路中加限幅器，而限幅器要求输入在接受机中放末级电路中加限幅器，而限幅器要求输入FM信号的电压信号的电压幅值较大，约为幅值较大，约为13VPP，这就增加了调频接收机中所需的

49、中放和限幅，这就增加了调频接收机中所需的中放和限幅放大器的级数。而比例鉴频器具有自限幅的作用，且只要求前级中放提放大器的级数。而比例鉴频器具有自限幅的作用，且只要求前级中放提供零点几伏的供零点几伏的FM信号电压就能正常工作，不需要另加限幅放大器，这信号电压就能正常工作，不需要另加限幅放大器，这使调频接收机的电路简化，体积可能缩小，降低成本。使调频接收机的电路简化，体积可能缩小，降低成本。鉴频器输出电压取自电容鉴频器输出电压取自电容 C3 、C4 的接点的接点 d 和电阻的接点和电阻的接点 e 之间。之间。两个二极管中一个与相位鉴频器接法相反。使两个二极管中一个与相位鉴频器接法相反。使Uab为两

50、检波电压之和，为两检波电压之和，即即Uab =Uc3+Uc4。在在 ab两端并接一个大电容两端并接一个大电容C0，其电容量约为，其电容量约为 10uF。由于。由于C0和和 (R+R)组成电路时间常数很大。对于组成电路时间常数很大。对于15Hz以上的寄生调幅变化，电以上的寄生调幅变化，电容器容器C0上的电压上的电压Udc不变。不变。 调频调频-调幅调频波形变换电路与相位鉴频器相同。调幅调频波形变换电路与相位鉴频器相同。 、 与检波电压与检波电压 Uc3 ，Uc4的关系的关系 与与 的关系与相位鉴频器相同的关系与相位鉴频器相同2、比例鉴频器基本原理、比例鉴频器基本原理abU1U122211UjXR

51、CLMjUab1DU2DU11/2DabUUU22112ababDUUUUU31cdDUK U42cdDUK U34ccdcUUU04434432111111()()22222cdccccccdDDUUUUUUUUKUU鉴频器输出电压鉴频器输出电压检波输出电压检波输出电压u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取决于两检波器输入电压之差，为相位鉴频器的一半。取决于两检波器输入电压之差，为相位鉴频器的一半。而而 不变不变 3、抑制寄生调幅的原理、抑制寄生调幅的原理44043422111(1)(1)222cccdcdcdcdcccUUU

52、UUUUUUU31421212112211dcdcCDCDUUUUUU比例鉴频器的输出电压的另一种表示形式比例鉴频器的输出电压的另一种表示形式当输入信号的频率变化时，当输入信号的频率变化时， |UD1| 与与 |UD2|的变化是一个增大，另一的变化是一个增大，另一个减小，个减小，|UD1| / |UD2|变化，则变化，则U0随频率变化而变，起到鉴频作用。随频率变化而变，起到鉴频作用。当输入信号振幅变化时，当输入信号振幅变化时，|UD1| 与与 |UD2| 随振幅增大同时增大，随振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。影响。因此具有抑制寄生调幅的能力。六、相移乘法鉴频器六、相移乘法鉴频器由移相器将调频波变成调相调频波，然后经乘法器与原调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。频波进行相位比较，从低通滤波器取出原调制信号。1、相移乘法鉴频器的组成、相移乘法鉴频器的组成移相网络及其特性移相