通信电子线路 课件 第8章 角度调制与解调

第8章角度调制与解调8.1概述任何高频振荡信号都可以表示为随时间变化的振幅Vm(t)、频率ωc(t)和相位φ(t)的函数。调制就是用调制信号vΩ(t)分别去控制高频振荡信号的振幅、频率和相位。若使载波信号的频率按调制信号规律而变化，则称为频率调制（frequencymodulation,FM）或调频。若使载波信号的相位按调制信号规律而变化，则称为相位调制（phasemodulation,PM）或调相。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师28.1概述调频与调相是紧密联系的。当高频振荡信号的频率改变时，相位也在发生变化；反之，当相位发生变化时，频率也在改变。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师3在这两种调制信号中，载波信号的幅度保持不变，而频率变化和相位变化都表现为载波信号的瞬时相角受到调变。把调频和调相统称为角度调制或调角。将包含在已调信号中的原调制信号检出，称为解调。调频信号的解调称为频率检波，简称鉴频。调相信号的解调称为相位检波，简称鉴相。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师48.1概述8.2调角的基本原理2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师58.2.1调频信号的数学表达式

与波形1.一般数学表达式对于调频信号，载波向量长度为恒值Vm，而转动角速度为在载波角频率ωc上叠加按调制信号规律线性变化的瞬时角频率Δω(t)=kfvΩ(t)Δω(t)的最大值称为最大频偏，用Δωm表示调频信号的瞬时相角为调频信号的一般数学表达式为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师62.单音调制时的数学表达式在单音调制时，vΩ(t)=VΩmcosΩt，瞬时角频率可以写成瞬时相角最大频偏Δωm=kfVΩm在单音调制时，调频信号的数学表达式为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师78.2.1调频信号的数学表达式

与波形3.波形调制信号vΩ(t)：余弦波形Δω(t)波形与vΩ(t)波形一致，且其振幅为ΔωmΔφ(t)为正弦波形（设φ0=0），且其振幅为调制指数mf在调制电压的正半周，载波振荡频率随调制信号变化而高于载频在调制电压的负半周，载波振荡频率随调制信号变化而低于载频。调频波形为等幅疏密波。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师88.2.1调频信号的数学表达式

与波形调相信号的一般数学表达式为8.2.2调相信号的数学表达式

与波形1.一般数学表达式对于调相信号，载波向量长度为恒值Vm，而向量的瞬时相角为在参考值ωct上叠加按调制信号规律线性变化的附加相角Δφ(t)=kpvΩ(t)Δφ(t)=kpvΩ(t)是由调制信号所引起的相角偏移，简称相偏或相移。它的瞬时角频率是φ(t)对时间的导数值，即2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师92.单音调制时的数学表达式在单音调制时，vΩ(t)=VΩmcosΩt，瞬时相角可以写成Δφ(t)的最大值kpVΩm称为调相指数，用符号mp表示在单音调制时，调相信号的数学表达式为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师108.2.2调相信号的数学表达式

与波形3.波形调制信号vΩ(t)：余弦波形Δφ(t)波形与vΩ(t)波形一致，且其振幅为mpΔω(t)为负正弦波形，且其振幅为最大角频偏Δωm调相波也为等幅疏密波，疏密程度的变化与调制信号有关，调制信号也承载于高频载波的疏密中。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师118.2.2调相信号的数学表达式

与波形调频信号和调相信号的数学表达式的差别仅在于附加相位的不同。调频信号的附加相位按正弦规律变化，而调相信号的附加相位按余弦规律变化，两者的附加相位只是相差π/2而已。若仅已知一个调角波的数学表达式或波形而不知调制信号，是无法判断该调角波是调频波还是调相波的。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师128.2.2调相信号的数学表达式

与波形一个调频信号可看成Δφ(t)按调制信号的时间积分值规律变化的调相信号。一个调相信号可看成Δω(t)按调制信号的时间导数值规律变化的调频信号。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师138.2.2调相信号的数学表达式

与波形调相8.2.3单音调频信号和单音调相信号

的特性参数比较1.瞬时角频率和瞬时相位调频2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师14调相2.最大角频偏和调制指数调频调频指数的值可大于1。调相指数的值可大于1。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师158.2.3单音调频信号和单音调相信号

的特性参数比较2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师168.2.3单音调频信号和单音调相信号

的特性参数比较2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师178.2.3单音调频信号和单音调相信号

的特性参数比较图8.2.3

VΩm一定时，Δωm和mf（或mp）随Ω变化的曲线

已知调制信号vΩ(t)=2cos(2π×1.5×103t)+3cos(2π×103t)（V），载波信号vc(t)=10cos(2π×106t)（V），调频比例常数kf=3kHz/V，试写出调频信号表达式。

[例8.2.1]

解：2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师188.2.3单音调频信号和单音调相信号

的特性参数比较

或

当vΩ(t)=3cos(2π×104t)，v(t)中的附加相移为Δφ(t)=6cos(2π×104t)=2vΩ(t)，与vΩ(t)成正比，故v(t)为调相波。

有一个调角波，其数学表达式为v(t)=10cos(2π×106t+6cos2π×104t)（V），当调制信号vΩ(t)=3cos(2π×104t)（V），该调角信号是调频信号还是调相信号？若调制信号vΩ(t)=3sin(2π×104t)（V），该调角信号是调频信号还是调相信号？[例8.2.2]

解：当vΩ(t)=3sin(2π×104t)，v(t)中的附加相移为Δφ(t)与vΩ(t)的积分成比例，故v(t)为调频波。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师198.2.3单音调频信号和单音调相信号

的特性参数比较8.2.4调角信号的频谱1.调角信号的频谱分析方法与频谱特点由于cos(mfsinΩt)和sin(mfsinΩt)都是Ω的周期性函数，它们的傅里叶级数展开式可分别写为调频与调相信号的频谱结构是类似的。以调频信号为例说明假设φ0=0，将调频信号表示为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师201.调角信号的频谱分析方法与频谱特点2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师218.2.4调角信号的频谱1.调角信号的频谱分析方法与频谱特点载频第一对边频第二对边频第三对边频第四对边频由中心载波分量和无数对边频分量所组成，相邻边频之间的频率间隔为Ω，第n对边频的两根谱线分别与载频相差nΩ距离。调频信号频谱不像调幅信号只产生两个边频或一个边频，不是调制信号频谱的简单线性搬移。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师228.2.4调角信号的频谱1.调角信号的频谱分析方法与频谱特点载频第一对边频第二对边频第三对边频第四对边频n为奇数的上、下边频分量的振幅相等，极性相反，而n为偶数的上、下边频分量的振幅相等，极性相同。载波分量和各边频分量的振幅均随mf而变化，mf越大，有效边频分量越多。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师238.2.4调角信号的频谱1.调角信号的频谱分析方法与频谱特点载频第一对边频第二对边频第三对边频第四对边频当mf=2.40，5.52，8.65，…时，载波分量振幅等于零；而当mf为某些其他特定值时，又可使某些边频分量振幅等于零。

2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师248.2.4调角信号的频谱2.调角信号的平均功率根据帕塞瓦尔定理，调频信号的平均功率等于各频谱分量平均功率之和。当调频波作用在电阻R时，可得调频波的功率为当Vm一定时，调频波的平均功率也就一定，且等于未调制时的载波功率，其值与mf无关。改变mf仅引起载波分量和各边频分量之间功率的重新分配，但不会引起总功率的改变。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师258.2.4调角信号的频谱3.调角信号的频谱宽度1）单音调制调角信号的频谱包含无数多对边频分量，它的频谱宽度理论上为无限大。当调角信号的调制指数m（mf或mp）一定时，随着n的增加，Jn(m)的数值虽有起伏，但它的趋势是减少的。当n>m时，Jn(m)的数值已很小，且其值随着n的增加迅速下降。如果忽略振幅小于εVm（ε为某一规定的小值）的边频分量，那么调角信号实际占据的有效频谱宽度是有限的。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师268.2.4调角信号的频谱3.调角信号的频谱宽度1）单音调制调角信号实际占据的有效频谱宽度可以表示为L为有效的上边频（或下边频）分量的数目，F为调制信号频率。当n>m+1时，Jn(m)恒小于0.1。工程上将调角信号的有效频谱宽度计算为卡森公式，并称BWCR为卡森带宽或有效带宽。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师278.2.4调角信号的频谱3.调角信号的频谱宽度1）单音调制由Δfm=mF当m<<1时（工程上规定m<0.25rad），有当m>>1时窄带调角信号宽带调角信号2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师288.2.4调角信号的频谱3.调角信号的频谱宽度2）复杂音调制

如果调制信号为由Ω1，Ω2，Ω3等频率分量组成的复杂音信号，调角时不仅会出现ωc

Ω1，ωc

Ω2，ωc

Ω3，…的频率分量，而且会出现ωc

rΩ1

sΩ2

qΩ3

…的交叉调制分量。增加了许多新的频率组合，并不是每个调制频率单独调制时所得频谱的简单相加。角度调制又称为非线性调制，其频谱变换过程也称为非线性频谱搬移过程。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师298.2.4调角信号的频谱3.调角信号的频谱宽度2）复杂音调制复杂音调制时，需将BWCR=2(m+1)F=2(Δfm+F)的F用复杂音调制信号中的最高频率Fmax取代，并且m用最高频率Fmax所对应的调制指数取代。[例8.2.3]在调频广播系统中，(Δfm)max=75kHz，Fmax=15kHz，求频谱宽度和调制指数。解：2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师308.2.4调角信号的频谱4.对调角信号频谱宽度的讨论1）调制指数对频谱宽度的影响调频信号：若调制信号的频率F保持不变，则当mf增大（即最大频偏Δωm增大）时，边频数目（mf+1向上取整）增多，频谱宽度加宽。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师318.2.4调角信号的频谱4.对调角信号频谱宽度的讨论1）调制指数对频谱宽度的影响调相信号：若调制信号的频率F保持不变而mp增大时，调相信号的频谱与调频情况相同，也随mp的增大边频数目增多，频谱宽度BWCR加宽。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师328.2.4调角信号的频谱4.对调角信号频谱宽度的讨论2）调制信号频率对频谱宽度的影响当调制信号振幅VΩm不变而频率F变大时调频信号：由于mf与F成反比，mf减小，相应的边频分量数目减小；边频分量的间距F加大。这两种相反的作用使频谱宽度变化很小，故调频称为恒带调制。调相信号：mp不变，边频数量不变，但边频分量的间距增大，频谱宽度BWCR与F成正比地增大，因此调相信号频谱宽度的增加幅度很大，占用的频带宽。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师338.2.4调角信号的频谱4.对调角信号频谱宽度的讨论2）调制信号频率对频谱宽度的影响例如，设调制信号的频率F=1kHz，mf=mp=4，则最大频偏Δfm均为8kHz。调频信号和调相信号的频谱宽度相等，均为20kHz。当F变为2kHz且Δfm保持不变时，调频信号的调制指数变小，mf=2，频谱宽度变为24kHz。而调相信号的调制指数不变，频谱宽度变为40kHz，显著增大。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师348.2.4调角信号的频谱4.对调角信号频谱宽度的讨论2）调制信号频率对频谱宽度的影响2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师358.2.4调角信号的频谱4.对调角信号频谱宽度的讨论2）调制信号频率对频谱宽度的影响实际调制信号一般包含很多频率成分，如语音信号从几十赫到几千赫。调相波所占的带宽在调制信号频率的高端和低端相差很大，而频谱宽度是按照最大调制信号频率而定的。对于调制信号频率较低的情况，信道带宽的利用就很不经济。在模拟通信系统中调相方式用得很少。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师368.2.4调角信号的频谱4.对调角信号频谱宽度的讨论3）调制信号振幅对频谱宽度的影响当调制信号频率F不变而振幅VΩm增大调频信号：由于mf与VΩm成正比，故mf增大，导致边频分量增加，相应的最大频率偏移Δωm增大，频谱宽度BWCR增大。调相信号：由于mp与VΩm成正比，相应的最大频偏Δωm增大，频谱宽度BWCR增大。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师378.2.4调角信号的频谱5.调频和调幅方式比较1）抗干扰性能调频信号的抗干扰能力比调幅系统强，但当收到的信号干扰强度比小于某一临界值时，调频甚至比调幅还要差些。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师388.2.4调角信号的频谱5.调频和调幅方式比较2）占用的频带宽度调频信号所占据的频谱宽度大于调幅信号，调幅方法对于信道带宽利用是很经济的。但是，发射机能传送的音频带宽越宽，声音越逼真，从这个角度看，调频信号比调幅信号好。3）发射机所需的功率和耗电量调频波的功率不因调频指数的变化而变化，而调幅波的功率随着调幅指数变大而变大，当ma=1时，调幅波的平均功率达到载波功率的1.5倍，故调频发射机的功率和耗电量要比相同载波功率的调幅发射机小。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师398.2.4调角信号的频谱5.调频和调幅方式比较4）强信号阻塞现象由于通信距离远近不同，因此接收机接收到的信号强度悬殊。在强信号情况下，接收机的高频放大器常工作于限幅状态，使调幅波严重失真，甚至失去调幅的特点，造成接收机在强信号情况下反而接收不好甚至完全不能接收的情况，这种情况称为强信号阻塞现象。如果采用调频系统，则由于调频接收不受限幅的影响，强信号阻塞情况可以在一定程度上得到改善。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师408.2.4调角信号的频谱8.3调频信号产生方法与

主要性能指标2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师411.直接调频直接调频法：用调制信号直接去控制振荡器的振荡频率，使其不失真地反映调制信号的变化规律。被控的振荡器可以是产生正弦波的LC振荡器和晶体振荡器，也可以是产生非正弦波（例如调频方波、调频三角波等）的张弛振荡器，可通过滤波等方法将调频非正弦波变换为调频正弦波。优点：在满足线性调频的要求下能获得相对较大的频偏，缺点：会导致调频波中心频率的偏移，载波频率稳定性差。8.3.1直接调频与间接调频2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师422.间接调频根据调频与调相的内在联系，将调制信号进行积分，再用积分值进行调相，便可得到所需的调频信号。间接调频通常将调制与振荡两个回路分开，采用频稳度高的振荡器作为载波振荡器，然后在后级进行调相获得调频信号。优点：载频稳定度高缺点：频偏较小。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师438.3.1直接调频与间接调频1.调制特性调制特性是指瞬时频率偏移Δf=f-fc随调制电压vΩ(t)变化的特性。8.3.2调频电路的主要性能指标要求它在调制电压范围内是线性的。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师442.调频灵敏度调制特性曲线在原点处的斜率SF越大，调制信号对瞬时频率的控制能力就越强。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师458.3.2调频电路的主要性能指标3.最大频偏当vΩ(t)=VΩmcosΩt时，如图（b）所示，相应画出的Δf(t)波形如图（c）所示。Δfm为调频信号的最大频偏。当VΩm一定时，在调制信号频率范围内，Δfm应保持不变。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师468.3.2调频电路的主要性能指标4.中心频率偏离量若调制特性为非线性，则由余弦调制电压产生的Δf(t)为非余弦波形，它的傅里叶级数展开式可写为各次谐波的和Δf0为Δf(t)的平均分量，表示调频信号的中心频率由fc偏离到fc+Δf0，称为中心频率偏离量。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师478.3.2调频电路的主要性能指标5.非线性失真系数非线性失真系数用以评价调制特性的非线性，定义为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师488.3.2调频电路的主要性能指标6.载波频率稳定度调频信号的瞬时频率随调制信号而改变，但这种变化是以稳定的载波频率（中心频率）为基准的。调频电路必须实现足够高的中心频率准确度和稳定度。它是保证接收机正常接收所必须满足的一项重要性能指标。否则，调频信号的有效频谱分量就会落到接收机通频带以外，造成信号失真，并干扰临近电台信号。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师498.3.2调频电路的主要性能指标根据正弦波振荡器的工作原理，反馈式振荡器的振荡频率根据振荡环路的相位平衡条件确定，即φT(ωosc)=2nπ。φT(ω)与电路的主网络以及反馈网络均有关，控制主网络的相频特性或者控制反馈网络的相频特性都可以达到控制频率的目的。在振荡环路中插入相移网络，并使其相移量受调制信号控制，也能达到调频的目的。在LC正弦波振荡器中，φT(ω)主要取决于LC谐振回路，工程上可认为它的振荡频率近似等于回路的固有谐振频率，因此设法控制L或C即可。8.4直接调频电路2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师508.4.1变容二极管直接调频电路谐振回路由电感L、电容C1、C2和变容二极管Cj构成。变容二极管的控制电路由反向偏压支路和调制信号支路构成。直流电压VCC经R1、R2分压后通过高频扼流圈Lp加到变容二极管的阴极。调制信号vΩ通过高频扼流圈Lp加至变容二极管上，Cp为高频滤波电容。为防止直流电压VQ以及调制信号vΩ被振荡回路电感L短路，在变容二极管和L之间接入隔直电容C2，并要求C2对vΩ近似开路。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师51变容二极管全部接入振荡回路。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师528.4.1变容二极管直接调频电路当C1=0，C2>>Cj时，谐振回路可以等效为图（b）所示电路。变容二极管串接C2后与电容C1并联接入振荡回路，此时Cj为回路电容的一部分。变容二极管部分接入振荡回路的方式。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师538.4.1变容二极管直接调频电路当C1≠0，C2与Cj数量级相同时，谐振回路可以等效为图（c）所示电路。1.变容二极管的调频原理变容二极管作为振荡回路的总电容，振荡角频率近似等于回路的谐振角频率2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师548.4.1变容二极管直接调频电路1.变容二极管的调频原理若在变容二极管上加一个固定的反向直流偏压VQ和调制信号电压vΩ(t)=VΩmcosΩt，加在变容二极管上的总电压vR=VQ+vΩ(t)，且VΩm<VQ。vΩ(t)=0时的结电容调制指数m2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师558.4.1变容二极管直接调频电路8.4.1变容二极管直接调频电路1.变容二极管的调频原理γ值不同，所对应的电路就具有不同的调频特性。调频振荡器的载波中心频率令x=mcosΩt，画出不同γ值时Δf/fc随x的变化曲线，归一化调频特性曲线。γ=2时为理想直线。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师568.4.1变容二极管直接调频电路1.变容二极管的调频原理1）γ=2时的线性调频为了提高调频灵敏度，在不影响线性调制的情况下，应尽量减小直流偏压VQ。振荡频率：最大频偏：调频灵敏度：2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师578.4.1变容二极管直接调频电路1.变容二极管的调频原理2）γ≠2时的非线性调频利用展开将当且忽略三次方及以上高次项时第一项为中心角频率及其偏离量2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师588.4.1变容二极管直接调频电路1.变容二极管的调频原理第二项为单音调制时调频波的频偏，最大角频偏为2）γ≠2时的非线性调频第三项是二次谐波产生的频偏，其中最大角频偏为二次谐波失真系数中心角频率的相对偏离值为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师598.4.1变容二极管直接调频电路1.变容二极管的调频原理当变容指数γ一定，增大m可以增大相对频偏Δωc/ωc，但同时也增大了非线性失真系数和中心角频率相对偏离值。调制电压幅度越小，m越小，由调频特性非线性引起的Δωc和Δω2m比Δωm减小得更明显。当m足够小时，可忽略Δωc和Δω2m的失真项，从而获得近似线性的调频信号。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师608.4.1变容二极管直接调频电路2.变容二极管部分接入振荡回路谐振回路的总电容:振荡频率:2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师618.4.1变容二极管直接调频电路2.变容二极管部分接入振荡回路当vΩ(t)=0时，m=0，有载波中心频率与C1、C2和CjQ有关。部分接入时，由温度及电源电压等外界因素对CjQ的影响所造成的载波中心频率变化减小，即提高了载波中心频率的稳定性。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师628.4.1变容二极管直接调频电路2.变容二极管部分接入振荡回路当vΩ(t)=0时，m=0，有部分接入时，载波中心频率的稳定性高。C2取值较大，约几十皮法至几百皮法，C2的接入使C∑减小，振荡频率升高。C1取值较小，约为几皮法至几十皮法。C1的接入使C∑增大，振荡频率降低。振荡频率增高或降低的程度取决于它们与Cj值的相对大小。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师638.4.1变容二极管直接调频电路2.变容二极管部分接入振荡回路C2的接入主要改善低频区的调制特性曲线C1的接入主要改善高频区的调制特性曲线2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师648.4.1变容二极管直接调频电路2.变容二极管部分接入振荡回路当C1、C2确定后，可求出变容二极管部分接入时直接调频电路提供的角频偏和最大角频偏分别为p>1，部分接入时最大角频偏Δωm和比例系数kf（=Δωm/VΩm）比全部接入时小。调制灵敏度和最大频偏都会减小。为了实现线性调频，必须选用γ>2的变容二极管。C1、C2的接入使调制特性的线性度得到改善，但同时使调制曲线的斜率变小，调制灵敏度降低。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师658.4.2晶体振荡器直接调频电路1.原理电路变容二极管直接调频电路的主要优点是可以获得较大的频率偏移，但其中心频稳度较差。为了稳定调频波的中心频率，可采用石英晶体振荡器直接调频电路。变容二极管与石英晶体相串联。变容二极管Cj受调制信号vΩ(t)的控制。振荡器的振荡频率也受调制信号的控制，从而得到调频波。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师668.4.2晶体振荡器直接调频电路2.扩展频率偏移的方法由变容二极管Cj变化引起调频波的频率偏移很小，不会超过石英晶体串、并联谐振频率差值的一半，一般只有几十到几百赫。引入电感扩展频率偏移

在晶体支路增加一个电感Lʹ与晶体串联或并联，分别相当于使fs左移或右移，从而可控频率范围fs~fp增大

扩展频率偏移的范围较小。采用倍频的方法扩展频率偏移

调频信号通过n次倍频器后，中心频率和最大频偏均增大n倍采用倍频和变频的方法扩展频率偏移2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师678.4.2晶体振荡器直接调频电路2.扩展频率偏移的方法对于一个瞬时角频率为ω1=ωc+ΔωmcosΩt的调频信号，当它通过n倍频器后，其输出信号的瞬时角频率为ω2=nωc+nΔωmcosΩt。倍频器可以在保持调频波的相对角频偏不变（nΔωm/nωc=Δωm/ωc）的条件下，成倍地扩展其最大角频偏。倍频次数n越高，获得的输出电压或功率越小。一般倍频次数不应超过3~4倍。如果需要更高次倍数，可以采用倍频器的级联方式。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师688.4.2晶体振荡器直接调频电路如果将瞬时角频率为ω2的调频信号与角频率为ωL的本振信号进行混频，那么混频后的瞬时角频率ω3=ωL

ω2=(ωL

nωc)

nΔωmcosΩt。使调频信号的载波频率增大或减小为ωL

nωc，但不会引起最大角频偏nΔωm的变化。合理运用倍频器和混频器，就可以在要求的载波频率上达到对频率偏移的要求。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师692.扩展频率偏移的方法8.4.2晶体振荡器直接调频电路

若调制信号频率为400Hz，振幅为2.4V，调频指数为60，试问相应的调频信号的最大频偏。当该调频信号经过2倍频的倍频器后，其调制指数为多少？当调制信号频率减小为250Hz，同时振幅上升为3.2V时，调频指数将变为多少？最大频偏为[例8.4.1]解：当调频信号经过2倍频的倍频器后，其最大频偏和中心频率均增大1倍，故调制指数不变，仍然为60。当Fʹ=250Hz，VΩm=3.2V时，由于2.4V产生24kHz的频偏，因此，3.2V将产生32kHz的频偏。此时，调频指数为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师708.4.2晶体振荡器直接调频电路

某调频发射机的组成方框图如图8.4.5所示，调频器输出的调频信号的中心频率fc＝8MHz，最大频偏Δfm＝40kHz，图中变频器输出取差频信号。若调制信号的最高调制频率Fmax＝15kHz，试问该设备输出信号的中心频率fo及最大频偏Δfmo；放大器1和放大器2输出的信号中心频率与频谱宽度各为多少？[例8.4.2]2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师718.4.2晶体振荡器直接调频电路fc＝8MHz，Δfm＝40kHz，差频，Fmax＝15kHz解：调频器的输出信号经3次倍频器后，中心频率变为3倍，调制信号频率变为3倍，最大频偏变为3倍，再与本地振荡器的频率做差频，则变频器的输出信号频率为fo=3×8-15=9MHz，最大频偏Δfmo=3×40=120kHz。放大器Ⅰ输出的中心频率为8MHz，频谱宽度为BW1＝2(Δfm+Fmax)=2×(40＋15)＝110kHz放大器Ⅱ输出的中心频率为9MHz，频谱宽度为BW2＝2(Δfʹm+Fʹmax)=2×(120+45)＝330kHz2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师728.4.3张弛振荡器直接调频电路张弛振荡器的振荡频率取决于电容的充放电速度。用调制信号去控制电容的充放电电流，就可控制张弛振荡器的振荡频率。按这种原理工作的直接调频电路有调频方波发生器、调频三角波发生器等。这些调频非正弦波必须进一步通过滤波器或波形变换器才能变成调频正弦波。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师738.4.3张弛振荡器直接调频电路1.射极耦合多谐振荡器T1和T2两管接成交叉耦合的正反馈放大器，它们的集电极负载分别为R和D1以及R和D2。T1和T2管采用发射极恒流偏置，并且在两发射极间接入定时电容C形成闭合回路。设T1、T2管的导通电压为VBE(on)，二极管D1、D2的导通电压分别为VD(on)1和VD(on)2。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师748.4.3张弛振荡器直接调频电路1.射极耦合多谐振荡器假定电路的起始状态为T1管导通、T2管截止，则可得VB1=VC2=VCC，VB2=VC1=VCC-VD(on)1。电源VCC通过D1、T1向电容C充电，充电的电流为I0。由于T1管导通时发射极电位保持在VE1=VCC-VBE(on)，因此，对C充电的结果只能使T2管的发射极电位下降，当其下降到VE2=VB2-VBE(on)=VCC-VD(on)1-VBE(on)时，T2管导通，其集电极电压由VCC下降到VCC-VD(on)2，致使T1管截止。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师758.4.3张弛振荡器直接调频电路1.射极耦合多谐振荡器电源VCC通过D2、T2对电容C反向充电，充电的电流也为I0，从而导致T1管的发射极电位下降，直到使T1管导通，T2管又截止，如此循环，T1和T2的状态不断地反转。在T1、T2的集电极上得到对称的输出方波电压，而C上产生对称的三角波电压。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师768.4.3张弛振荡器直接调频电路1.射极耦合多谐振荡器可见控制I0即可控制振荡器的振荡频率。如果恒流源的电流I0受调制信号vΩ(t)的控制，且I0与|vΩ(t)|呈线性关系，就可以得到不失真的调频方波或调频三角波。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师77输出对称方波电压的频率为8.4.3张弛振荡器直接调频电路2.调频方波转换为调频正弦波采用双向开关函数K2(ωt)，将ωt用ωct+mfsinΩt取代，该调频方波电压可以表示为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师788.4.3张弛振荡器直接调频电路2.调频方波转换为调频正弦波令调频方波的傅里叶级数展开式为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师798.4.3张弛振荡器直接调频电路2.调频方波转换为调频正弦波单音调制的调频方波可以分解为无数个调频正弦波之和，每个调频正弦波的载波角频率为ωc及其奇数倍，相应的调频指数为mf及其奇数倍。载波角频率越高的调频波，它的调频指数也越大，相应占有的频谱宽度也就越宽。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师808.4.3张弛振荡器直接调频电路2.调频方波转换为调频正弦波如果将调频方波通过中心为nωc的带通滤波器，从中取出n次谐波的调频正弦波，则为了保证取出的调频波不失真要求带通滤波器的带宽大于所取调频波占有的频谱宽度还要求相邻两调频波的有效频谱不重叠2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师818.4.3张弛振荡器直接调频电路3.调频三角波转换为调频正弦波调频三角波发生器的载波信号如图所示，相应的傅里叶级数展开式为单音调制时，令

，则调频三角波的傅里叶级数展开式为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师828.4.3张弛振荡器直接调频电路3.调频三角波转换为调频正弦波在满足相邻谐波频谱条件下，采用中心角频率为nωc、带宽大于相应有效频谱宽度的带通滤波器就可取出载波角频率为nωc、调频指数为nmf的调频正弦波。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师838.4.3张弛振荡器直接调频电路3.调频三角波转换为调频正弦波还可采用如图所示的非线性变换网络（如精密转折点电路）。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师848.4.3张弛振荡器直接调频电路3.调频三角波转换为调频正弦波当vi为三角波时，非线性变换网络的输出电压就变为所需的正弦波，即无须滤除不需要的谐波分量，因此频率可在更宽范围内调变，不受谐波频谱条件的限制。采用张弛振荡器调频可以产生频偏大、调制线性好的调频波。在电路实现上又便于集成化，是目前广泛采用的直接调频电路。它的缺点是载波频率不够高，限于几十兆赫以下。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师858.5间接调频电路—调相电路间接调频电路的组成方框图。由正弦波振荡器（一般采用高频稳度的晶体振荡器）产生角频率为ωc的载波电压Vmcosωct，通过调相器后引入一个附加相移φ(ωc)，vo(t)=Vm[cosωct+φ(ωc)]，使这个附加相移受到vΩ(t)的控制，控制特性为线性，则输出的调相信号就是调制信号为vΩ(t)的调频信号。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师868.5间接调频电路—调相电路当vΩ

(t)=VΩmcosΩt时mf=kpkIVΩm/Ω=Δωm/Ω，Δωm=kpkIVΩm。调相器的作用是产生受调制电压积分值线性控制的附加相移φ(ωc)，它是实现间接调频的关键。与直接调频电路相比，调相电路的实现方法要灵活得多。常用的调相方法有向量合成法、可变相移法和可变时延法。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师878.5.1向量合成法调相电路单音调制时，调相信号的表达式为当mp<π/12rad（15º）即窄带调相时，cos(mpcosΩt)≈1，sin(mpcosΩt)≈mpcosΩt，由此产生的误差小于3%（若误差可允许小于10%，则mp可限制在π/6rad即30º以下）。窄带调相信号可近似地由一个载波信号（Vmcosωct）和一个双边带信号（VmmpcosΩtsinωct）叠加而成。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师888.5.1向量合成法调相电路载波向量与双边带信号向量是相互正交的，其中双边带信号向量的长度按VmmpcosΩt的规律变化。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师898.5.2可变相移法调相电路实现调相的最直接方法是将振荡器产生的载波电压Vmcosωct通过一个可控相移网络。可控相移网络在ωc上产生的相移φ(ωc)受调制信号电压控制，且成线性关系，即φ(ωc)=kpvΩ(t)=mpcosΩt，则相移网络的输出电压为所需的调相波。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师908.5.2可变相移法调相电路可控相移网络有多种实现电路，应用较广的是变容二极管调相电路。受调制信号控制的变容管作为谐振回路的一个元件。L1、L3为高频扼流圈，分别防止高频输出进入直流电源和调制信号源中。L2、C4和Cj组成并联谐振回路，由R5、R6分压提供反向偏置。当加入调制信号时，Cj的等效电容发生变化，使谐振频率改变。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师918.5.2可变相移法调相电路LC并联谐振回路产生的附加相移为当|φ|<π/6时，arctanφ≈φ，化简为设输入调制信号为vΩ(t)=VΩmcosΩt，由部分接入时LC并联回路的瞬时角频偏

，得最大线性相移，且限制已调波的相移随调制信号线性变化。若将调制信号积分后再去控制移相网络，那么已调波的频率将随调制信号变化，实现了间接调频。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师928.5.2可变相移法调相电路由于LC并联谐振回路相移特性的线性范围很窄（以上分析中用了|φ|<π/6的条件），因此得到的调频波的最大相移也很小，不能直接获得较大的频偏。这是可变相移法调相的主要缺点。为了增大mp，必须采取扩大频偏措施，除了采用多级倍频和变频方法扩展频率偏移外，还可采用多级单回路构成的变容二极管调相电路。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师938.5.3可变时延法调相电路可变时延法调相电路是利用调制信号来控制时延的大小从而实现调相。假设vΩ(t)=VΩmcosΩt，那么τ=kvΩ(t)=kVΩmcosΩt，可控时延网络输出的电压为mp=ωckVΩm可变时延调相系统的最大优点是调制线性好，相位偏移大，它在调频广播发射机和电视伴音发射机中得到了广泛应用。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师948.6调频信号的解调电路调频波或调相波的解调是从已调波中检出反映在频率或相位变化上的调制信号。两者采用的方法不尽相同。重点讨论调频波的解调。在调频接收机中，当等幅调频信号通过鉴频器的前几级电路时，因电路频率特性不均匀而导致调频信号频谱结构发生变化，从而造成调频信号的振幅发生变化。如果存在着干扰，还会进一步加剧这种振幅的变化。寄生调幅反映在解调电压上，产生解调失真。一般在鉴频前加上一个限幅器以消除寄生调幅。限幅与鉴频一般是连用的，统称为限幅鉴频器。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师958.6.1鉴频电路的技术指标1.鉴频跨导将输入调频信号的瞬时频率f变换为相应解调输出电压vo的变换器。

vo随瞬时频偏Δf=f-fc的变化特性称为鉴频特性。理想：vo与Δf成线性关系，直线。实际：曲线形状与字母S相似。通常只有在Δf=0附近才有较好的线性。鉴频灵敏度，或鉴频跨导鉴频特性曲线越陡峭，鉴频跨导SD就越大，表明鉴频电路将输入信号频率的变化转换为电压的能力越强。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师968.6.1鉴频电路的技术指标2.线性范围线性范围指鉴频特性曲线近似为直线所对应的最大频率范围，又称为鉴频器的带宽，用2Δfmax表示。对于鉴频器而言，要求线性范围大于调频信号最大频偏的两倍，否则将产生严重的失真。3.非线性失真在频偏范围内，因鉴频特性曲线不是理想直线而引起的失真。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师978.6.2鉴频的实现方法就工作原理而言，鉴频有两类实现方法。一类是利用反馈环路（例如锁相环）实现鉴频，这类方法在第9章再作介绍。另一类是将输入调频信号进行特定的波形变换使变换后的波形包含反映瞬时频率变化的平均分量再通过低通滤波器就能输出所需的解调电压。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师988.6.2鉴频的实现方法1.利用波形变换实现鉴频（斜率鉴频器）将等幅调频波先通过一个线性波形变换网络，变换成振幅与调频波的瞬时频率成正比的调幅-调频（AM-FM）波，然后用包络检波器将调幅-调频波进行振幅检波，即可恢复出原调制信号。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师998.6.2鉴频的实现方法2.利用相移实现鉴频（相位鉴频器）调频波经过移相电路变成调相-调频（PM-FM）波，其相位的变化正好与调频波瞬时频率的变化成线性关系，然后将此调相-调频波与未经过相移的调频波（参考信号）进行相位比较，再经过低通滤波器，就可得到鉴频电路输出的解调信号。在集成电路中被广泛应用，性能良好，片外电路简单，通常只有一个可调电感，调整非常方便。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1008.6.2鉴频的实现方法3.利用脉冲计数实现鉴频将输入调频波通过具有合适特性的非线性变换网络变换成调频脉冲序列。当瞬时频率较高时，调频信号过零的数目就较多，形成的脉冲序列就较密；当瞬时频率较低时，调频信号过零的数目就较少，形成的脉冲序列就较疏。脉冲序列中含有反映瞬时频率变化的平均分量，通过低通滤波器就能输出反映平均分量变化的解调电压。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1018.6.2鉴频的实现方法3.利用脉冲计数实现鉴频2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师102vFM：输入调频波v1：调频方波v2：正脉冲触发尖脉冲序列v3：脉宽相同而周期变化的脉冲序列，疏密反映了调频波瞬时频率的变化。将脉冲序列通过低通滤波器滤波，取出其平均分量，就得到了调制信号vo(t)。8.6.2鉴频的实现方法3.利用脉冲计数实现鉴频2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师103线性鉴频范围大频带宽便于集成可在相当宽的中心频率范围（1Hz~10MHz）内工作。与变频器配合使用时中心频率可到100MHz在限幅器和微分电路间插入高速脉冲分频器，工作频率还可大大提高8.6.3斜率鉴频器1.单失谐回路斜率鉴频器由波形变换器和包络检波器两部分组成。LC并联谐振回路的固有谐振频率为ωp，调谐在高于或低于输入调频波的中心频率ωI上。对中心频率ωI来说，回路处于失谐状态。1）电路组成2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1048.6.3斜率鉴频器1.单失谐回路斜率鉴频器假设LC并联谐振回路的谐振频率ωp高于输入调频波中心频率ωI，当加在并联谐振回路的调频波角频率ω(t)随时间变化时，回路两端电压的振幅也将随之产生相应的变化。利用LC并联谐振回路幅频特性曲线的斜坡部分。2）工作原理2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1058.6.3斜率鉴频器1.单失谐回路斜率鉴频器将瞬时角频率的变化转换成电压的变化，从而实现将等幅的调频波变换成振幅与调频信号频偏成正比的调幅-调频波。用失谐回路实现调频波到调幅-调频波的变换，再将得到的调幅-调频波经包络检波器解调出调制信号。2）工作原理2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1068.6.3斜率鉴频器2.双失谐回路斜率鉴频器1）电路组成与工作原理2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1078.6.3斜率鉴频器2.双失谐回路斜率鉴频器2）鉴频特性曲线输出电压由vo1和-vo2相叠加而得。-vo2的幅频特性曲线：虚线所示。当调频波的频率为ωI时，vo1和-vo2大小相等，极性相反，此时vo=0。当调频波的频率大于ωI时，vo1和-vo2叠加的结果使vo为正值，且在ω1处vo达到最大。当调频波的频率小于ωI时，vo1和-vo2叠加的结果使vo为负值，且在ω2处vo达到最小。由此可得到如图所示的鉴频特性曲线（图中过原点的实线）。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1088.6.3斜率鉴频器3.集成电路中的斜率鉴频器LC1与C2组成波形变换网络，将vFM(t)变换成两个调幅-调频电压v1和v2。经过T1和T2组成的射极跟随器后，送至由T3、C3和T4、C4组成的两个晶体管包络检波器检出低频调制信号。再经过T5和T6组成的双端输入、单端输出的差动放大器放大，最后由集电极输出解调后的信号。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1098.6.3斜率鉴频器3.集成电路中的斜率鉴频器该电路有两个谐振频率LC1与C2串联回路谐振频率LC1并联回路谐振频率2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1108.6.3斜率鉴频器3.集成电路中的斜率鉴频器当调整L、C1和C2值使vFM(t)的瞬时频率接近ω1时，v1(t)的幅值V1m最大，而v2(t)的幅值V2m最小。当调整L、C1和C2值使vFM(t)的瞬时频率接近ω2时，v2(t)的幅值V2m最大，而v1(t)的幅值V1m最小。v1和v2随频率变化的曲线如图所示。因为差模放大器的输出电压与两个输入电压的差值成正比，所以将v1和v2两条曲线相减，得到鉴频特性曲线。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1118.6.3斜率鉴频器3.集成电路中的斜率鉴频器该电路可以通过改变L、C1和C2的值来调整鉴频器的带宽、中心频率及曲线的对称性等通常情况下固定C1和C2，调整L鉴频线性范围可达300kHz在集成电路中得到广泛的应用2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1128.6.4相位鉴频器相位鉴频器由两部分组成。将调频信号的瞬时频率变化变换为附加相移，这种电路称为频率-相位（简称频-相）转换网络。检出附加相移变化的相位检波器。频-相转换网络一般采用互感耦合回路或者单调谐回路，利用失谐时频率与相位的关系实现频率到相位的变换。相位检波器用来检出两信号之间的相位差，并输出与相位差大小相对应的电压。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1138.6.4相位鉴频器相位检波器（鉴相器）可分为模拟鉴相器和数字鉴相器。模拟鉴相器按工作原理可分为叠加型和乘积型两类。叠加型鉴相器：由分立元件构成。采用乘法器构成的乘积型鉴相器用于集成电路中。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1148.6.4相位鉴频器1.相位检波器（鉴相器）1）乘积型鉴相器理论上，鉴相器是频谱非线性变换电路，不能采用乘法器和相应滤波器所组成的电路模型来实现。在工程上作某些近似后，在第6章介绍的各种乘法器都可构成乘积型鉴相器。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1158.6.4相位鉴频器1.相位检波器（鉴相器）1）乘积型鉴相器以差分对管平衡调制器为例说明乘积型鉴相器的工作原理。设两个输入信号分别为差分对管输出差值电流为当V2m<26mV，V1m>260mV时，上式化简为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1168.6.4相位鉴频器1.相位检波器（鉴相器）1）乘积型鉴相器通过低通滤波器滤除2ω及其以上各次谐波项，取出有用的平均分量，其值与sinΔφ成正比。若设双差分对管的直流电阻为RC，低通滤波器的传输增益为1，则鉴相器的鉴相特性为Ad为鉴频灵敏度（即SD）2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1178.6.4相位鉴频器1.相位检波器（鉴相器）1）乘积型鉴相器乘积型鉴相器的鉴相特性为正弦函数，它是非线性的。只有当|Δφ|<π/12时，sinΔφ≈Δφ，vo才与Δφ成正比。这种鉴相器只能不失真地解调|Δφ|为小值的调相信号。在输入信号中引入90º固定相移，其目的是获得正弦的鉴相特性，以保证Δφ=0时vo=0，且上、下奇对称。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1188.6.4相位鉴频器1.相位检波器（鉴相器）1）乘积型鉴相器若V1m和V2m均大于260mV，则鉴相器输出近似等于两个双向开关函数相乘2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1198.6.4相位鉴频器1.相位检波器（鉴相器）当Δφ=0时，相乘后的波形为上、下等宽的双向脉冲，且频率加倍，如图（a）所示，因而相应的平均分量为零。当Δφ≠0时（设Δφ>0），相乘后的波形为上、下不等宽的双向脉冲，如图（b）所示。1）乘积型鉴相器2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1208.6.4相位鉴频器1.相位检波器（鉴相器）1）乘积型鉴相器在|Δφ|<π/2范围内，相应的平均分量为通过低通滤波器取出平均分量，得到鉴相器的输出电压为由上式可绘制鉴相特性曲线。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1218.6.4相位鉴频器在|Δφ|<π/2范围内为一条通过原点的直线，并在两侧周期性地重复。这种鉴相器比较两个开关波形的相位差而获得所需的鉴相电压又将它称为符合门鉴相器1.相位检波器（鉴相器）1）乘积型鉴相器2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1228.6.4相位鉴频器将两个输入信号叠加后加到包络检波器而构成的鉴相器称为叠加型鉴相器。为了扩展线性鉴相范围，一般都采用两个包络检波器组成的平衡电路。1.相位检波器（鉴相器）2）叠加型鉴相器加到上、下两个包络检波器的输入信号电压分别为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1238.6.4相位鉴频器1.相位检波器（鉴相器）2）叠加型鉴相器2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1248.6.4相位鉴频器1.相位检波器（鉴相器）2）叠加型鉴相器叠加型鉴相器能将两个输入信号相位差的变化转换为输出电压vo(t)的变化，因此实现了鉴相功能。可以证明，其鉴相特性也为正弦鉴相特性。只有当Δφ较小时，才具有线性鉴相特性。证明如下。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1258.6.4相位鉴频器1.相位检波器（鉴相器）2）叠加型鉴相器合成电压vI1(t)和vI2(t)中的振幅和相移分别为

2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1268.6.4相位鉴频器1.相位检波器（鉴相器）2）叠加型鉴相器以KsinΔφ为变量，将用幂级数展开，得到当KsinΔφ为小量时，KsinΔφ的三次方及其以上各次方项可忽略这表明叠加型鉴相器是正弦鉴相特性。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1278.6.4相位鉴频器2.叠加型相位鉴频器利用频-相转换网络将调频波变换为调频-调相波。再利用鉴相器把调频-调相波变换成调幅波。然后利用振幅检波器解调出原调制信号。1）电路形式2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1288.6.4相位鉴频器2.叠加型相位鉴频器1）电路形式2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1298.6.4相位鉴频器2.叠加型相位鉴频器加至检波器上的高频输入信号分别为如果上、下两个包络检波器对称，电压传输系数ηd相等，则有因此1）电路形式2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1308.6.4相位鉴频器2.叠加型相位鉴频器2）工作原理①频-相转换网络假设一、二次回路的电路参数相同，C1=C2=C，L1=L2=L，两回路电感的损耗相同，R1=R2=R，耦合系数k=M/L，中心频率均为f01=f02=f0。假设一、二次回路的品质因数较高，互感耦合较弱，忽略反射电阻2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1318.6.4相位鉴频器2.叠加型相位鉴频器2）工作原理①频-相转换网络2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1328.6.4相位鉴频器2.叠加型相位鉴频器2）工作原理①频-相转换网络串联电动势在二次回路产生的电流为该电流在二次回路的电容C2上产生的输出电压为因此可得耦合回路的传输特性为2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1338.6.4相位鉴频器2.叠加型相位鉴频器2）工作原理①频-相转换网络相应的幅频特性H(ω)和相频特性φ(ω)分别为当时2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1348.6.4相位鉴频器2.叠加型相位鉴频器2）工作原理①频-相转换网络当f=f0时，次级回路谐振并呈纯阻性与同相2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1358.6.4相位鉴频器2.叠加型相位鉴频器2）工作原理①频-相转换网络当f>f0时，由次级回路阻抗回路失谐并呈感性超前一个角度2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1368.6.4相位鉴频器2.叠加型相位鉴频器2）工作原理①频-相转换网络当f<f0时，由次级回路阻抗回路失谐并呈容性滞后一个角度频率减小时，

增大，减小。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师137频率增大时，

减小，增大。8.6.4相位鉴频器2.叠加型相位鉴频器2）工作原理②包络检波器频-相转换网络输出的调幅-调频波vao和vbo经上、下两个包络检波器，最后使总输出电压vo随f变化，以实现频率解调。包络检波后的vO1、vO2和vo的波形如图（c）所示。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1388.6.4相位鉴频器2.叠加型相位鉴频器2）工作原理③鉴频特性曲线由合成向量幅度可知当f=f0时，vo=0；当f>f0时，vo<0；当f<f0时，vo>0。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1398.6.4相位鉴频器3.集成乘积型相位鉴频器T3~T9组成双差分对乘法器D1~D5为T2和双差分对管提供所需的偏置。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1408.6.4相位鉴频器3.集成乘积型相位鉴频器1)频-相转换网络2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1418.6.4相位鉴频器3.集成乘积型相位鉴频器1)频-相转换网络当，由于，实现了不失真的频-相变换。2026/10/16上海师范大学信息与通信工程系主讲教师1428.6.4相位鉴频器3.集成乘积型相位鉴频器v1以单端方式加到T7的基极，作为乘法器的一个输入电压v2从T3、T6的基极双端输入，作为乘法器的另一个输入电压。