《高頻電子線(xiàn)路》陽(yáng)昌漢版 第7章_角度調(diào)制與解調(diào)

1、1 概述概述 角度調(diào)制原理及特性角度調(diào)制原理及特性 調(diào)頻電路調(diào)頻電路 調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)調(diào)頻信號(hào)的解調(diào) 2 7.1 7.1 概概 述述 ut 高頻振蕩的振幅不變，而瞬時(shí)相角隨高頻振蕩的振幅不變，而瞬時(shí)相角隨調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 按一定關(guān)系變化。按一定關(guān)系變化。 （簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)角）（簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)角） 一、角度調(diào)制的定義與分類(lèi)一、角度調(diào)制的定義與分類(lèi) 定義：定義： 相位調(diào)制（簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)相）：相位調(diào)制（簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)相）： ut 高頻振蕩的振幅不變，而其高頻振蕩的振幅不變，而其 瞬時(shí)角頻率瞬時(shí)角頻率隨調(diào)制信號(hào)隨調(diào)制信號(hào) 線(xiàn)性關(guān)系變化。線(xiàn)性關(guān)系變化。 FM 頻率調(diào)制（簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)頻）：頻率調(diào)制（簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)頻）： ut 高頻振蕩的振幅不變，而其

2、高頻振蕩的振幅不變，而其 瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位隨調(diào)制信號(hào)隨調(diào)制信號(hào) 線(xiàn)性關(guān)系變化。線(xiàn)性關(guān)系變化。 PM 二、角度調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)與用途二、角度調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)與用途 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 抗干擾能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、載波功率利用率高載波功率利用率高 用途：用途： FM： 調(diào)頻廣播、廣播電視、通信及遙控遙測(cè)等調(diào)頻廣播、廣播電視、通信及遙控遙測(cè)等 PM： 數(shù)字通信等數(shù)字通信等 分分 類(lèi)：類(lèi)： 3 7.2 角度調(diào)制原理及特性角度調(diào)制原理及特性 dt t dt 0 0 t tt dt 回顧：相位與角頻率的關(guān)系相位與角頻率的關(guān)系 4 7.2.1 調(diào)角信號(hào)的時(shí)域特性調(diào)角信號(hào)的時(shí)域特性 一、調(diào)頻信號(hào)一、調(diào)頻信號(hào) 載波信號(hào)：載波信號(hào)

3、： tUtu ccmc cos 調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)： tu 瞬時(shí)角頻率：瞬時(shí)角頻率： (t) = ？ ？ 瞬時(shí)相位：瞬時(shí)相位： ?t 則則FM信號(hào)為信號(hào)為 )(cost cmFM tUu 5 u (t) = U m cos t (t) = c+ kf U m cos t = c+ fm cos t t Uk tt sin mf c tmt sin fc 調(diào)頻指數(shù)調(diào)頻指數(shù) （最大相移）（最大相移） 最大角頻移最大角頻移 單頻調(diào)制時(shí)單頻調(diào)制時(shí) 則則 mffm Uk Uk m mf f FMcmcf cossinutUtmt fm mf fm fm f F 6 u (t) = U m cos t (

4、t) = c+ fm cos t )(ttm sin f tmtUtusincos)( fccmFM 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)角頻率瞬時(shí)角頻率調(diào)頻波調(diào)頻波相移相移 最高最高 最密最密 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 調(diào)制信號(hào)電平最高處調(diào)制信號(hào)電平最高處對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)正頻移最大，對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)正頻移最大，波形最波形最密集密集； 調(diào)制信號(hào)電平最低處調(diào)制信號(hào)電平最低處對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)負(fù)頻移最大，對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)負(fù)頻移最大，波形最稀疏波形最稀疏。 最低最低 最稀最稀 波形（等幅疏密波）：波形（等幅疏密波）： 7 二、調(diào)相信號(hào)二、調(diào)相信號(hào) 載波信號(hào)：載波信號(hào)： tUtu ccmc cos 調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)： tu 故調(diào)相信號(hào)為故調(diào)相信號(hào)為 r

5、ad / V 瞬時(shí)相位：瞬時(shí)相位： coscost pccmcmPM tuktUtUu cp =+tt k ut 瞬時(shí)角頻率：瞬時(shí)角頻率： = dt t dt 8 設(shè)設(shè) u (t) = U m cos t ，單頻調(diào)制時(shí)，單頻調(diào)制時(shí)，則則 tUktt m cos pc tmtsin pc tmtUucoscost pccmPM 調(diào)相指數(shù)調(diào)相指數(shù) （最大相移）（最大相移） mp pm mpp Ukm mp pm pm k U cp costmt cpm sint 最大角頻移最大角頻移 在振幅調(diào)制中，調(diào)幅指數(shù)在振幅調(diào)制中，調(diào)幅指數(shù)ma1，否則會(huì)產(chǎn)生過(guò)調(diào)幅失真。，否則會(huì)產(chǎn)生過(guò)調(diào)幅失真。 而在角度調(diào)制中

6、，無(wú)論是調(diào)頻還是調(diào)相，調(diào)制指數(shù)均可大于而在角度調(diào)制中，無(wú)論是調(diào)頻還是調(diào)相，調(diào)制指數(shù)均可大于1。 需要說(shuō)明：需要說(shuō)明： 9 u (t) = U m cos t tmtcos)( p ttsin)( pmc tmtUucoscost pccmPM 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)瞬時(shí)角頻率瞬時(shí)角頻率調(diào)相波調(diào)相波相移相移 波形（等幅疏密波）：波形（等幅疏密波）： 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 調(diào)制信號(hào)電平變化率（斜率）最大處調(diào)制信號(hào)電平變化率（斜率）最大處對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)正頻移最對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)正頻移最 大，大，波形最波形最密集密集；調(diào)制信號(hào)電平變化率最小處調(diào)制信號(hào)電平變化率最小處對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)負(fù)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)負(fù) 頻移最大，頻移最大，波形最稀疏波形最

7、稀疏。 最大最大 最密最密 最小最小 最稀最稀 10 三、調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)的比較三、調(diào)頻信號(hào)與調(diào)相信號(hào)的比較 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)u (t) = U m cos t 載波信號(hào)載波信號(hào) uc(t) = Ucm cos c t 調(diào)調(diào) 頻頻 調(diào)相調(diào)相 瞬時(shí)角頻率瞬時(shí)角頻率 (t) = c+ kf u (t) = c+ fm cos tt tu k d )(d pc = c pm sin t 瞬時(shí)相位瞬時(shí)相位 t ttukt 0 fc d)( tmt sin fc = ct + kp u (t) = ct + mpcos t 最大角頻移最大角頻移 = kf U m= mf =kpU m = mp 最大相

8、移最大相移 mp = kpU m mffm f Uk m d )(cos)( 0 fccmFM ttuktUtu t sincos fccm tmtU )(cos pccmPM tuktUtu coscos pccm tmtU ( ) t fm pm 表達(dá)式表達(dá)式 11 例例1已知已知 u (t) = 5 cos (2 103 t)V ， 調(diào)角信號(hào)表達(dá)式為 調(diào)角信號(hào)表達(dá)式為 uo(t) =10 cos (2 106 t ) +10cos (2 103 t)V 試判斷該調(diào)角信號(hào)是調(diào)頻信號(hào)還是調(diào)相信號(hào)，并求調(diào)制試判斷該調(diào)角信號(hào)是調(diào)頻信號(hào)還是調(diào)相信號(hào)，并求調(diào)制 指數(shù)、最大頻移、載波頻率和載波振幅。指

9、數(shù)、最大頻移、載波頻率和載波振幅。 解解 ttt c =2 106 t + 10cos (2 103 t) 調(diào)相指數(shù)調(diào)相指數(shù) mp = 10 rad 載波頻率載波頻率 fc = 106 (Hz) fpm = mpF 最大頻移最大頻移 載波振幅載波振幅 Ucm = 10V = 10 103 = 10 kHz 相移相移 正比于調(diào)制信號(hào)，故為正比于調(diào)制信號(hào)，故為調(diào)相信號(hào)。調(diào)相信號(hào)。 t 12 例例2 一組頻率為一組頻率為300 3000Hz的余弦調(diào)制信號(hào)，振幅相同，的余弦調(diào)制信號(hào)，振幅相同， 調(diào)頻時(shí)調(diào)頻時(shí)最大頻移最大頻移為為 75 kHz，調(diào)相時(shí)，調(diào)相時(shí)最大相移最大相移為為 2 rad， 試求調(diào)制信

10、號(hào)頻率范圍內(nèi)：試求調(diào)制信號(hào)頻率范圍內(nèi)：(1) 調(diào)頻時(shí)調(diào)頻時(shí)mf 的變化范圍的變化范圍; (2) 調(diào)相時(shí)調(diào)相時(shí) fpm的范圍的范圍; 解解 (1) 調(diào)頻時(shí)，調(diào)頻時(shí)， ffm與調(diào)制信號(hào)頻率無(wú)關(guān)，與調(diào)制信號(hào)頻率無(wú)關(guān)，恒為恒為75 kHz 。 Ffm fmf 而 minfmfmax Ffm)rad(2503001075 3 maxfmminf Ffm )rad(2530001075 3 故故 minppmmin FmfHz 6003002 maxppmmax Fmf Hz 600030002 (2) 調(diào)相時(shí)，調(diào)相時(shí)， mP 與調(diào)制信號(hào)頻率無(wú)關(guān)，與調(diào)制信號(hào)頻率無(wú)關(guān)，恒為恒為2 rad 。 Ffm pmp

11、 而 故故 13 7.2.2 調(diào)角信號(hào)的頻譜與帶寬調(diào)角信號(hào)的頻譜與帶寬 一、調(diào)角信號(hào)的頻譜一、調(diào)角信號(hào)的頻譜 tmtUtusincos fccmFM tmttmtU sinsinsin sincoscos fcfccm FM信號(hào)和信號(hào)和PM信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下面僅討論調(diào)頻波信號(hào)的頻譜結(jié)構(gòu)相同，下面僅討論調(diào)頻波 的頻譜。的頻譜。 設(shè)調(diào)制信號(hào)設(shè)調(diào)制信號(hào) ， tUtu cos m tUtu ccmc cos載波信號(hào)載波信號(hào) ，則，則 根據(jù)根據(jù)貝塞爾函數(shù)理論有：貝塞爾函數(shù)理論有： tnmJmJtm n n 2cos2 sincos 1 f2f0f tnmJtm n n 12sin2 sinsin 0

12、 f12f Jn(mf) 稱(chēng)為以稱(chēng)為以mf為參數(shù)的為參數(shù)的n階第一類(lèi)階第一類(lèi)貝塞爾函數(shù)貝塞爾函數(shù) 14 ttmtmUtu cf1cf0cmFM sin sinJ2cosJ ttmttm cf3cf2 sin 3sin)(J2cos 2cos)(J2 .sin 5sin)(J2cos 4cos)(J2 cf5cf4 ttmttm tmU cf0cm cosJ ttmU 2cos2cos)(J ccf2cm ttmU 3cos3cosJ ccf3cm ttmU 4cos4cosJ ccf4cm 可得可得 ttmU ccf1cm coscosJ 載頻載頻 第一對(duì)邊頻第一對(duì)邊頻 第二對(duì)邊頻第二對(duì)邊頻

13、第三對(duì)邊頻第三對(duì)邊頻 第四對(duì)邊頻第四對(duì)邊頻 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 m Jn(m) Jn(m) 隨隨m、n 變化的規(guī)律變化的規(guī)律 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 n=0 n=1 n=2 n=3 n增大時(shí)，總趨勢(shì)使邊頻分量振幅減小。增大時(shí)，總趨勢(shì)使邊頻分量振幅減小。 m越大，具有較大振幅的邊頻分量就越多；且有些邊頻越大，具有較大振幅的邊頻分量就越多；且有些邊頻 分量振幅超過(guò)載頻分量振幅。當(dāng)分量振幅超過(guò)載頻分量振幅。當(dāng)m為某些值時(shí)，載頻分量可為某些值時(shí)，載頻分量可 能為零，能為零，m為其它某些值時(shí)，某些邊頻分量振幅為其它某些值時(shí)

14、，某些邊頻分量振幅可能可能為零。為零。 16 （3）載頻分量和各邊頻分量的振幅均隨載頻分量和各邊頻分量的振幅均隨Jn (m) 而變化而變化 。 調(diào)角信號(hào)頻譜特點(diǎn)：調(diào)角信號(hào)頻譜特點(diǎn)： （1）調(diào)角信號(hào)的頻譜是由載頻調(diào)角信號(hào)的頻譜是由載頻 和無(wú)數(shù)對(duì)上、下邊和無(wú)數(shù)對(duì)上、下邊頻頻 分量分量 組成，它組成，它不是調(diào)制信號(hào)頻譜的線(xiàn)性搬移不是調(diào)制信號(hào)頻譜的線(xiàn)性搬移。 c c n （2）奇數(shù)項(xiàng)的上、下邊頻分量的振幅相等，極性相反；奇數(shù)項(xiàng)的上、下邊頻分量的振幅相等，極性相反； 偶數(shù)項(xiàng)的上、下兩邊頻分量的振幅相等，極性都相同。偶數(shù)項(xiàng)的上、下兩邊頻分量的振幅相等，極性都相同。 c- FM / PM的頻譜的頻譜 c+

15、c c+2 c+3 c+4c-2 c-3 c-4 c 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)u 載波載波uc 17 二、調(diào)角信號(hào)的帶寬二、調(diào)角信號(hào)的帶寬 實(shí)際上可以把調(diào)角信號(hào)認(rèn)為是有限帶寬的信號(hào)，這取決實(shí)際上可以把調(diào)角信號(hào)認(rèn)為是有限帶寬的信號(hào)，這取決 于實(shí)際應(yīng)用中允許解調(diào)后信號(hào)的失真程度。于實(shí)際應(yīng)用中允許解調(diào)后信號(hào)的失真程度。 v 理論上：理論上：頻帶無(wú)限寬頻帶無(wú)限寬 凡是振幅小于未調(diào)載波振幅的凡是振幅小于未調(diào)載波振幅的10%的邊頻的邊頻 分量可以忽略不計(jì)。即分量可以忽略不計(jì)。即 |()| 0.10 n Jm 常用的工程準(zhǔn)則：常用的工程準(zhǔn)則： BW = 2 (m + 1) F= 2F + 2 f m 由由 Bess

16、el function 可知：當(dāng)可知：當(dāng)nm+1時(shí)，時(shí)，Jn(m)的值恒小于的值恒小于 0.1，所以得調(diào)角信號(hào)的有效帶寬為（，所以得調(diào)角信號(hào)的有效帶寬為（參看表參看表7-2） mm f m F （） 18 當(dāng)當(dāng) m 1時(shí)，時(shí)，BW 2 m F = 2 fm ，稱(chēng)為，稱(chēng)為寬帶調(diào)角信號(hào)寬帶調(diào)角信號(hào)。 當(dāng)當(dāng) m 2fm （2）鑒頻跨導(dǎo)）鑒頻跨導(dǎo)(鑒頻靈敏度鑒頻靈敏度) 0 | f o D fd du S定義：定義： （4）非線(xiàn)性失真：應(yīng)盡可能?。┓蔷€(xiàn)性失真：應(yīng)盡可能小 SD值越大，鑒頻曲線(xiàn)越陡，鑒頻能力越強(qiáng)。值越大，鑒頻曲線(xiàn)越陡，鑒頻能力越強(qiáng)。 鑒頻特性曲線(xiàn)接近于直線(xiàn)的頻率范圍。鑒頻特性曲線(xiàn)接近于直

17、線(xiàn)的頻率范圍。 51 二、鑒相器的主要質(zhì)量指標(biāo)二、鑒相器的主要質(zhì)量指標(biāo) （1）鑒相特性曲線(xiàn)：）鑒相特性曲線(xiàn)： 通常應(yīng)大于調(diào)相波最大相移的二倍。通常應(yīng)大于調(diào)相波最大相移的二倍。 （2）鑒相跨導(dǎo)：）鑒相跨導(dǎo)： （3）鑒相線(xiàn)性范圍：）鑒相線(xiàn)性范圍： 鑒相器的輸出電壓與輸入信號(hào)的瞬時(shí)相位偏移的關(guān)系。鑒相器的輸出電壓與輸入信號(hào)的瞬時(shí)相位偏移的關(guān)系。 通常要求是線(xiàn)性關(guān)系。通常要求是線(xiàn)性關(guān)系。 鑒相特性在原點(diǎn)處的斜率。鑒相特性在原點(diǎn)處的斜率。 （4）非線(xiàn)性失真，應(yīng)盡可能小。）非線(xiàn)性失真，應(yīng)盡可能小。 0 | o du S d 定義：定義： 52 鑒相器可鑒相器可實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)PM信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào)，但也廣泛但也

18、廣泛用于解調(diào)用于解調(diào)FM信號(hào)，信號(hào)，以及以及鎖鎖 相技術(shù)及頻率合成技術(shù)相技術(shù)及頻率合成技術(shù)中。中。 鑒相器是用來(lái)比較兩個(gè)鑒相器是用來(lái)比較兩個(gè)同頻輸入電壓同頻輸入電壓 和和 的相位，而輸?shù)南辔?，而?出電壓出電壓 是兩個(gè)輸入電壓相位差的函數(shù)，是兩個(gè)輸入電壓相位差的函數(shù)， )( 1 tu)( 2 tu )( 0 tu 即即)()()( 21 ttftuo )(tuO 當(dāng)當(dāng)線(xiàn)性鑒相的情況下，輸出電壓線(xiàn)性鑒相的情況下，輸出電壓 與兩個(gè)輸入電壓的瞬時(shí)相位差成正比。與兩個(gè)輸入電壓的瞬時(shí)相位差成正比。 鑒相器鑒相器 )( )( 1 1 t tu )( )( 2 2 t tu )(tuo )(: )( 11

19、tut )(: )( 22 tut 其中：其中：的瞬時(shí)相位。的瞬時(shí)相位。 的瞬時(shí)相位。的瞬時(shí)相位。 )()()( 21 ttktuo 即即 7.5.2 鑒相器鑒相器 鑒相器鑒相器 模擬鑒相器模擬鑒相器 數(shù)字鑒相器數(shù)字鑒相器 疊加型疊加型 門(mén)電路鑒相器門(mén)電路鑒相器 乘積型乘積型 53 )(cos 111 ttUu cm 設(shè)設(shè) 22 sin mc uUt 即即 乘法器乘法器低通濾波器低通濾波器 u2 uo(t) u1 (PM) (參考信號(hào)參考信號(hào)) 一般來(lái)說(shuō)，一般來(lái)說(shuō)， 和和 為正交關(guān)系，為正交關(guān)系， 1 u 2 u 一、乘積型鑒相器一、乘積型鑒相器 )()( 1 tukt P 而而 222 si

20、n( ) mc uUtt 為了分析方便為了分析方便,假設(shè)假設(shè) 2( ) 0 t 54 （一）（一） 和和 均為小信號(hào)均為小信號(hào)1 u 2 u 根據(jù)模擬乘法器的特性，其輸出電流根據(jù)模擬乘法器的特性，其輸出電流 12121 cos( )sin MMmmcc iK u uK U Uttt 121121 11 sin( )sin 2( ) 22 MmmMmmc K U UtK U Utt （小于（小于26mV） uo(t) 乘法器乘法器 低 通 濾低 通 濾 波器波器 u2 u1 經(jīng)低通濾波器濾波，在負(fù)載經(jīng)低通濾波器濾波，在負(fù)載 可得輸出電壓為可得輸出電壓為 L R 0121 1 sin( ) 2 M

21、mmL uK U URt 121 1 sin( ) 2 MmmL K U URt 鑒相特性曲線(xiàn)鑒相特性曲線(xiàn) 鑒相跨導(dǎo)：鑒相跨導(dǎo)：0 0 e e du S d max 2 e 11 ( )sin( )tt radt 6 )( 1 當(dāng)當(dāng) LmmM RUUKS 21 2 1 max 6 e rad 線(xiàn)性鑒相范圍線(xiàn)性鑒相范圍: - )(tuo )( 1 t () e 6 6 55 uo(t) 乘法器乘法器 低 通 濾低 通 濾 波器波器 u2 u1 （二）（二） 為小信號(hào)，為小信號(hào)， 1 u 2 u 為大信號(hào)為大信號(hào) 12 2 M q iK u thu kT 21 01 2 2 t t u kT q

22、th c c 2 444 sinsin3sin5 235 ccc q thuttt K T 展開(kāi)為傅氏級(jí)數(shù)展開(kāi)為傅氏級(jí)數(shù) 11 44 cos( )sinsin3 3 Mmccc iK Utttt 1111 22 sinsin 2 MmMmc K UtK Utt 1111 22 sin 2( )sin 4( ) 33 MmcMmc K UttK Utt 根據(jù)模擬乘法器的特性，其輸出電流根據(jù)模擬乘法器的特性，其輸出電流 雙曲線(xiàn)函數(shù)具有雙曲線(xiàn)函數(shù)具有開(kāi)關(guān)函數(shù)開(kāi)關(guān)函數(shù)的形式的形式 2 (100) m UmV 2 u 是大信號(hào)是大信號(hào), 56 經(jīng)低通濾波器濾波，在負(fù)載經(jīng)低通濾波器濾波，在負(fù)載 可得輸出電

23、壓為可得輸出電壓為 L R 鑒相特性曲線(xiàn)鑒相特性曲線(xiàn) 鑒相跨導(dǎo)：鑒相跨導(dǎo)： max 6 e rad max 2 e 線(xiàn)性鑒相范圍線(xiàn)性鑒相范圍: 011 2 sin( ) MmL uK URt 11 2 sin MmL K URt 1 2 MmL SK UR 57 uo(t) 乘法器乘法器 低 通 濾低 通 濾 波器波器 u2 u1 （三）（三） 為大信號(hào)，為大信號(hào)， 1 u 2 u 為大信號(hào)為大信號(hào) 2 444 sinsin3sin5 235 ccc q thuttt K T 展開(kāi)為傅氏級(jí)數(shù)展開(kāi)為傅氏級(jí)數(shù) 乘法器輸出電流乘法器輸出電流 012 22 qq iI thu thu KTKT 111

24、 44 cos( )cos3( ) 23 cc q thutttt KT 1 4 cos5( ) 5 ct t 210 22 u KT q thu KT q thIi 011 4444 coscos3(sinsin3) 33 cccc Itttttt 0101 22 88 sin 23( )sin 43( ) 33 cc IttItt 0101 22 88 sin 2( )sin 4( ) 33 cc IttItt 0101 22 88 sinsin2 c ItItt 0101 22 88 sin3( )sin 63( ) (3 )(3 ) c ItItt 58 經(jīng)低通濾波器濾波，在負(fù)載經(jīng)低通

25、濾波器濾波，在負(fù)載 可得輸出電壓為可得輸出電壓為 L R 鑒相跨導(dǎo)：鑒相跨導(dǎo)： 0011 22 88 sin( )sin3( ) (3 ) L uI Rtt max 2 e 0 2 L SI R 線(xiàn)性鑒相范圍線(xiàn)性鑒相范圍: 1 012 2 1 18 sin 21 21 n L n I Rnt n 可見(jiàn)乘積型鑒相器應(yīng)盡量采用可見(jiàn)乘積型鑒相器應(yīng)盡量采用 大信號(hào)工作狀態(tài)大信號(hào)工作狀態(tài),這樣可獲得較這樣可獲得較 寬的線(xiàn)性鑒相范圍。寬的線(xiàn)性鑒相范圍。 )( 2 2 2 3 )( 2 1001 tRIut L 時(shí)，當(dāng) )( 2 2 )( 2 1001 tRIut L 時(shí)，當(dāng) 59 二、門(mén)電路鑒相器二、門(mén)電

26、路鑒相器 特點(diǎn)特點(diǎn): 電路簡(jiǎn)單、線(xiàn)性鑒相范圍大，易于集成化電路簡(jiǎn)單、線(xiàn)性鑒相范圍大，易于集成化 分類(lèi)：分類(lèi)： 或門(mén)鑒相器或門(mén)鑒相器 異或門(mén)鑒相器異或門(mén)鑒相器 60 （一）異或門(mén)鑒相器（一）異或門(mén)鑒相器 2、異或門(mén)的特點(diǎn)、異或門(mén)的特點(diǎn):兩個(gè)輸入電平不兩個(gè)輸入電平不 同時(shí)，輸出為同時(shí)，輸出為“1”，其余為，其余為“0”。 3、經(jīng)低通濾波器濾波后，輸出電壓、經(jīng)低通濾波器濾波后，輸出電壓 與與 的關(guān)系為三角形，可表示為的關(guān)系為三角形，可表示為 ed u e 0 0 e e dm e e dm ed U U u / dm SU 2/ eei T e 兩信號(hào)延時(shí)為兩信號(hào)延時(shí)為 ，它反映了兩信號(hào)的相位差，它

27、反映了兩信號(hào)的相位差， 信號(hào)信號(hào) 和和 兩方波信號(hào)，兩方波信號(hào)， 1 u 2 u 1、 其鑒相跨導(dǎo)為其鑒相跨導(dǎo)為 61 斜率鑒頻器斜率鑒頻器 一、鑒頻電路的分類(lèi)一、鑒頻電路的分類(lèi) 頻率頻率幅度線(xiàn)幅度線(xiàn) 性變換網(wǎng)絡(luò)性變換網(wǎng)絡(luò) 包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器 u t uFM t uFM-AM t 7.5.3 鑒頻電路鑒頻電路 調(diào)頻波調(diào)頻波FM AMFM u (1)調(diào)頻調(diào)幅調(diào)頻變換型調(diào)頻調(diào)幅調(diào)頻變換型 相位鑒頻器相位鑒頻器 比例鑒頻器比例鑒頻器 62 相移乘積型相移乘積型 在集成電路調(diào)頻機(jī)中較多采用的相移乘積鑒頻器在集成電路調(diào)頻機(jī)中較多采用的相移乘積鑒頻器。它是將輸入。它是將輸入FM 信號(hào)經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)后生成與信

28、號(hào)經(jīng)移相網(wǎng)絡(luò)后生成與FM信號(hào)電壓正交的參考信號(hào)電壓，它與信號(hào)電壓正交的參考信號(hào)電壓，它與 輸入的輸入的FM信號(hào)電壓同時(shí)加入相乘器，相乘器輸出再經(jīng)低通濾波器信號(hào)電壓同時(shí)加入相乘器，相乘器輸出再經(jīng)低通濾波器 濾波后，便可還原出原調(diào)制信號(hào)。濾波后，便可還原出原調(diào)制信號(hào)。 相乘器相乘器低通濾波器低通濾波器 uFM u 90o移相網(wǎng)絡(luò)移相網(wǎng)絡(luò) (2) 63 脈沖計(jì)數(shù)式脈沖計(jì)數(shù)式 非線(xiàn)性變換網(wǎng)絡(luò)非線(xiàn)性變換網(wǎng)絡(luò) 低通濾波器低通濾波器 uFM 調(diào)頻脈調(diào)頻脈 沖序列沖序列u (3) 調(diào)頻脈沖序列中的平均分量為調(diào)頻脈沖序列中的平均分量為 )( )( uoAVtffU tT U cm m 脈幅脈幅 脈寬脈寬 (4)

29、 (4) 鎖相環(huán)路鑒頻鎖相環(huán)路鑒頻 (零比較器）零比較器） 64 例例1 1： )(,2 ,/5 )(102sin10cos3)( 0 3 tuf kHzmVS Vtttu m D ci 求鑒頻輸出電壓線(xiàn)性鑒頻范圍大于 已知鑒頻跨導(dǎo) 鑒頻器輸入信號(hào)為 分析：鑒頻特性曲線(xiàn)為鑒頻器的輸出電壓與輸入信號(hào)的瞬時(shí)頻率分析：鑒頻特性曲線(xiàn)為鑒頻器的輸出電壓與輸入信號(hào)的瞬時(shí)頻率 偏移之間的關(guān)系，而鑒頻跨導(dǎo)為鑒頻特性曲線(xiàn)的斜率，所以有：偏移之間的關(guān)系，而鑒頻跨導(dǎo)為鑒頻特性曲線(xiàn)的斜率，所以有： )()( 0 tfStu D )(102cos50 )102cos1010() 101 105 ( )()( 3 33

30、3 3 0 mVt t tfStu D 102sin10cos3)( 3 tttu ci 解解： t dt td t 33 102cos10210 )( )( t t tf 33 102cos1010 2 )( )( 65 例例2： 的的表表達(dá)達(dá)式式寫(xiě)寫(xiě)出出原原調(diào)調(diào)制制信信號(hào)號(hào) 的的表表達(dá)達(dá)式式寫(xiě)寫(xiě)出出輸輸入入信信號(hào)號(hào) 鑒鑒頻頻跨跨導(dǎo)導(dǎo) 求求輸輸出出信信號(hào)號(hào)為為 圖圖，鑒鑒頻頻器器的的某某鑒鑒頻頻器器的的鑒鑒頻頻特特性性如如 )()3( )()2( )1( :)(104cos1)( 3 tu tu S Vttu i D o 100 )(kHz f -100 )(tuo 1 -1 解解: :(1

31、) (1) 鑒頻跨導(dǎo)：鑒頻跨導(dǎo)：)/(01. 0 100 1 kHzV f U S m om D (2)(2) )(104cos100 )( )( 3 KHz S tu tf D o 瞬時(shí)頻率偏移： t c c dttftft tfftf 0 )(22)( )()( 瞬時(shí)相位：瞬時(shí)相位： 瞬時(shí)頻率：瞬時(shí)頻率： ttfttf cc 33 3 3 104sin502104sin 1022 10100 22 )(104sin502cos)( 3 VttfUtu ccmi (3)(3)調(diào)制信號(hào)：調(diào)制信號(hào)：)(104cos)( 3 VtUtu m 66 c 0102cc 上下對(duì)稱(chēng)包絡(luò)檢波上下對(duì)稱(chēng)包絡(luò)檢波

32、 三個(gè)并聯(lián)調(diào)諧回路三個(gè)并聯(lián)調(diào)諧回路 組成的調(diào)頻組成的調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)幅 調(diào)頻變換電路調(diào)頻變換電路 + - 1 U c 02 二、雙失諧回路斜率鑒頻器二、雙失諧回路斜率鑒頻器 （一）電路結(jié)構(gòu)（一）電路結(jié)構(gòu) uo= uo1 uo2 01 67 coscostmtU fccm )(t (1)(1)當(dāng)輸入調(diào)頻波為當(dāng)輸入調(diào)頻波為 )(tu i tm fc sin tmt f sin)( （二）鑒頻原理（二）鑒頻原理 則瞬時(shí)頻率為則瞬時(shí)頻率為 瞬時(shí)頻移為瞬時(shí)頻移為 （2 2） u uo o = = u uo1 o1 u uo2 o2得到 得到u uo o， 可見(jiàn)可見(jiàn)u uo o與瞬時(shí)頻移成線(xiàn)性，實(shí)現(xiàn)鑒頻。與瞬

33、時(shí)頻移成線(xiàn)性，實(shí)現(xiàn)鑒頻。 (5)(5)當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)的頻率為當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)的頻率為 時(shí)時(shí)，兩個(gè)回路的電壓振幅相等，兩個(gè)回路的電壓振幅相等， 經(jīng)兩個(gè)檢波器檢波產(chǎn)生輸出電壓經(jīng)兩個(gè)檢波器檢波產(chǎn)生輸出電壓 和和 是相等的，故鑒頻器輸是相等的，故鑒頻器輸 出電壓出電壓 。 c 00102 0uuu 01 u 02 u (3)(3)當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)的頻率從當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)的頻率從 向增大方向偏離時(shí)向增大方向偏離時(shí)， 回路電壓大，而回路電壓大，而 回路電壓小，經(jīng)檢波后回路電壓小，經(jīng)檢波后 ，則鑒頻器輸出電壓，則鑒頻器輸出電壓 。 c 22 L C 11 LC 00102 0uuu 0102 uu 11 LC (

34、4)(4)當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)的頻率從當(dāng)輸入調(diào)頻信號(hào)的頻率從 向減小方向偏離時(shí)向減小方向偏離時(shí)， 回路電壓小，回路電壓小， 而而 回路電壓大，經(jīng)檢波后回路電壓大，經(jīng)檢波后 ，則鑒頻器輸出電壓，則鑒頻器輸出電壓 。 c 22 L C 0102 uu 00102 0uuu 鑒頻特性曲線(xiàn)鑒頻特性曲線(xiàn) 68 三、三、 相位鑒頻器相位鑒頻器 )( 0201 2211 c fff CLCL 回回路路 組組成成的的互互感感耦耦合合雙雙調(diào)調(diào)諧諧、 （1）移相網(wǎng)絡(luò)：）移相網(wǎng)絡(luò)： （2）u1經(jīng)耦合電容經(jīng)耦合電容CC在扼流在扼流 圈圈LC上產(chǎn)生的電壓為上產(chǎn)生的電壓為u1 242 131 , , RCD RCD （3）包絡(luò)

35、檢波器：）包絡(luò)檢波器： . 1D U ( (一一) ) 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) - -+ + + - 1 U - - + + 2 ab U - - + + 2 ab U . 2D U 1 U 互感耦合互感耦合 電容耦合電容耦合 69 （二）（二）工作原理工作原理 22Ddo UKu ),( 2121 的的振振幅幅為為 DDDD UUUU 11Ddo UKu 上下檢波器的輸出電壓為：上下檢波器的輸出電壓為： 1o u o u 2o u . 1D U . 2D U 若設(shè)檢波器的傳輸系數(shù)為若設(shè)檢波器的傳輸系數(shù)為 Kd1=Kd2=Kd )( 2121DDdooo UUKuuu 2/ 12abDUUU 2/

36、11abDUUU 上下檢波器的輸入電壓為：上下檢波器的輸入電壓為： 70 而次級(jí)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)而次級(jí)回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1 . 1 1 . UIE L M Mj s 所以次級(jí)回路兩端電壓為：所以次級(jí)回路兩端電壓為： ) 1 ( 1 2 1 2 222 . 1 . 2 . C LjRC L M j Cj ab U IU 1 1 1 U I j L 1 . I 2 . I )( 1 222 . 1 jXRCL M j U (1)初級(jí)回路品質(zhì)因數(shù)較高，初級(jí)回路品質(zhì)因數(shù)較高， 可忽略可忽略 的損耗電阻；的損耗電阻； 1 L 定性分析的兩點(diǎn)假設(shè)定性分析的兩點(diǎn)假設(shè): (2)初、次級(jí)互感耦合較弱，初、次級(jí)互感耦合較弱， 可忽略次級(jí)損耗對(duì)初級(jí)的影響?？珊雎源渭?jí)損耗對(duì)初級(jí)的影響。 副邊線(xiàn)圈電阻副邊線(xiàn)圈電阻 2 22 1 C LX . 1 1 22 2 1 () M L RjL C U 71 討論討論:（1）當(dāng)輸入）當(dāng)輸入FM波瞬時(shí)頻率波瞬時(shí)頻率f 等于調(diào)頻波中心頻率等于調(diào)頻