調(diào)頻解調(diào)模塊制作與調(diào)試PPT課件

1、無(wú)線(xiàn)電接收機(jī)的組成框圖 本機(jī)振蕩器 高頻放大器混頻器 中頻放大器 振幅檢波器 低頻放大器超外差式無(wú)線(xiàn)電接收機(jī)的框圖第1頁(yè)/共43頁(yè)檢波: 從振幅受調(diào)制的高頻信號(hào)中還原出原調(diào)制的信號(hào)。AM-包絡(luò)檢波與同步檢波 調(diào)幅廣播, 電視機(jī)視頻信號(hào)檢波(早期黑白包絡(luò)同步檢波)FM-鑒頻 調(diào)頻廣播 ,電視機(jī)伴音的解調(diào)PM-鑒相 雷達(dá)模擬信號(hào)的解調(diào): 檢波器的輸入輸出波形檢波器把波形包絡(luò)檢出來(lái)檢波器uiu0第2頁(yè)/共43頁(yè)圖 檢波器檢波前后的頻譜高頻低頻從圖可以看出，檢波是調(diào)幅的逆過(guò)程,則其頻譜變換也與調(diào)幅相反，即把調(diào)幅波的頻譜由高頻不失真地搬到低頻，可見(jiàn)，檢波器也是頻譜搬移電路。第3頁(yè)/共43頁(yè)檢波的分類(lèi)二極

2、管檢波器二極管檢波器三極管檢波器三極管檢波器檢波檢波器件器件信號(hào)大小信號(hào)大小小信號(hào)檢波器小信號(hào)檢波器大信號(hào)檢波器大信號(hào)檢波器工作特點(diǎn)工作特點(diǎn)包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢波器同步檢波器同步檢波器第4頁(yè)/共43頁(yè)圖 檢波器的組成部分檢波器的組成非線(xiàn)性器件進(jìn)行頻率變換，低通濾波，取出低頻 (類(lèi)似調(diào)幅方法)調(diào)幅解調(diào)電路測(cè)試第5頁(yè)/共43頁(yè)t調(diào)幅波調(diào)幅波頻譜c+c- - c輸出信號(hào)頻譜包絡(luò)檢波輸出t 非線(xiàn)性電路低通濾波器t調(diào)幅波t調(diào)幅波t調(diào)幅波包絡(luò)檢波輸出t包絡(luò)檢波輸出t包絡(luò)檢波輸出t1 包絡(luò)檢波 從已調(diào)波中檢出包絡(luò)信息，只適用于AM信號(hào), ui500mV第6頁(yè)/共43頁(yè)tusO(a)uoOt(b)(1)工作原理(

3、c)第7頁(yè)/共43頁(yè)峰值包絡(luò)檢波(Peak Envelope Detection) R為負(fù)載電阻，它的數(shù)值較大；C為負(fù)載電容，它的值應(yīng)選取得在高頻時(shí)，其阻抗遠(yuǎn)小于R，可視為短路，而調(diào)制頻率(低頻)時(shí)，其阻抗則遠(yuǎn)大于R，可視為開(kāi)路。此時(shí)輸入的高頻信號(hào) 電壓較大。由于負(fù)載電容C的高頻阻抗很小，因此高頻電壓大部分加到二極管D上 iu非線(xiàn)性器件低通濾波器第8頁(yè)/共43頁(yè)峰值包絡(luò)檢波(Peak Envelope Detection) CRd充電時(shí)間常數(shù)CR放電時(shí)間常數(shù)RCCRdDi在高頻信號(hào)正半周，二極管導(dǎo)電，并對(duì)電容器C充電。由于二極管導(dǎo)通時(shí)的內(nèi)阻很小，所以充電電流 很大， R很大, 所以放電時(shí)間很長(zhǎng)

4、-充電-放電圖二極管檢波器的原理圖和波形圖第9頁(yè)/共43頁(yè)UDCu(t)tuo(t)ucui(t)uo(t) u i(t)與uo(t)t檢波器的實(shí)際輸出電壓為：uo(t)+uc= u(t)+UDC+uc當(dāng)電路元件選擇正確時(shí)，高頻紋波電壓uc很小，可以忽略，輸出電壓為： uo(t)=u(t)+UDC包含了直流及低頻調(diào)制分量。 圖二極管檢波器的原理圖和波形圖第10頁(yè)/共43頁(yè)uA低頻信號(hào)中的直流如何濾掉? 加隔直電容 t t0uI(t)UimuA(t)Um0 t0u(t)Um第11頁(yè)/共43頁(yè)D1DIODE_VIRTUALC168nFC210uFR16.8kohmR23kohmV13V 100kH

5、z 1000HzAMABTGXSC1包絡(luò)檢波仿真:包絡(luò)檢波電路:包絡(luò)檢波電路是一種非相干解調(diào)電路,這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,由一個(gè)二極管和一個(gè)低通濾波器組成,但其缺點(diǎn)是檢波效率和靈敏度非常低,視頻損失嚴(yán)重且拍頻干擾較嚴(yán)重,這種電路在早期的黑白電視機(jī)中采用,由于其嚴(yán)重的缺點(diǎn),人們后來(lái)采用了性能較前者優(yōu)性很多的模擬同步檢波電路。: 第12頁(yè)/共43頁(yè)1)1)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率)電壓傳輸系數(shù)的定義為 用近似分析法可以證明 為電流通角，其值為：R為檢波器負(fù)載電阻；為檢波器內(nèi)阻。cosdK33RRdimadUmUK輸入調(diào)幅波包絡(luò)振幅檢波器的音頻輸出電壓(2)性能指標(biāo)電壓傳輸系數(shù)(檢波效率)、輸入電阻和失真。

6、顯然,檢波器的電壓傳輸系數(shù)越大 ,則在同樣輸入信號(hào)的情況下,輸出信號(hào)就越大,即檢波效率高。一般二極管檢波器Kd總小于1，Kd越接近于1越好。第13頁(yè)/共43頁(yè)2)等效輸入電阻檢波器的等效輸入電阻定義為式中， 為輸入高頻電壓的振幅； 為輸入高頻電流的基波振幅。 通常 由于二極管輸入電阻的影響，使輸入諧振回路的Q值降低，消耗一些高頻功率。這是二極管檢波器的主要缺點(diǎn)。imimidIURimUimI1dK2RRid第14頁(yè)/共43頁(yè)3)失真 理想情況下，包絡(luò)檢波器的輸出波形應(yīng)與調(diào)幅波包絡(luò)線(xiàn)的形狀完全相同。但實(shí)際上，二者之間總會(huì)有一些差別，亦即檢波器輸出波形有某些失真。產(chǎn)生的失真主要有： 惰性失真(in

7、ertia distortion，fail to follow)； 負(fù)峰切割失真(negative peak clipping distortion)； 非線(xiàn)性失真； 頻率失真。第15頁(yè)/共43頁(yè) A. 惰性失真(對(duì)角線(xiàn)切割失真)原因:這種失真是由于負(fù)載電阻R與負(fù)載電容C的時(shí)間常數(shù)RC太大所引起的。這時(shí)電容C上的電荷不能很快地隨調(diào)幅波包絡(luò)變化。參閱圖5.21，在調(diào)幅波包絡(luò)下降時(shí)，由于RC時(shí)間常數(shù)太大，在圖中時(shí)間內(nèi)，輸入信號(hào)電壓總是低于電容C上的電壓，二極管始終處于截止?fàn)顟B(tài)，輸出電壓不受輸入信號(hào)電壓控制，而是取決于RC的放電，只有當(dāng)輸入信號(hào)電壓的振幅重新超過(guò)輸出電壓時(shí)，二極管才重新導(dǎo)電。這個(gè)非線(xiàn)

8、性失真是由于C的惰性太大引起的，所以稱(chēng)為惰性失真。為了防止惰性失真，只要適當(dāng)選擇RC的數(shù)值，使C的放電加快，能跟上高頻信號(hào)電壓包絡(luò)的變化就行了。第16頁(yè)/共43頁(yè) 調(diào)制信號(hào)越高、 ma越大，則包絡(luò)下降速度越快，越易產(chǎn)生惰性失真 為避免產(chǎn)生惰性失真 : uC 變化的速度應(yīng)比高頻包絡(luò)變化的速度快. 時(shí)當(dāng)8 . 0ammax21aammRC不產(chǎn)生惰性失真的條件 75. 0maxRC5 . 1maxRC工程上可按下式計(jì)算 第17頁(yè)/共43頁(yè)惰性失真仿真D1DIODE_VIRTUALC1150nFC210uFR1800kohmR210kohmV13V 100kHz 1000HzAMABTGXSC1第18

9、頁(yè)/共43頁(yè)n是指耦合電容C Cc c通過(guò)電阻R R放電，對(duì)二極管引入一附加反向偏置電壓，導(dǎo)致二極管截止而引入的失真。B.負(fù)峰切割失真(底邊切割失真)第19頁(yè)/共43頁(yè)負(fù)峰切割失真波形動(dòng)畫(huà)演示第20頁(yè)/共43頁(yè) 負(fù)峰切割失真(底邊切割失真) 這種失真是由于檢波器的直流負(fù)載電阻R與交流(音頻)負(fù)載電阻不相等，而且調(diào)幅度又相當(dāng)大時(shí)引起的。cC2ir圖考慮了耦合電容和低放輸入電阻后的檢波器失真的原因和確定cC造成交、直流負(fù)載電阻不同的原因是隔直流電容 的存在 隔直電容Cc數(shù)值很大，可認(rèn)為它對(duì)調(diào)制頻率交流短路，電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，其兩端電壓VCVim。第21頁(yè)/共43頁(yè)cC2ir圖考慮了耦合電容和低放輸入

10、電阻后的檢波器不產(chǎn)生這種失真的條件。交、直流負(fù)載電阻越懸殊，越容易發(fā)生該失真。ma越大，越容易發(fā)生該失真。負(fù)峰切割失真原因:imi2VrRRuim(1-ma) imi2RVrRRV交流電阻直流電阻第22頁(yè)/共43頁(yè)負(fù)峰切割仿真D1DIODE_VIRTUALC1100nFC210uFR16.8kohmR21kohmV13V 100kHz 1000HzAMABTGXSC1第23頁(yè)/共43頁(yè)減小交、直流負(fù)載電阻值差別負(fù)峰切割失真解決方法： 檢波器的直流負(fù)載 RL=RL1+RL2； 交流負(fù)載 R=RL1+RL2Ri2； 當(dāng)RL一定時(shí)，RL1越大，交直流負(fù)載的差別就越小，但輸出低頻電壓也越小； 一般取R

11、L1/RL2=0.10.2。圖中電容C2是用來(lái)進(jìn)一步濾除高頻分量的。VD+-uiCRL1RL2C2CCri2+-u第24頁(yè)/共43頁(yè)V i m（1-m）V i mttmVoimicos)cos1 (vV R)cos1 (tmVimttmVoimicos)cos1 (vttmVoimicos)cos1 ( v)cos1 (tmVim)cos1 (tmVimV RV RV RV RV R第25頁(yè)/共43頁(yè) + + Vo C + R RL VC Cc vi D 考慮了耦合電容Cc和低放輸入電阻RL后的檢波電路 非線(xiàn)性失真這種失真是由檢波二極管伏安特性曲線(xiàn)的非線(xiàn)性所引起的。第26頁(yè)/共43頁(yè)1.鎖相環(huán)

12、路早在20世紀(jì)30年代就已提出，并被用于同步接收機(jī)中. 同步是通信、電視等電子設(shè)備中一個(gè)重要的實(shí)際問(wèn)題。當(dāng)采用同步檢波和相干解調(diào)時(shí)，接收端需要一個(gè)與調(diào)制載波同頻同相的相干載波。獲得這個(gè)相干載波過(guò)程就叫載波提取，或稱(chēng)載波同步。 X調(diào)幅波uAM=UCM (1+ma cost)cosCt 相干載波ur=Urm cos Ct低通濾波u可以用鎖相環(huán)路實(shí)現(xiàn)同頻同相2.同步檢波同步檢波：已調(diào)波： AM ， DSB， SSB電視發(fā)射系統(tǒng)中,圖象信號(hào)是調(diào)幅而且為了壓縮圖象信號(hào)所占的頻帶寬度,采用單邊帶形式,又考慮到接收機(jī)復(fù)雜性和高成本希望能用接收普通調(diào)幅波的形式去接收?qǐng)D象信號(hào).這就要求在發(fā)射單邊帶圖象信號(hào)的同時(shí)

13、,發(fā)送部分載波和被抑制的邊帶信號(hào).這種組合稱(chēng)為殘留邊帶形式.第27頁(yè)/共43頁(yè) 同步檢波器主要用于對(duì)載波被抑止的雙邊帶或單邊帶信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。它的特點(diǎn)是必須外加一個(gè)頻率和相位都與被抑止的載波相同的電壓。 外加載波信號(hào)電壓加入同步檢波器可以有兩種方式：一種是將它與接收信號(hào)在檢波器中相乘，經(jīng)低通濾波器后，檢出原調(diào)制信號(hào)，如圖（a）所示；另一種是將它與接收信號(hào)相加，經(jīng)包絡(luò)檢波器后取出原調(diào)制信號(hào)，如圖(b)所示。圖同步檢波器方框圖第28頁(yè)/共43頁(yè)非線(xiàn)性器件同步檢波：本地載波與輸入信號(hào)載波的角頻率必須相等外，乘積檢波稱(chēng)為“同步檢波” 在理想情況下，希望二者的相位也相同。否則輸出幅度將有衰減第29頁(yè)/共4

14、3頁(yè)同步檢波器 又稱(chēng)相干檢波器，由模擬乘法器和低通濾波器組成； 但需要輸入同步信號(hào)，和載波同頻同相.0.5V/V 0VYXK*XYA1V11V 500kHz 0DegR11kohmABTGXSC1C10.005uFC20.005uFV31V 500kHz 1kHzAM第30頁(yè)/共43頁(yè)調(diào)頻解調(diào)模塊制作與測(cè)試第31頁(yè)/共43頁(yè)鑒頻方法綜述將調(diào)頻信號(hào)中的調(diào)制信號(hào)提取恢復(fù)的過(guò)程即調(diào)頻信號(hào)的解調(diào)，又稱(chēng)鑒頻，由鑒頻器完成。常用的鑒頻器有相位鑒頻器、比例鑒頻器、脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器和符合門(mén)鑒頻器。在分別予以介紹之前，首先介紹一下鑒頻器的性能指標(biāo)。鑒頻器的性能指標(biāo) (1)(1)鑒頻跨導(dǎo)鑒頻器的輸出電壓與輸入調(diào)頻

15、波的瞬時(shí)頻率偏移成正比，其比例系數(shù)稱(chēng)做鑒頻跨導(dǎo)。圖為鑒頻器輸出電壓U U與調(diào)頻波的頻偏 之間的關(guān)系曲線(xiàn)，稱(chēng)為鑒頻特性曲線(xiàn)。f它的中部接近直線(xiàn)的部分的斜率即為鑒頻跨導(dǎo)。它表示每單位頻偏所產(chǎn)生的輸出電壓的大小。我們希望鑒頻跨導(dǎo)盡可能大。第32頁(yè)/共43頁(yè)(2)鑒頻靈敏度主要是指為使鑒頻器正常工作所需的輸入調(diào)頻波的幅度，其值越小，鑒頻器靈敏度越高。 （3）鑒頻頻帶寬度m2 fm2 f從圖看出，只有特性曲線(xiàn)中間一部分線(xiàn)性較好，我們稱(chēng)為頻帶寬度。一般要求 大于輸入調(diào)頻波頻偏的兩倍，并留有一定余量。第33頁(yè)/共43頁(yè)(4)對(duì)非線(xiàn)性失真的抑制能力。盡可能減小產(chǎn)生調(diào)頻波失真的各種因素的影響，提高對(duì)電源和溫度變

16、化的穩(wěn)定性。 第34頁(yè)/共43頁(yè) 鑒頻的方法很多，但主要可歸納為如下幾類(lèi)： 第一類(lèi)鑒頻方法是斜率鑒頻，將等幅調(diào)頻波變換成幅度隨瞬時(shí)頻率變化的調(diào)幅波(即調(diào)幅-調(diào)頻波)然后用振幅檢波器將振幅的變化檢測(cè)出來(lái)。相位鑒頻的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)頻率-幅度的線(xiàn)性變換網(wǎng)絡(luò)。 第二類(lèi)鑒頻方法是相位鑒頻，將等幅調(diào)頻波變換成相位隨瞬時(shí)頻率變化的調(diào)相波(即調(diào)相-調(diào)頻波)，然后用相位檢波器將相位的變化檢測(cè)出來(lái)。相位鑒頻的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)頻率-相位的線(xiàn)性變換網(wǎng)絡(luò)。 第三類(lèi)鑒頻方法是脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻，對(duì)調(diào)頻波通過(guò)零點(diǎn)的數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)，因?yàn)槠鋯挝粫r(shí)間內(nèi)的數(shù)目正比于調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率。這種鑒頻器的最大優(yōu)點(diǎn)是線(xiàn)性良好。鑒頻的方法第35頁(yè)/共43頁(yè)電路

17、模型 脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器 u FMu 1u 2u 3u 4限幅放大微 分半波整流單 穩(wěn)低通濾波u o圖 脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器第36頁(yè)/共43頁(yè) 首先將輸入調(diào)頻波通過(guò)限幅器變?yōu)檎{(diào)頻方波，然后微分變?yōu)榧饷}沖序列，用其中正脈沖去觸發(fā)脈沖形成電路，這樣調(diào)頻波就變換成脈寬相同而周期變化的脈沖序列，它的周期 變化反映調(diào)頻波瞬時(shí)頻率的變化。將此信號(hào)進(jìn)行低通濾波，取出其平均分量.第37頁(yè)/共43頁(yè)4.4 自動(dòng)增益控制電路（AGC）測(cè)試第38頁(yè)/共43頁(yè) 在無(wú)線(xiàn)通信中，由于接收機(jī)一般都處于移動(dòng)的狀態(tài)，因此其接受信號(hào)的距離也在不斷變化，這就造成了接收信號(hào)的強(qiáng)弱變化。若放大器增益固定，則造成：(1)使后級(jí)放大器偏離線(xiàn)性區(qū)

18、,信號(hào)失真；如：電視信號(hào)的同步頭被壓縮或消去,使同步失控。嚴(yán)重時(shí),產(chǎn)生大信號(hào)阻塞(進(jìn)入截止、飽和區(qū))；(2)增加混頻組合頻率干擾和放大器非線(xiàn)性失真。為了保證良好的接受效果，要求在接受弱信號(hào)時(shí)保證有一定的信噪比，接受強(qiáng)信號(hào)時(shí)又要保證盡量小的非線(xiàn)性失真。這就要求我們必須確保接收信號(hào)的增益在一定的范圍之類(lèi)變動(dòng)，從而使解調(diào)器輸出信號(hào)輸出恒定電平。AGCAGC（Automatic Gain ControlAutomatic Gain Control） 自動(dòng)增益控制電路就是可以保持放大器輸出信號(hào)幅度大體恒定的電路。第39頁(yè)/共43頁(yè)1.AGC1.AGC基本原理AGC電路主要是產(chǎn)生一個(gè)隨輸入電平而變化的直流AGC電壓，利用AGC電壓去控制某些放大部件(如中放)的增益，使接收機(jī)總增益按照一定規(guī)律而變化，從而保證解調(diào)后的輸出信號(hào)電壓幅度只在很小的范圍內(nèi)變化。 圖自動(dòng)增益控制電路框圖第40頁(yè)/共43頁(yè)放大電路的輸出信號(hào)Uo Uo 經(jīng)檢波并經(jīng)濾波器濾除低頻調(diào)制分量和噪聲后，產(chǎn)生用以控制增益受控放大器的電壓UcUc。當(dāng)輸入信號(hào)U