第五章 角度調(diào)制與解調(diào)電路3.ppt

1、5.3 調(diào)頻波解調(diào)電路,1概念：,調(diào)頻波的解調(diào)：頻率檢波，簡稱鑒頻。,調(diào)相波的解調(diào)：相位檢波，簡稱鑒相。,2作用：從已調(diào)波中檢出反映在頻率或相位變化上的調(diào)制信號。,鑒頻鑒相采用的方法不盡相同，本章重點討論調(diào)頻波的解調(diào)鑒頻。,3特點：,限幅與鑒頻一般連用統(tǒng)稱限幅鑒頻器。,在調(diào)頻接收機中，因多種原因(如頻率特性不均、干擾等)會導(dǎo)致調(diào)頻信號振幅發(fā)生變化。鑒頻時，上述寄生調(diào)幅會反映在輸出解調(diào)電壓上，產(chǎn)生解調(diào)失真。解決辦法在鑒頻前加一限幅器以消除寄生調(diào)幅，保證加到鑒頻器上的調(diào)頻電壓是等幅的。,5.3.1 限幅鑒頻實現(xiàn)方法概述,一、鑒頻電路性能要求,1鑒頻電路的功能,將輸入調(diào)頻信號的瞬時頻率 f 變換為相

2、應(yīng)解調(diào)輸出電壓 vO,2鑒頻特性,描述 vO 隨瞬時頻偏 (f - fc)的變化特性，如圖。,3鑒頻跨導(dǎo),鑒頻特性原點處的斜率,單位 V/Hz。,SD 越大，鑒頻器將輸入瞬時頻偏變換為輸出解調(diào)電壓的能力越強。,4對鑒頻電路性能要求,(1) 通頻帶大于調(diào)制信號的最高頻率 max 。在傳輸視頻信號時，還必須滿足相位失真和瞬變失真的要求。,(2) 大的鑒頻跨導(dǎo) SD,(3) 滿足線性和非線性失真的要求。,二、鑒頻的實現(xiàn)方法,1利用反饋環(huán)路(例如鎖相環(huán))實現(xiàn)鑒頻。(第 5 章，不作介紹),2利用波形變換將輸入的調(diào)頻信號進(jìn)行特定的波形變換，使變換后的波形含有反映瞬時頻率變化的平均分量。再通過低通濾波器輸

3、出所需的解調(diào)電壓。,這類鑒頻器可由三種方法實現(xiàn)。,(1) 斜率鑒頻器, 將輸入調(diào)頻波通過具有合適頻率特性的線性網(wǎng)絡(luò)，使輸出調(diào)頻波的振幅按照瞬時頻率的規(guī)律變化, 通過包絡(luò)檢波器輸出反映振幅變化的解調(diào)電壓。,(2) 相位鑒頻器, 將輸入調(diào)頻波通過具有合適頻率特性的線性網(wǎng)絡(luò)，使輸出調(diào)頻波的附加相移按照瞬時頻率的規(guī)律變化 。, 相位檢波器將它與輸入調(diào)頻波的瞬時相位進(jìn)行比較，檢出反映附加相移變化的解調(diào)電壓。,以上均涉及線性網(wǎng)絡(luò)對輸入調(diào)頻信號的響應(yīng)特性，將在三中討論, 通過 LP 輸出反映平均分量變化的解調(diào)電壓(該等寬脈沖序列含有反映瞬時頻率變化的平均分量)。,(3) 脈沖計數(shù)式鑒頻器, 將輸入調(diào)頻波通過

4、一非線性變換網(wǎng)絡(luò)變成調(diào)頻等寬脈沖序列。,三、調(diào)頻信號通過線性網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng),在討論鑒頻器工作原理和進(jìn)行性能分析時，必然涉及調(diào)頻波通過線性網(wǎng)絡(luò)的分析。由于調(diào)頻波是非簡諧波，由眾多頻率分量組成，因此討論調(diào)頻波通過線性網(wǎng)絡(luò)的分析十分困難。,根據(jù)線性系統(tǒng)理論，若已知線性網(wǎng)絡(luò)的頻率特性為,令：F 1(j)= F v1(t)、F 2(j)= F v2(t)(對v1 、v2 的付氏變換)，F(xiàn) 1 反付氏變換。,當(dāng)線性網(wǎng)絡(luò)輸入端作用著調(diào)頻信號 v1(t) 時，它的輸出 v2(t) 響應(yīng)為,v2(t) = F-1 F 2(j) = F -1 F 1(j)A(j),(5-3-5),一般情況下，上述分析是十分困難的，而

5、要給出一個滿足要求的線性網(wǎng)絡(luò)就更困難。只有在個別理想情況下才能方便求解，并得出所需結(jié)果。,1等幅調(diào)頻波通過理想微分網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)特性變成幅度按調(diào)制規(guī)律變化的調(diào)頻波,一個理想的微分網(wǎng)絡(luò)，其頻率特性 A(j) = jA0，即有線性的幅頻特性和恒值的相頻特性：,它的輸出響應(yīng)(由5-3-5)為,v2(t) = F-1 F 1(j)A(j) = F -1 jA0F1(j),利用付里葉變換的微分特性,得,當(dāng) v1 = V1mcos(ct + Mfsint) 時 (Mf= m/),v2(t) = -A0Vlm(c +mcost)sin(ct + Mfsint),(5-3-8),此式表明，經(jīng)過理想微分網(wǎng)絡(luò)以后，等

6、幅調(diào)頻波變成了幅度按調(diào)制規(guī)律變化的調(diào)頻波，信號的瞬時頻率變化不失真地反映在輸出調(diào)頻信號的振幅 V2m 上，通過包絡(luò)檢波器就可以得所需的解調(diào)電壓。因此，理論上斜率鑒頻器用下述模型來實現(xiàn)。,2等幅調(diào)頻波通過理想時延網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)特性變?yōu)榉劝凑{(diào)制規(guī)律變化的調(diào)頻波,一理想時延網(wǎng)絡(luò)，頻率特性，即幅頻特性恒值，相頻特性線性,根據(jù)付里葉變換的時延特性,求得輸出響應(yīng)為,當(dāng) v1(t) = Vlmcos(ct + Mfsint) 時，,其中,sin(t-0)= sintcos0- costsin0,若0 /12，則 cos0 1，sin0 0，v2(t) 便可近似表示為,v2(t) = A0Vlmcos(ct +

7、 Mfsint) - Mf0cost - c0,上式表明，通過理想時延網(wǎng)絡(luò)，當(dāng) 0 /12 時，輸出調(diào)頻波中附加相移為, = -c0 - Mf0 cost = -c0 - m0 cost,其中，c0 為恒定相移，m0 cost 反映了輸入調(diào)頻波的瞬時頻率變化。因而理論上，相位鑒頻器可用下面的模型實現(xiàn)。,3準(zhǔn)靜態(tài)條件下的響應(yīng)特性,(1) 準(zhǔn)靜態(tài)條件：網(wǎng)絡(luò)的瞬變過程速率遠(yuǎn)高于輸入調(diào)頻信號的瞬時頻率變化速率。,(2) 準(zhǔn)靜態(tài)條件下的響應(yīng)特性：在準(zhǔn)靜態(tài)條件下，網(wǎng)絡(luò)對輸入調(diào)頻波的響應(yīng)近似為網(wǎng)絡(luò)對頻率變化的正弦波的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。,對于瞬時角頻率為 (t) 的輸入調(diào)頻信號，可方便地寫出它在網(wǎng)絡(luò)輸出端的響應(yīng)為,若 (t) = c + mcost，即 v1(t) = Vlmcos(ct + Mfsint)，則,上式說明，只要網(wǎng)絡(luò)滿足準(zhǔn)靜態(tài)條件，其輸出響應(yīng)就是一個振幅和相位隨 (t) 變化的調(diào)頻波。,(3) 網(wǎng)絡(luò)滿足準(zhǔn)靜態(tài)的條件：若網(wǎng)絡(luò)的3dB帶寬為BW0.7，輸入調(diào)頻波的最大角頻偏和調(diào)制的頻率分別為 m 和 ，則當(dāng) 時(或,或 時)，網(wǎng)絡(luò)就可滿足準(zhǔn)靜態(tài)條件。許多網(wǎng)絡(luò)滿足此條件。,四、振幅限幅器,作用：將具有寄生調(diào)幅的調(diào)頻信號 vS(t) 變換為等幅的調(diào)頻信號。,典型電路：三極管振幅限幅器、