通信电子线路邱健8调角信号解调电路.ppt

8.1 概述8.2 鉴相器8.3 鉴频器8.4 限幅器,第 8章 调角信号的解调电路,愤欧伎糯难约守疮乎掖沈抖逆慕涤纸瘁纱用歌洲揍辊馈赂谩郑浇慕讨懈颤通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.1 概述,调频波的解调又称频率检波，简称鉴频；调相波的解调又称相位检波，简称鉴相。本节讨论的重点在鉴频。对调频波而言，调制信息包含在已调信号瞬时频率的变化中，所以解调的任务就是把已调信号瞬时频率的变化不失真地转变成电压变化，即实现“频率电压”转换，完成这一功能的电路，称为频率解调器，简称鉴频器。,炮符主乎霜过疑摆较阳阐僵娇俗奢珍牵汾褪痹自简厦哩华箍辣宰酣绍羔亥通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,一、鉴频方法概述和鉴频器的主要技术指标,1.实现鉴频的方法,(1)利用波形变换进行鉴频 将调频信号先通过一个线性变换网络，使调频波变换成调频调幅波，其幅度正比于瞬时频率的变化，经变换网络输出的调频调幅信号再作振幅检波即可恢复出原调制信号，斜率鉴频(即失谐回路鉴频)、相位鉴频等均属于此类。,实现鉴频的方法很多，但常用的方法有以下几种：,兑筐蛊郁禄酝晌键盂辉累计促捷星郊胶坦重氧噶噎菏针无唾裤捎羹洼卜偿通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,利用波形变换鉴频的方框图与波形图,一、鉴频方法概述和鉴频器的主要技术指标,折得违敖吓溅捅颠试野叔盂砂秉殉腰猴份恢板伤小孔膝舀中决康鸵挖挨仑通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,(2)相移乘法鉴频,这种鉴频的原理是：将调频波经过移相电路变成调频调相波，其相位的变化正好与调频波瞬时频率的变化成线性关系；然后将此调频调相波与未相移的调频波(为参考信号)进行相位比较，即可得到鉴频电路的解调输出。由于相位比较器一般都选用乘法电路，所以此类鉴频电路就称为相移乘法电路。,一、鉴频方法概述和鉴频器的主要技术指标,怕霄淄惊女糯贼功峻磋咐嚷聋蚤亚藤椎拢象泵腆椎勘拣秽耿葬敬问拢琴含通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,相移乘法鉴频框图,这种鉴频电路在集成电路中被广泛应用，其主要特点是性能良好，片外电路十分简单，通常只有一个可调电感，调整非常方便。,一、鉴频方法概述和鉴频器的主要技术指标,流羔链晃甄擦灸趾失冒垛私腋焕愧汐锐咸众括胯脖桑夷鲁狙穿宙滚巡争缠通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,这是利用调频波单位时间内过零信息的不同来实现解调的一种鉴频器。因为调频波的频率是随调制信号变化的，当瞬时频率高时，过零的数目就多；瞬时频率低时，过零点的数目就少。利用调频波的这个特点，就可以实现解调，其最大优点是线性良好。下图是这种鉴频的一种框图，其主要点的波形变化情况也在图中标出。,(3)脉冲计数式鉴频器,一、鉴频方法概述和鉴频器的主要技术指标,佐滔切讥势锨尚曙旷业使仔应弗隙端水封宦消泳义荚村过希绸讳粘且还荷通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,脉冲计数式鉴频器实现方框图和波形图,一、鉴频方法概述和鉴频器的主要技术指标,箍涛见扭歹嚼篮噶障徐连撅椅为喂僳采谬眼篮凌员涅监追请绿撰拄深甘吼通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,首先将输入调频波通过限幅器变为调频方波，然后微分变为尖脉冲序列，用其中正脉冲去触发脉冲形成电路，这样调频波就变换成脉宽相同而周期变化的脉冲序列，它的周期变化反映调频波瞬时频率的变化。将此信号进行低通滤波，取出其平均分量，就可得到原调制信号。这种电路的突出优点：线性好、频带宽、便于集成，同时它能工作于一个相当宽的中心频率范围(1Hz-10MHz，如配合使用混频器，中心频率可扩展到100MHz)。,(4)利用锁相环路实现鉴频。,一、鉴频方法概述和鉴频器的主要技术指标,搞稽隙目惨距覆槛订葱缩焚撩冰渍病莽猪世隅凸眺淳蚤氢尸艰毒裴湃肛酵通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,2.鉴频器的主要技术指标,鉴频器的主要特性是鉴频特性，也就是鉴频器输出电压uo与输入调频波频率f之间的关系，典型的鉴频特性曲线如图所示。以下列几个参量衡量鉴频器性能的技术指标。,一、鉴频方法概述和鉴频器的主要技术指标,铝翻感猴该先饭矛粮炯怔虽虞积咸女崭络搓浓令扎卒岛啡柞工叛饰棺富辨通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,(1)鉴频跨导S 在中心频率附近，单位频偏所引起的输出电压的变化量，即,显然，鉴频跨导的绝对值越高越高，意味着鉴频特性曲线越陡峭，鉴频能力越强。,一、鉴频方法概述和鉴频器的主要技术指标,休螟湘斑袒耀辨铜摹厦觅贼贴耻劈爷媳盗捍盟谰郭飞明酮驳眠旱唾柜擅存通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,(2)线性范围 指鉴频特性曲线近似于直线段的频率范围，用2fmax表示，如图所示，它表明鉴频器不失真解调时所允许的频率变化范围。因此，要求2fmax应大于调频波最大频偏的两倍。2fmax又称为鉴频器的带宽。(3)鉴频灵敏度 主要是指为使鉴频器正常工作所需的输入调频波的幅度，其值越小，鉴频器灵敏度越高。,一、鉴频方法概述和鉴频器的主要技术指标,菱捡扰壹爬职军毯掳邮虞尸增揉棕膝沸奈窜悸龟睡酞溢欲课绵央背浙铣荐通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,鉴相电路又称相位解调电路;鉴相电路输入端的两个信号，一个为输入信号，另一个为参考相位信号。输出信号可以是模拟电压，也可以是数字量。前者称为模拟鉴相电路，后者称为数字鉴相电路。,8.2 鉴相器,捧竹碌讹矣脯中漓彬希妇蒲输流速皮玛软叠贿兄声娩岩袭树阑硕绞哥隙陡通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,常用的鉴相器电路有两种，即乘积型鉴相器和门电路鉴相器。本节主要讨论乘积型鉴相器。鉴相电路的作用：将输入端的两个信号之间的相位差转换成某种输入信号，实现调相波的解调。乘积型鉴相器利用模拟乘法器进行相位偏移电压的变换，然后用低通滤波器恢复调制信号。,二、鉴相器,8.2 鉴相器,职时淤圣谦皋塑冰喻涤辙刹撑免嫌又琅捉厕杀泌浇玻赔拦荫弛冀磐承蝶氦通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.2.1 乘积型鉴相器,1组成框图,相乘器(例如双差分对平衡调制器)+低通滤波器。,2工作原理,设两个输入信号分别为,下面的分三种情况分析（1）u1(t)和u2(t)都是小信号；（2）u1(t)和u2(t)都是大信号；（3）u1(t)小、u2(t)是大信号。,篙辜叔佣畸部伎揣殃挥耍渺侧县黔惭炯城细编寇乾讫壮健柿输境妒更栈僧通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.2.1 乘积型鉴相器,低通滤波器,相乘器(例如双差分对平衡调制器)+低通滤波器。,砸证广毁挖顶撩供酥棺裸肄蒸豪哀酮浊袱柄周苔圈凭碗腑幻抱蚀私绰满妻通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,2工作原理,为了简化分析，设2(t)=0。设u2(t)为参考信号。,(1)V2m 26 mV，V1m 26 mV，上式简化为,8.2.1 乘积型鉴相器,该信号经过低通滤波器后的输出为：,根据调相波原理，1(t)与调制信号关系为：1(t)=Kpu(t)。一般情况下，在|1(t)|/6时，,应病冻茬融仪畴驰邓掉厦馋巍句掩疯名沸规伞惨稳腹呆肝羹嗅倚庄汞蚜轧通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.2.1 乘积型鉴相器,根据上式可以看到，输出信号与原调制信号成线性关系实现了调相波的解调。,技术指标：（1）鉴相跨导S：,（2）鉴相线性范围max：,根据线性范围的近似要求，可以得到：,联袁蓉科鞋泻容讼油穆啦侦脆魔梦跺乳转健痕错封邑恿络荒言欠冬谤步岳通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.2.1 乘积型鉴相器,(2)V1m 100 mV，上式简化为,此时，双曲正切函数可近似周期为2/c的开关函数，将双曲正切函数傅里叶展开式代入上式，电流表达式改写为：,经过低通滤波器输出为：,蜘娠韶扼隔贺胺昭习孺戈莹风盏拙齐玉烷咋腆瞧氟箕锅沸饿瘫幢分属戍芋通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.2.1 乘积型鉴相器,同理，当 1(t)=Kpu(t)，且|1(t)|/6时，输出电压关系式为：,技术指标：（1）鉴相跨导S：,（2）鉴相线性范围max：,根据线性范围的近似要求，可以得到：,(3)V2m 100 mV，V1m 100 mV，上式简化为,教睡冒其洛俄鳃喜蘑蓖遁充驼桥理篙慕阮缉立帐咙熬品贤枯匀提军励潜嫁通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.2.1 乘积型鉴相器,此时，两个双曲正切函数的展开式相乘，可以得到：,难冀禁尤洽配斧倘卓腮磷桐趋驴氏灵惦滦肮皂曲蝉誉霉弧辗泼各洗糖恼唯通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.2.1 乘积型鉴相器,根据电流表达式的前面三项为低频项，通过RC低通滤波后，可以得到负载电阻上输出的电压为：,通过对比发现，该表达式与周期的三角波形的傅里叶级数是一致的。因此鉴相器的输出信号可简化为：,其中，,情乔沙厘岭轿娘肛脸编拼疯窃屉盼激俘棘括权谴祥变历艾准抹拿祈雪泌氟通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,-1,1,-/2,/2,0,8.2.1 乘积型鉴相器,镁挥末仿屈沉郎婉佃先宁奴满咆阂三憋讳硫流哲逃氨之雏浙需料媳舱咆厂通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.2.1 乘积型鉴相器,根据f(x)的波形，可以知道，此时鉴相器的相位与输出电压之间的关系是周期的三角波形。在(-0.5,0.5)的范围内，输出电压与原调制信号之间的关系是线性关系。假设调制信号与相位信号的关系式为：1(t)=Kpu(t),惊贾耽梁俭皿箕椿着募启豆筷崭象苛呸饿遗爪培岿恢鸽碴黔踌猛咋访潮檬通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.2.1 乘积型鉴相器,技术指标：（1）鉴相跨导S：,（2）鉴相线性范围max：,根据线性范围的近似要求，可以得到：,三种情况下，鉴相线性范围最大的就是u1(t)和u2(t)都是大信号的情况。鉴相跨导的绝对值最大的也是第三种情况；最小的是第一种情况。非线性失真最小的同样也是u1(t)和u2(t)都是大信号的情况。此时的鉴相特性曲线为线性（三角波形）。而前两种情况的失真都较大。,采用大信号具有鉴相灵敏度高、鉴相线性范围大和失真小的优点。,卯桔写临朗熙牡钻漂发挤哄垛朱杠琢幅镰纲烛军梯必咒擦哮资倒于卢观筷通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.2.2 门电路鉴相器,门电路鉴相器是利用数字部件构成的鉴相电路，这种电路既简单又方便，它可把输入端信号间的相位差转换成脉冲宽度。该脉宽既可利用低通滤波器将其变成模拟输出电压，构成模拟鉴相电路，也可直接通过数字电路将其变成数字量，组成相位数字鉴相电路。相位脉宽鉴相器要求输入信号和参考信号必须都是方波序列脉冲信号，若不是方波信号，则应首先采用过零检测电路或放大整形电路将它们变成方波信号。电路根据输入和参考信号过零点的时间来工作，其输出亦为脉冲信号，脉冲宽度与两个输入波形之间的过零时间差（相位差）成比例，而与波形的其它部分无关。相位脉宽鉴相电路通常用门电路和触发器组成。,屡陶勿赛肪士内俗谈婉薛垮喜黑叼慑蛆愤忧盏皖瓦许秃阵魁佑涨褒呜渠牙通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,2异或门鉴相器,异或门电路是指：当有两个输入信号时，在一个为“1”，一个为“0”的情况下，输出为“1”，否则输出为“0”的电路，或者说，“异”者为“1”，“同”者为“0”。能完成这种功能的异或门集成电路有74LS86和CD4070B等，也可由四个与非门电路组成。,8.2.2 门电路鉴相器,索妥立叹佳储笺札笼斯赁靴伴属事如着尊帛仰订嗣励臣碴第贾婴斥沁卷竖通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,2异或门鉴相器,占空比=50,8.2.2 门电路鉴相器,勇磅停约堕陈资骚寺序浮辽您心前琶龄娄猿匹茵掠靡糙残住祖汪宰筷赣听通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,Vi,VR,占空比=500,2异或门鉴相器,8.2.2 门电路鉴相器,瑰崭子段祥懊捧筑硬姬酚据自道须牙低肩庆刃拘付夏剑膳樱馆厢炯喝另省通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,Vi,VR,占空比=50100,2异或门鉴相器,8.2.2 门电路鉴相器,者抚谴咯庆锑疆亿宫躺造葱僳拷懦秤汛滑逗寥诅氯袁敬吝肪捶喘其葵些颇通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,-Vm,Vm,-/2,/2,0,2异或门鉴相器,8.2.2 门电路鉴相器,捅熏益曼思联踞钦翰域伴临串粕犹弱恭绥环解复阮晓像碉疼羔菌畏颁叮车通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,异或门鉴相器的测量范围为:鉴相夸导S为：,2异或门鉴相器,或者,8.2.2 门电路鉴相器,擞一纂唬巡薯蒂歇俱互吸嗽替驻杠谋雌岛敌揖凄希霸挟流教庭裸丫乒逊写通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3 鉴频器,一、鉴频的实现方法,(1)斜率鉴频器,将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网络，使输出调频波的振幅按照瞬时频率的规律变化。,通过包络检波器输出反映振幅变化的解调电压。,调频调幅波,氏替掠竹腰茅愤疟震燃户力丈另遮戮易疽学缩障乳坡陌吓浸裳载草悉疮苑通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3 鉴频器,(2)相位鉴频器,将输入调频波通过具有合适频率特性的线性网络，使输出调频波的附加相移按照瞬时频率的规律变化。,相位检波器将它与输入调频波的瞬时相位进行比较，检出反映附加相移变化的解调电压。,调频调相波,貌冠肌今躲诫罗呢怨痹晃世书麓惠想颇荒傣谊餐养董等荡瘩得症孽沼努埔通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3 鉴频器,(3)脉冲计数式鉴频器,调频波通过非线性变换网络变成调频等宽脉冲序列。,由低通滤波器输出反映平均分量变化的解调电压。,哉抚粳隆扛渺淑兑丧波镍蚀拦业挚郭越摆鸳雹同卖影捐腿孕蚕褒英诗焊抱通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3 鉴频器,(3)脉冲计数式鉴频器,霸恿驮日抓狡玛脊垣糜厘忧饥挑砾蜗财依孩俺新蘑顿墨唐府涡苫饰卞彦郸通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,一、失谐回路斜率鉴频电路,1电路组成,单失谐回路(谐振回路对输入调频波的载波失谐),二极管包络检波器,2工作原理,8.3.1 斜率鉴频器,火建渣罪臣艇蛤光馁发哇椭巫赎旨鲸甘途荷镐揽蔽巫察沽傅努睫磋娇即造通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,3扩大鉴频特性范围,(1)、平衡回路斜率鉴频器,vO=vAV1-vAV2,f=f01-fc=fc-f02。,8.3.1 斜率鉴频器,赞议跌困客惹歉斜尿袍伯农川秆呆莱栏偏图司寨笑镊瞅织惺始烷磋胜亡盅通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,(2)鉴频特性,设 A1()、A2()：上、下两谐振回路的幅频特性vO：双失谐回路斜率鉴频器输出解调电压，则,vO=vAV1-vAV2=VsmdA1()-A2(),d：上、下两包络检波器的检波电压传输系数,(3)讨论,合成鉴频特性曲线的线性：,与两失谐回路的幅频特性形状有关；,主要取决于 f01 和 f02 的位置。配置恰当，补偿两曲线中的弯曲部分，可获线性范围较大的鉴频特性曲线。,8.3.1 斜率鉴频器,踩拙蒜炼范琐枷遣袄弃滁默年胞奢洽方癌甄饭套核穷论锻迸健俩芋婿宋窃通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,f 过大时，会在 fc 附近出现弯曲；f 过小时，线性段范围不能扩展。,可证，若，鉴频特性的线性范围达到最大。为了实现线性鉴频，应限制 fm BW0.7/4。,8.3.1 斜率鉴频器,舌挞孟汗都瓜台拟脚席瘸什吟伐展嵌奏绪词掂搁攻矽绢精墙耸帐耙抵即锦通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,二、集成电路中采用的斜率鉴频器,1电路,L1C1C2：线性网络，作用：f V 变换，输出调频调幅电压 v1(t)，v2(t)；T1T2：射随器；T3T4：三极管包络检波器，输出解调波；T5T6：差分放大器，放大解调电压。,8.3.1 斜率鉴频器,挞宁黑囚含诊舟柳琶隧撕旁厦载徽尽晾界聊歧赔闭锚履车冰男甘蔓铬恕氢通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,2原理,特性曲线如图 所示。1，L1C1并联谐振，v1m 最大，v2m 最小。2，L1C1C2串联谐振，v1m 最小，v2m 最大。合成鉴频特性曲线如图 所示。vO=A(v1m-v2m)A：增益常数，取决于射随器、检波器、差分放大器。,可调元件 L1、C1、C2。,8.3.1 斜率鉴频器,矽寇会冒喧积过侧砸莽湃螟大和哆币沉姓田城万嫡付肝栽装囊独了那愧隘通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3.2 相位鉴频器,相位鉴频器也是利用波形变换鉴频的一种方法。它是利用回路的相位频率特性将调频波变为调幅调频波，然后用振幅检波恢复调制信号。常用的相位鉴频器电路有两种，即互感耦合相位鉴频器和电容耦合相位鉴频器。本节主要讨论互感耦合相位鉴频器。如下图所示。,澡郁沸支俩竭圾挑赎琴鼠爸锻锤监奏尹侍娇计区腿沸毖哇哇燎茫屠啼裤伍通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3.2 相位鉴频器,互感耦合相位鉴频器,如图所示是互感耦合相位鉴频器原理电路图。输入电路的初级回路C1、L1和次级回路C2、L2均调谐于调频波的中心频率fc。它们完成波形变换，将等幅调频波变换成幅度随瞬时频率变化的调频波(即调幅-调频波)。,驰锌桓屏帽版顿窟临尼彰皇密威蓉棒尔秸虽刮财倒犁噎枝浑阀唁侥演胖汪通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,D1、R1、C3和D2、R2、C4组成上、下两个振幅检波器，且特性完全相同，将振幅的变化检测出来。负载电阻R1和R2通常比旁路电容C3的高频容抗大得多，而旁路电容C3与C4的容抗则远小于高频扼流圈L3的感抗。因此，初级回路上的信号电压U1几乎全部降落在扼流圈L3上。,8.3.2 相位鉴频器,互感耦合相位鉴频器,冬瞥活咒荆纫涪辨钨闭嫉拴促缚迂窒使椿粪循持涟戮美僵峪牟曲镣赤容验通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,2.工作原理,根据Cc、C3、C4电容对于调频信号交流短路，初级回路电流经互感耦合，在次级回路两端感应产生次级回路电压。加在两个振幅检波器的输入信号分别为,只要加在二极管上的电压为FM-AM波，后面就是振幅检波。,8.3.2 相位鉴频器,铂饮早譬亡络弦伸打诅蹋治睡雁前乃瓦纯劣雷抨汾田饿押擎剩菠杜昏择米通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3.2 相位鉴频器,鉴频器的输出电压等于两个振幅检波输出电压差。,其中，,检波二极管D1两端电压的 振幅。,检波二极管D2两端电压的 振幅。,振幅检波器的电压传输系数。,另外，需要注意的是输入的调频波信号U1和次级回路的Uab电压振幅是不变的。但是他们的相位会随着输入调频信号的U1的频率变化而变化（相频特性）。,竣矮揽局疗壶崖务佐涌顷香颧鼎哼肃毁搞薛眯浴桓维缝缮消庄鬃讣寐都缄通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3.2 相位鉴频器,为了使分析简单起见，先作两个合乎实际的假定：1)初次级回路的品质因数均较高；2)初、次级回路之间的互感耦合比较弱。这样，在估算初级回路电流时，就不必考虑初级回路自 身的损耗电阻和从次级反射到初级的损耗电阻。,次级回路的等效电路,于是可以近似地得到如图所示的等效电路，图中,初级电流在次级回路中感应产生串 联电动势,特筛单摈旅镭迷障用令愉爽融靡片聚诵疟鸣首礼内纹脆峻码蚁印友裳葡纠通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,可以根据所示的等效电路求出：,式中，（XL2XC2）是次级回路总电抗，可正可负，还可为零。这取决于信号频率。令X2=XL2XC2，则上式可改写为：,8.3.2 相位鉴频器,瓣渣伴谤蓑溃俯镜庙分收尾妊畸集蚌帽驱卯守仔楚瞅徐镀辨茧怂般鞠忙捎通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,从式可以看出，当信号率频fin等于中心频率f0(即回路谐振频率)时，X2=0，于是,该式表明，次数回路电压 Uab比初级回路电压 U1 滞后。,8.3.2 相位鉴频器,当信号频率fin高于中心频率f0时，XL2XC2，即X20。这时次级回路总阻抗为,式中，是Z2的模，其值为,是Z2的相角，其值为,研扭媚土敦乾玛存涛婿岛倾卯株习戴哉底借奸肃清刚椎溶晓轰雷灶帕砾掐通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,将Z2的关系式代入次级回路路端电压表达式，得,该式表明，当信号频率高于中心频率时，次级回路电压Uab滞后于初级回路电压 U1一个大于 的角度。,8.3.2 相位鉴频器,当fin f0时，除了相角，其他参数与上面类似：,此时，,棉个梢窥叮顾蓑螟舵懂揩食抵恃更惧簇乖建迁诡讯名鹰节愤稳饶注围殷统通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3.2 相位鉴频器,该式表明，当信号频率高于中心频率时，次级回路电压Uab滞后于初级回路电压 U1一个小于 的角度。,通过上面的分析，我们找到了次级回路电压与初级回路电压之间的相位关系。归纳起来就是：Uab滞后于初级回路电压 U1一个角度。这个角度可能是，可能大于，也可能小于，主要取决于信号频率是等于、小于或大于中心频率。正是由于这种相位关系与信号频率有关，才导致两个检波器的输入电压的大小产生了差别。这可以从分析矢量图来说明。,市僵腮签订灾皇滩粟汾镶轴最瓶家噶耻泣褥聊癌泥膜吃贾扛双葵泡寸抗污通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,fin=f0,finf0,finf0,8.3.2 相位鉴频器,根据电压与相位表达式和上面的相位关系的分析，画出信号频率是等于、小于或大于中心频率的矢量图。,抑罗义企缝倾坊符息扮迭数冠咙酸拌紧续剖俗靶掺拟瞎庐置梗悯韵拦钾废通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,由于鉴频器的输出电压等于两个检波器输出电压之差，而每个检波器的输出电压(峰值或平均值)正比于其输入电压的振幅UD1(或UD2)，所以鉴频器输出电压(峰值或平均值)为 式中Kd为检波器的电压传输系数。,8.3.2 相位鉴频器,叙考鹿苛绞哇蚤掠寻恼誊慕亏哀叭蝗阶赤嘉铣哇膘或篆斌镰槽伟建釉豪槛通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,将上式与前面的矢量图联系起来，可以看出：当fin=f0时，因为UD1=UD2，所以uo(t)=0；当finf0 时，因为UD1UD2，所以uo(t)0；当finf0时，因为UD1UD2，所以uo(t)0，因此，输出电压uo(t)反映了输入信号瞬时频率的偏移f。而f与原调制信号u(t)成正比，即uo(t)与u(t)成正比。亦即实现了调频波的解调。,8.3.2 相位鉴频器,毒豢岁估究歇肉耙镇碑篆解婿椒欠涨极牲七赂湿午朽栖裁膳急闸重年笼铜通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,若将uo(t)与频移f之间的关系画成曲线，便得到如图所示的S形鉴频特性曲线。,互感耦合相位鉴频曲线,8.3.2 相位鉴频器,酒舷播止狸皿控赢句范日喘奋作哆羞拒咳缨恰烂盅甩赡堂铃醒捻晦忌饼崇通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,在该曲线的中间部分，输出电压与瞬时频移f之间近似地成线性关系，f越大，输出电压也越大；但当信号频率偏离中心频率越来越远，超过一定限度(f fm)后，鉴频器的输出电压又随着频移的加大而下降。其主要原因是，当频率超过一定范围以后，已超出了输入电路的通频带，耦合回路的频率响应曲线的影响变得显著起来，这就导致了 的大小也随着频移的加大而下降，所以最后反而使鉴频器的输出电压下降。因此，S型鉴频特性曲线的线性区间两边的边界应对应于耦合回路频率响应曲线通频带的两个半边界点，即半功率点。,8.3.2 相位鉴频器,诛喷柑夯当懈秦卢棕弘龚绎粗刀彤秩憾硼朋陡串擒斯糕烦寥探聂邹赊剑毗通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,前面介绍的相位鉴频器，当输入调频信号的振幅发生变化时，输出电压也会发生变化，因此由各种噪声和干扰引起的输入信号寄生调幅，都将在其输出端反映出来。为了抑制噪声及干扰，在鉴频器前必须增设限幅器。而比例鉴频器具有自限幅功能，因而采用它可以省去外加的限幅器。,8.3.3 比例鉴频器,钙琢臂乾垄拴枚凋绞痹逃它剔绎剐渊荣兰获勺染帚惹跨崎剪座横獭善午欲通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,下图是比例鉴频器的原理电路,比例鉴频器,8.3.3 比例鉴频器,迟悯叙俏兴涨渠窘韩煌筏弛煎腔父旭笼娶障这凤秤彬淬衫递缕夕捏迁杭赫通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3.3 比例鉴频器,其波形变换部分与相位鉴频器基本相同，电路上差别主要有以下几点：(1)R1，R2连接点N接地，负载RL接在MN之间，输出电压由 M，N引出。(2)R1和R2两端并接大电容C6(一般为10F)，使得在检波过 程中ab间的端电压基本保持不变。(3)D1和D2按环路顺接，以保持直流通路，因此C3和C4上的 电压极性一致，Vab=VC3+VC4。比例鉴频器的输出电压,嫂重坷胯敦宦衷扑审审床郡冈磨则刘埔喳有冀帜麦慈贷棘僚誓了所筐牙呀通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3.3 比例鉴频器,2.自限幅特性分析 比例鉴频器不需要前置限幅器，它本身就具有抑制寄生调幅所产生的干扰的能力，在比例鉴频器中，由于C6的电容量很大，因此电压Vab基本稳定不变，它只决定于调频波的载波振幅，而与其频偏及寄生调幅都无关.当输入信号振幅由于干扰突然变大时，由于电压Vab基本恒定，就使得检波管的电流明显加大，加重了对输入回路的负载，即回路Q值下降,可迫使信号振幅减小。反之亦然。因而很好地起到了稳幅的作用。,蹬仙少骗评斟萄噪猎碗捆共程胡赐蜜陌玩舌笺凭芽落筒必阑铅萤蒂颈劫皑通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,输出电压的大小只与UD1和UD2的振幅的比值有关。当输入信号振幅由于干扰突然变大（小）时，由于电压UD1和UD2的会同时变大（小），而它们之间的比值可以保持不变，从而输出也基本保持不变，达到了抑制寄生调幅的效果。然而调频信号的频偏所产生的振幅变化，一个变大、一个变小，比值随频率变化而变化，实现鉴频。,8.3.3 比例鉴频器,由上面的分析可以得到比例鉴频器的输出电压为,医冈媳惰梗公个吐通找泊蓖卉扦籍菌肩炉牟礼凛闭虚曳隐粮宋拜烘寒黔俩通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3.4 相移乘法鉴频器,相移乘法鉴频器的原理方框如下图所示，由移相器进行调频-调相波变换，再与它本身相乘，最后通过一个低通滤波器得到解调后的输出信号uo(t)。,相移乘法鉴频器的原理方框,(1)频相转换网络,常利用典型的RLC并联谐振回路作为移相器，因为根据它的相频特性曲线可以得到，当fin=fc时，相移(f)为0.5；当finf0 时，相移(f)0；当finf0 时，相移(f)。,驶型磷以帅成锻尚温犊爽活皖予愿患符杂峙匣钓期孔秒宠慷肢坑褒挖拴缮通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3.4 相移乘法鉴频器,典型的频相转换网络电路图如下所示。,将输入电压源 u1(t)变换为电流源，如右图所示，其中，,可以得到输出电压为：,响共偏拍启冯七怜僵石鹰建颇琵什钎寒凶窘过埂狮召拙抛毁劳奇庐瘸圃棠通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3.4 相移乘法鉴频器,对应得到幅频特性和相频特性关系式分别为：,当频率变化范围较小，即|arctan|(/6)时，arctan。,当调频波的瞬时频率(t)=c+Kfu(t)时，,划那羊校意阵抗尔砍璃轧呻迁创摔类患详持绵细弯凄敬综忻崔录匿虚钨筋通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3.4 相移乘法鉴频器,通过LC谐振网络后，调频信号转换为调频调相信号。根据上一章的分析知道，调频波的表达式为：,则经过LC移相器的输出信号u2(t)为,K()为移相器的电压传输系数。,桓签旅翌涕晦忽滚条福工栖形荒毋员怎两彻挖淆世卷必脉柴烤欠他糊诚病通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3.4 相移乘法鉴频器,乘法器的输出电流i(t)为：,经过低通滤波器（LPF）后，在负载RL上的输出电压uo(t)为：,勋兔蛮阉顿垢糠骸骡责失胸汲色足呕赞梅策匆操岁擦疑撕排堑疥集埠间虑通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3.4 相移乘法鉴频器,当 时，,当移相器幅频特性比较平坦，带宽内幅度变化近似为常数C，则,上式说明：当移相器幅频特性比较平坦，相移乘法鉴频器的输出信号与调制信号近似为线性关系。可实现对调频信号的鉴频。,阐藉韦针敲夕荆柠匠厘府蒜笺睁蕊嘎导酞碍宿芥卸粱兰嫂宅绘辐惠坤矗锋通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.3.4 相移乘法鉴频器,T1：射随器，将一路信号 vS 分为大小两路：大：接 T7，作用：保证 T7、T8 为开关状态。小：经频相转换网络接 T3 T6，为相乘器小信号输入电压。,T3 T9、D6：双差分对平衡调制器，实现乘积型鉴相。,频相转换网络,D1 D5：T2及双差分对偏置电路。,度炸记执蔫课剿海驾貉冤财搓忻梯凭痞并纠侄靛纫姐穷颗吞芜学疽钟秦抿通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.4 限幅器,限幅电路在鉴频中的作用 已调波信号在发送、传输和接收过程中,不可避免地要受到各种干扰。这些干扰会使已调波信号的振幅发生变化,产生寄生调幅。调幅信号上叠加的寄生调幅很难消除。由于调频信号原本是等幅信号,可以先用限幅电路把叠加的寄生调幅消除,使其重新成为等幅信号，然后再进行鉴频。调频信号振幅上的寄生调幅对鉴频有什么危害呢?若采用斜率鉴频,需要把调频信号转换成调频调幅信号,显然,寄生调幅会叠加在调频调幅信号的振幅上,因此在检波时会产生失真。若采用相位鉴频,仅在调频信号振幅恒定的情况下,鉴频后的信号uo才与原调制信号u成线性关系,所以寄生调幅对角度调制信号的影响也会使uo产生失真。,辅曰糠庶胜勘靡逼服捉萤契浮暑臼稍告己暇怜烷香晦秋弥截缺脂模材丘榷通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,用于调频信号的限幅电路通常由三极管放大器或差分放大器后接带通滤波器组成。三极管放大器或差分放大器增益必须很大(通常采用多级放大),将疏密程度不同的正弦调频信号转换成宽度不同的方波调频信号；带通滤波器调谐于载频,带宽与调频信号带宽相同,于是可从宽度不同的方波信号中重新恢复等幅的调频信号,消除了寄生调幅的影响。综上所述,消除调频信号的寄生调幅是必须的,也是很容易做到的。所以,限幅电路是鉴频电路必不可少的辅助电路。,8.4 限幅器,匡宙搁润骑乾火日李诫偿榨纬午害启墩际恬茹仗标丘羞老骤妙盗遇症绑认通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.4 限幅器,理想限幅特性,实际限幅特性,理想的限幅特性是无法实现，实际限幅特性如右图所示。实际上，当输入信号小于阈值电压UTH时，限幅电路不起作用。输出信号与输入信号成线性比例关系。只有当输入信号大于阈值电压UTH时，限幅电路才起限幅作用。此时输出信号与输入信号的比例斜率要远小线性区时，但无法实现完全水平，即还会存在一定的残余调幅。,UTH,恒皱疟艺奋眼鞍瞒卡借挫坷利烹于帅延捏萤刀善乞孜芥楼声膨刻价甲骚守通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.4 限幅器,1、二极管限幅器,当输入电压ui(t)在R2上的分压大小(-Up,Up)范围时，二极管VD1和VD2截止，不会产生限幅，输出电压uo(t)是输入电压ui(t)在R2上的分压。当输入电压ui(t)在R2上的分压大于二极管的导通电压Up时，二极管VD2导通，输出电压uo(t)Up。或者反向的输入电压ui(t)在R2上的分压大于二极管的导通电压-Up时，二极管VD1导通，输出电压uo(t)-Up。,臻衔勺奔脂粹寡决伸斤足劈郸乒险侵忘盏宛丑袄着歪疙浩诊惋瘸疙截伴钠通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.4 限幅器,2、三极管限幅器,在第三章讨论高频谐振功率放大器时曾指出，若输入高频电压振幅Ubm足够大，放大器工作在过压状态，则输出高频电压振幅Ucm几乎不随Ubm变化而变化。因此，工作在过压状态的谐振功率放大器就是一个现成的振幅限幅器。也称为晶体管限幅器。,谐振功放的基极调制特性,根据谐振功率放大器的基极调制特性，当Ubm进入过压区后，电流脉冲出现凹陷，输出的电压幅度将趋于不变。可适当降低Vcc电压，增大谐振回路的谐振阻抗，均可使较小的电压振幅就能进入过压区。,旁趾钱冯烫休萎顾焰茁如氧炬昨南腋胸映贴脯府春包哩求位萎祥台责倒坏通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,8.4 限幅器,3、差分对管限幅器,当输入的高频信号Us幅度较大时，集电极电流波形的上、下顶部被削平。集电极接入谐振回路。且谐振频率等于输入的载波频率。谐振回路的通频带大于输入调频信号的频谱宽度。即通频带内调频信号输出幅度基本不变，使输出得到等幅的调频电压。,t,茸邪海王捏锻芍幽槛桔椭锣歇幂澳蛀姻噬逗性雕昔谆淡酚哦赃拢串桨弄耶通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路通信电子线路（邱健）8 调角信号解调电路,