【正文】 → 解調(diào)電壓 三、調(diào)頻信號(hào)通過(guò)線性網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng) 線性網(wǎng)絡(luò)：斜率、相位鑒頻的關(guān)鍵 作用：瞬時(shí)頻率變化 振幅、相移變化 調(diào)頻波為非簡(jiǎn)諧波，由眾多頻率分量組成。 ① 準(zhǔn)靜態(tài)條件：網(wǎng)絡(luò)的瞬變過(guò)程速率遠(yuǎn)高于輸入調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率變化速率 。 ② 單失諧回路將輸入的 等幅 調(diào)頻波 vS(t) = Vsmcos(?ct + Mfsin? t) 變換為幅度反映瞬時(shí)頻率變化的 調(diào)幅 調(diào)頻波 。 可證 ， 若 ， 鑒頻特性的線性范圍達(dá)到最大 。 相位鑒頻電路 作用 ：鑒相 ， 用來(lái)檢出兩信號(hào)間的相位差 ， 并輸出與相位差大小相對(duì)應(yīng)的電壓 。 輸入信號(hào)引入 90? 的固定相移 ， 目的是獲得正弦的鑒相特性 ， 以保證 ?? = 0 時(shí) vO = 0， 且上 、 下奇對(duì)稱(chēng) 。 (2)頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò) ① 電路 (a) (b) 圖 5326 單諧振回路作為相頻轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò) 參見(jiàn) 圖 5326(a)。 根據(jù) vO ? Adsin??， 在雙差分對(duì)管單端輸出時(shí) ， 鑒頻器的輸出解調(diào)電壓為 (5327) AsmTC0A2mCT0O Δs i n)(20Δs i n2 ??? AVVRIVRVIv????式中， ??A = arctan? 根據(jù)上式畫(huà)鑒頻特性曲線， 如圖 5327 所示 。 4． 實(shí)際電路 (1)電路 圖 5328 耦合回路疊加型相位鑒頻器電路 頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)： L1C1 和 L2C2 ，互感耦合雙調(diào)諧回路。 2． 工作原理 加到上、下包絡(luò)檢波器的 輸入信號(hào)電壓分別為 vi1(t) = v1(t) + v2(t)， vi2(t) = v1(t) ? v2(t) 圖 5324 假設(shè) v1(t) = V1mcos?t， v2(t) = V2msin(?t + ??)，則根據(jù) 矢量疊加 原理， vi1(t) 和 vi2(t) 可 分別表示為： vi1(t) = Vm+(t) cos[?t ??1(t)] vi2(t) = Vm(t) cos[?t +?2(t)] 其中， ?Δs i n2)(2m1m22m2m1m VVVVtV ?????Δs i n2)( 2m1m2m22m1m VVVVtV ???? 可見(jiàn) ， 合成電壓的振幅Vm+(t) 和 Vm?(t) 均與 ?? 有關(guān) ，但它們之間的關(guān)系是非線性的 。 (3)鑒頻特性 設(shè)頻相轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)諧振頻率 ?0 ? ?c。 T3 ~ T D6：雙差分對(duì)平衡調(diào)制器 ， 實(shí)現(xiàn)乘積型鑒相 。 ?Δs indO Av ?圖 5320 乘積型鑒相器的鑒相特性 當(dāng) |?? | ? / 12 時(shí) ， sin?? ? ??，vO 與 ?? 成正比 。 ③ 合成鑒頻特性曲線 如圖 5318 (b)所示 vO = A (v1m? v2m ) A：增益常數(shù) ， 取決于射隨器 、 檢波器 、 差分放大器 。 配置恰當(dāng) ， 補(bǔ)償兩曲線中的彎曲部分 ，可獲線性范圍較大的鑒頻特性曲線 。 圖 5312 振福限幅器的作用 2． 差分對(duì)管振幅限幅器 (1)電路 圖 5314 差分對(duì)管振福限幅器 (2)原理 輸入 vS 較大 ， iC 上下削平 ， 后接諧振回路 ， 可得等幅調(diào)頻波 。 相位鑒頻器的實(shí)現(xiàn)模型如下圖 所示 。 圖 533 相位鑒頻器的實(shí)現(xiàn)模型 (3)脈沖計(jì)數(shù)式鑒頻器 ① 調(diào)頻波通過(guò) 非線性變換網(wǎng)絡(luò) 變成 調(diào)頻等寬 脈沖序列。 在傳輸視頻信號(hào)時(shí) ， 還必須滿足相位失真和瞬變失真的要求 。 在調(diào)頻接收機(jī)中 ， 因多種原因 (如頻率特性不均 、 干擾等 )會(huì)導(dǎo)致調(diào)頻信號(hào)振幅發(fā)生變化 。 利用倍頻器 、 混頻器的上述特點(diǎn) ， 可以實(shí)現(xiàn)在要求的載波頻率上擴(kuò)展頻偏 。 cm 2 ?? mn?? 所以 ， 兩種調(diào)頻受限制的參數(shù)不同 。 R C4 ：高音頻濾波；音頻積分 (a)實(shí)用電路 (b)高頻通路 (c)調(diào)制頻率通路 若 C4 取值較大 ， 則 v? (t) 在積分電路 R3C4 中產(chǎn)生的電流 i?(t) ? v?(t) / R3， 向電容 C4 充電 ，故 D 上的調(diào)制信號(hào)電壓 ttvCRttiCtv t Ωt ΩΩ d)(1d)(1)( 04304?? ??? 若 v?(t) = V?mcos? t， D 上的調(diào)制信號(hào)電壓 ΩtCΩRVtv ΩΩ s i n)(43m??這樣，調(diào)相電路便轉(zhuǎn)換為 間接調(diào)頻電路 。因此 6)(z????)()(2)()(2a r c t a n)(00e00ez ttQttQ???????? ??????當(dāng) ? = ?c 時(shí) e0c00c0ccecz )()(2)()]([2)( QttttQ?????????????????????通常滿足 ??0(t) ?c，上式簡(jiǎn)化為 6c o sc o s)(Δ2)(peec0cz????? ΩtMΩtnmt????式中， Mp = Qenm， Mp 應(yīng)小于 ?/6。 用矢量表示 ， 兩矢量相互正交 ， 其中雙邊帶信號(hào)矢量的長(zhǎng)度按 VmMpcos? t 的規(guī)律變化 。 C1：隔直電容 。 ② 正確選擇 C1 和 C2 的大小。 圖 524 歸一化調(diào)頻特性曲線 因此 ， 變?nèi)荻O管作為振蕩回路總電容 ， 應(yīng)選用 n = 2 的 超突變結(jié) 變?nèi)莨?。 接入方法：全接入 、 部分接入 1． 變?nèi)荻O管作為振蕩回路總電容的直接調(diào)頻電路 (1)原理電路 為 LC 正弦振蕩器中的諧振回路。 2． 可變電抗器件的種類(lèi) ② 鐵氧化磁芯繞制的線圈 。 (2)特性 如圖 522 所示 。 2． 間接調(diào)頻 (1)定義 通過(guò)調(diào)相實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的方法。 解： BWCR = 2(M + 1)F = 2( ?fm + F ) (1) BWCR= 2 ? (75 + ) kHz ? 150 kHz (2) BWCR= 2 ? (75 + 1) kHz = 152 kHz (3) BWCR= 2 ? (75 + 10) kHz = 170 kHz 盡管調(diào)制頻率變化了 100 倍，但頻帶寬度變化很小。 M 1 時(shí)：有 BWCR ? 2MF = 2?fm (M = ) 稱(chēng)為 寬帶調(diào)角信號(hào) 。 因此 ， 若忽略振幅小于 ?Vm( ? 為某一小值 )的邊頻分量 ， 則調(diào)角信號(hào)實(shí)際占據(jù)的有效頻譜寬度是有限的 ， 其值為 BW? = 2LF。 ④ 載波與各邊頻分量的振幅均與調(diào)頻指數(shù) Mf 有關(guān) 。 為簡(jiǎn)化，令 ?0 = 0，則 載波和各邊頻分量振幅隨 Mf 而變化 。 當(dāng) V?m 一定， ? 由小增大時(shí)： FM 中的 ??m ( = kf V?m )不變 ， 而 Mf (= kfV?m/? )隨 ? 成反比地減小 。 調(diào)角優(yōu)點(diǎn)：抗干擾能力強(qiáng) 缺點(diǎn)：頻譜寬度增加 2． 兩種調(diào)制信號(hào)的基本特性 載波一般式： v = Vmcos?(t) 矢量表示， Vm ： 矢量的長(zhǎng)度 ， ?(t) ： 矢量轉(zhuǎn)動(dòng)的瞬時(shí)角度 (類(lèi)似于圓周運(yùn)動(dòng)中的角位移 )。 (3)調(diào)頻信號(hào) 矢量長(zhǎng)度：恒值 Vm 轉(zhuǎn)動(dòng)角速度：在載波角頻率 ?c上疊加按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化的瞬時(shí)角頻率 ??(t) = kfv?(t) 。 調(diào)制角頻率 ? ：瞬時(shí)角頻率變化的快慢程度。 2． 調(diào)頻信號(hào)的平均功率 根據(jù) 帕塞瓦爾定理 ， 調(diào)頻信號(hào)的平均功率等于各頻譜分量平均功率之和 ， 在單位電阻上 ， 其值為 ??????nn MVP )(J2 f22mav由 第一類(lèi)貝塞爾函數(shù) 的特性： 1)(J f2 ??????nn M22mavVP ? 即 當(dāng) Vm 一定時(shí) ， 調(diào)頻波的平均功率等于未調(diào)制時(shí)的載波功率 ， 其值與 Mf 無(wú)關(guān) 。 調(diào)角信號(hào)的頻譜寬度 圖 515 L 隨 M 的變化特性 根據(jù)圖 514 畫(huà)出的 ? = ， ? = 時(shí) L 隨 M 變化曲線如圖所示 。 3． 復(fù)雜調(diào)制信號(hào)頻寬 若調(diào)制信號(hào)為復(fù)雜信號(hào) ， 則調(diào)角信號(hào)的頻譜分析十分繁瑣 。 ② 調(diào)頻和調(diào)相均是由 無(wú)限頻譜分量 組成的已調(diào)信號(hào) ，它沒(méi)有確定的頻譜寬度 ， 工程上根據(jù)一個(gè)準(zhǔn)則來(lái)確定有效的頻譜寬度 ， 且其值與 M 的大小密切相關(guān) 。 ② 若附加相移受到 v?(t) 的積分值 [k1 ]的控制 ，則輸出的調(diào)制信號(hào)為 ttvt Ω d)(0?vO(t) = Vmcos[?ct +kpk1 ] ttvt Ω d)(0?與調(diào)頻波的表達(dá)式 形式相同。 (2)要求 當(dāng) v?(t) = V?mcos? t 時(shí) ， 畫(huà)出的 ?f(t) 波形如 圖 522 所示 。 電容可變器件 用于便攜式調(diào)頻發(fā)射機(jī) ， 將聲波的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)換為電容量的變化。 變?nèi)荻O管總電壓 v = ?( VQ + v? )， 且 |v? | VQ， 代入 nnnnnnxCVVvVVCVVvVVVVVCVvVVVVVVCVvVCvC)1(11)0()0()0(1)0()(QjQBBQjQBQBBQBjBQBQBQBjBQjj????????????????????????????????????????? ??????????? ???????(528) (528) nxCvC)1()(Qjj ?? 式中， (529) ，nVVCC )/1( )0(BQjQj ??BQ VVvx Ω??CjQ 為變 容二極管在靜態(tài)工作點(diǎn) Q 上的結(jié)電容 ， x 為 歸一化 的調(diào)制信號(hào)電壓 ， 其值 恒小于 1。 在滿足 kf2 和 ??c的條件下 ， 提高 ?c 可以增大調(diào)頻波的最大角頻偏值 ??m。 部分接入，最大角頻偏： )(1Qj2Qj21cCCCCCL????pmn cm 2?? ?? 式中 p = (1 + p1)(1 + p2 + p1 p2) p1 = CjQ / C2， p2 = C1 / CjQ cm 2 ?? mn??比較全部接入最大角頻偏： 可見(jiàn)，減小了 1/p，而 p 恒大 于 1。 ② 對(duì)于直流和調(diào)制頻率 ， C1 阻斷 ， 因而 VQ 和 v? 可有效地加到變?nèi)荻O管上 ， 不受振蕩回路影響 。 二、可變相移法調(diào)相電路 1． 實(shí)現(xiàn)原理 載波電壓 Vmcos?ct 通過(guò)可控相移網(wǎng)絡(luò) [這個(gè)網(wǎng)絡(luò)在 ?c 上產(chǎn)生的相移 ?(?c) 受調(diào)制電壓的控制 ]， 且呈線性關(guān)系即 ?(?c) = kpv?(t) = Mpcos? t， 其輸出電壓便為所需的調(diào)相波 ， 即 vo(t) = Vmcos[?ct + ?(?c)] = Vmcos(?ct + Mpcos?t) 2． 實(shí)現(xiàn)方法 ——變?nèi)荻O管調(diào)相電路 (1)原理圖 圖 5224 可變時(shí)延法調(diào)相電路的實(shí)現(xiàn)模型 Cj (D)、 L 組成諧振回路，由角頻為 ?c 的電流源 iS(t) = Ismcos?ct 激勵(lì)； Re：回路的諧振電阻。 限制 Mp 小于 ?/6。 即 vo(t) ? Vmcos(?ct ? ?ckd v?) = Vmcos(?ct ? Mpcos? t) 式中 ， Mp = ?ckdV?m 。 擴(kuò)展最大頻偏的方法 1． 問(wèn)題的提出 ??m 是頻率調(diào)制器的主要性能指標(biāo) ， 若實(shí)際調(diào)頻設(shè)備需要的 ??m不能達(dá)到 ， 則需擴(kuò)展 。 方案 如圖 5228 所示 。 限幅鑒頻實(shí)現(xiàn)方法概述 一、鑒頻電路性能要求 1． 功能